详解有源音箱设计方法

1．有源音箱概述：

1.1 有源音箱

有源音箱是功放和无源音箱的有机结合体，在多媒体上得到广泛应用。有源音箱省去功放外壳，节省空间，减少外接线路，省去与VCD等音源所重复的功能和电路(如卡拉OK电路等)，特别是功放和音箱达到较好的匹配，因此具有较高的性价比。

1. 1.1有源音箱的特点

(1)成本低,价格极易被接受

1)功放在设置在音箱内，比功放少要一套机壳，成本降低。

2)采用功率集成电路，价格低，设计简单，无须调试，保护功能齐全。

3)只需一根喇叭线。

(2)连接简单,使用方便

(3)省去搭配的烦恼

1.1.2有源音箱的组成

有源部分主要：功放组件和电源变压器组成。

（功放组件：用来对音乐信号进行放大并实现各种操作功能；电源变压器：为功放组提供的电能）

无源部分主要包括:扬器、分频器和音箱箱体。

(1)扬声器：

是整个音响系统的最终发声器件。低音单元(20～6000Hz)口径(3～8in)；高音单元(1500～25000Hz)口径(15～25in)。

2)分频器:

作用1:是根据频率将信号分别分配给高音单元和低音单元；作用2:防止大功率的低频信号损坏高频单元。

(3)箱体:

箱体的作用主要是防止发生“声短路现象”。

2.有源音箱箱体

Hi-Fi音响设备中,担任人机界面的电声转换设备--音箱号称音响系统的喉舌,音响源的最终重新演绎,全赖于此。

2.1有源音箱箱体制作

制作优质发烧音箱,除了采用优质的驱动单元(扬声器)以外,适宜的箱体结

构和加工、处理工艺亦有极重要的意义.由于扬声器单元已由工厂制造定型,故箱体设计与制作已成为影响特定单元表现力的决定阶段.

音箱的主要作用在于消除声短路,提高低音声压和均匀度,从而改善扬声器

低频段的声特性,但其介入亦会带来一些负面影响,如强化共振峰,中高频反射与衍射,等等,导至低音声染色和高音声染色.尽量消除负面影响,发挥改善低音的

作用,是制作之根本.

2.1.1音箱材料

一.优质木材如红木、花梨木、桃木、檀木等名贵硬木,最好是无接缝的整板,为音箱制作的顶级材料,但材料难觅,价格昂贵,加工不易,常用于极品音箱中.次之为花柳木、枣木、梓木等,以比重大,木质均匀者为佳.新材潮湿易变形,需干燥处理后方可应用.

二.中密度纤维板此类板材采用最多,成本低,材料易购,加工方便.但实际制作中发现其强度较差,易产生声染色,起哄,且材质细碎松软,不能用木螺钉结合,而只能钉以铁钉,在高声压下可能被震松,刚性亦差,不利于箱体的坚固性.

三.中密度刨花板亦称为压模板,强度较高,成本亦低,加工不太方便,很多商品音箱,包括许多日本套装机配套音箱均用此材料,但有人反映其压结不实,含气隙较多,隔音性能差.最好能作特殊处理,提高隔音能力.

四.高密度纤维板、刨花板以及胶合板强度很高,隔音性能好,材料较易找,乃业余制作优质发烧音箱的首选材料,只是成本稍高,加工亦不容易,需要专用工具.特别是高密刨花板,硬度很高,不易着钉,本人制作中常拧断螺钉尖头而徒唤奈何,应用手电钻预打稍细孔后再上紧固螺钉.

五.无机物如有混凝土浇铸成形,用石质板料(大理石、混凝土板、花岗岩石板、石膏板等)以特殊工艺成形,或干脆用厚重的大陶罐作箱体.具有音染小,声场稳定等优点,常为发烧高手采用,只是太重,移动调音甚为不便.并且箱壁须作特殊处理.

六.工程塑料、聚丙烯、增强改性环氧树脂、厚有机玻璃板等高密度高聚物(高分子聚合物)秉承现代先进的科技材料技术,许多欧美专业音箱厂商均用此技术创制出高档、高质音箱,如JBL MM系列音箱以高密度塑料做箱体,更有大名鼎鼎的JBLPROJECT K2 竟以厚达数英寸的有机玻璃制造高音喉.业余条件下断难实现.

七.金属材料主要用于专业音箱和特殊场合,如舞台音箱、移动音箱、体育用全天候音箱、军事用全天候移动式音箱…….业余家们由于其金属箱体谐振频较高,声染色不易处理而极少采用.

八.纸质材料多为初入烧道而经济拮据的烧友所采用,也不乏高手以此作箱体并以特殊工艺增强处理,例如以环氧树脂浸渍.如制作得当,效果亦佳.

2.1.2制作方法

一.板材结合此为绝大多数音箱包括一些极品音箱所采用的方法.工艺成熟,简便,并适于工厂化生产.

