低音炮音箱的设计原理与制作
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超重低音音箱,俗称低音炮,对营造震撼的气势效果具有非常重要的
作用.大多数牌号以A V 功放加五只音箱与低音炮组成套餐形式推销
家庭影院产品中,低音炮已经是必不可少的配置了,实际上,设计规
范、制作精湛、效果出色的低音炮.其在家庭影院系统音频重放中的效果相当迷人.只可惜市场上的低音炮效果出众者价位令一般人难以接受.价位实惠者效果却难以令人接受,世间的事往往就是不能令人
如意.不过,善于动手的影音爱好者却“自已动手,丰衣足食”,基于
此,本文拟就低音炮的设计原理做简单的介绍,供有兴趣音参考。一般而言,从低音炮的构成来讲,低音也分有源与无源二大类,所谓有源低音炮指包含功率放大器的低音炮,其中电路部分除功率放大
外.通常还具有音频频率滤波(滤去低音以上的音频频率成分),相位调
整。音量调整等单元;而无源低音炮即与一般音箱无二,由单元与无
源功率分频器组成,其中分频器是一低通滤波器而已。使其重放频率
范围仅为超重低音音频。下面就低音炮的-大单元音箱,功率放大分别
做以介绍。
一、低音炮箱体设计原理和分类
就低音炮设计原理,可大致分三大类,即密闭式音箱、倒相式音箱以及带通滤波式音箱。
1.密闭式音箱
顾名思义,这种音箱箱体是完全封闭的,与一般的所谓闭箱结构上一样,见图1。
即听感深沉、清好.构简单,瞬态响应比较密闭式音箱的特点是结
潜相比,其低频下型的音箱体晰。不足是,在相同的积下,与其它类
,的低频下潜频率获得更低截止频率要高于其他