二.浇铸成型此法最适于混凝(港称无缝石屎)及高聚物.

三.掏腔法 1.顶级发烧音箱,将整块名贵硬木或结实石料掏出空腔,作为箱体.可以想象此法难度很大,成本高昂.偶见于欧美纪念型产品中.2.土炮族的大地音箱.即将地上掏空,作好干燥防潮处理,再装上面板及喇叭单元.成本低,音质亦很好,作超低音重放恰到好处,唯不能移动,对住所有条件限制.高烧至此,真可谓烧到了“家”.

2.1.3制作工艺

高保真音箱箱体内常处于急剧变化的高声压中,极易诱发杂音,谐振,造成音染,影响重放音乐的纯美.因此制作工艺十分重要.

“加固消振,避免音染”为制作工艺的八字“方针”.

一.广泛合理使用加强筋用于音箱中的薄弱环节.箱体内各个面所成结合角处,用足量的胶,宁多勿少,粘上粗壮的硬三角木或方木棒,再加木螺钉紧固,低音喇叭背部声压级最高,极易诱发箱音,于背面板正对此处粘上一块圆形硬木板加强,材料可利用面板开孔下的余料,对比较狭长的箱体,由于板料纵横比较大,强度及刚性变差

,谐振点变低,渐近喇叭或箱体谐振频率,声染色危险极大,请不对称地胶上几块硬方木棒.此举在于消除缝隙漏气,加强箱体刚性,破坏谐振,避免诱发杂音和激起箱振.

二.箱内添加适量吸声材料如超细玻璃棉、矿渣棉、纤维喷胶棉、真空棉、次者如泡沫海棉、棉絮、棉纸、柔软的卫生纸,吸收声能,控制音箱Q值,同时减轻箱振.对于密闭箱,需塞满整个箱体.对于倒相箱,前后左右上下壁敷三指宽厚的吸声材料,并于监听时作适量增减,以恰好抑制谐振峰为准.对于传输线式(即迷宫式),在

易于产生驻波的声道拐折处敷设.对于号筒式(主要指后加载号筒式)音箱结构,于低音喇叭背后,及号筒中易产生驻波的地方安放少量吸声材料.其多寡均应依实际听音评价而定.

三.增加箱壁声阻尼性能较简便的方法是箱体各里面浇一层1-2CM的沥青,贴敷多层高声阻尼材料(油毛毡、橡胶等).复杂但效果更好的方法是制作双层壁,中间装入干燥除尘细沙,或将箱体用高声阻尼材料浸润处理.此举阻断了声能向箱体的传播途径并大大降低了箱壁的Q值,对减轻甚至消除声染色十分有效.用无机物制作的，箱体必须进行此项处理.

四.箱体支撑加固此处指的是用硬方木、多孔木板或圆钢棒将前后壁及/或侧壁之间牢牢支撑,使箱壁不致被高声压激励产生讨厌的箱体声染色,多孔板兼有调Q的作用.钢棒可用具40号以上钢车成,Φ45mm以上,两端攻出Φ8mm固定螺丝孔,必要时(如箱体较大)可加焊法兰盘,用螺丝紧固于需加支撑的两壁之间,此法据一些前辈介绍,对消除因板材强度差而导致的箱音特别有效,故单独列书.

五.喇叭单元的固定宜采用由外向里的固定方法,减小前腔效应.安装孔最好作沉孔处理,避免盆架凸出,造成绕射.盆架、箱体间以5-10mm橡胶垫密封隔离,以免声短路,并避免盆架振动传至面板辐射,干扰直接辐射声.

六.采用特别的箱体内形和外形此处并非讨论音箱的声学方式,而是针对驻波,进行有效的予防.驻波的产生,会严重影响声学系统的性能.为消除驻波,破坏箱体内的平行性为其关键.如TANNOY SIX series采用了六边形体设计.许多专业音箱采用了扇形设计(JBL MM-SERIES、AC、等等).箱体外形对辐射特性亦有较大影响.过多，过锐的棱角会产生衍射和干涉,可采用较钝的面过渡角.正面板的形状会影响服务角和相位特性,经特别设计的面板可改善之,包括曲面设计、阶梯状设计及其它特殊的形状.JBL 4208的正面板经过计算机辅助分析、设计,一反平面的传统而采用曲面,有效地改善了近声场的相位特性.BOSE301,是在精研直达、反射声技术后推出的Hi-Fi力作,它采用了独特的外形设计,在低音音箱的顶部削出一个斜面,安装上两只高音单元作前后不同方向上的辐射,有效地营造出均匀的音场,据称聆听立体声不再仅是安坐皇帝位时才有的"自私"享受.有消息说,一种形似大蜗牛的新型音箱,即将作为英国B&W公司的新旗舰面世.所以在设计音箱时,也应解放思想,打破传统,大胆幻想,勤于动手,善于思考.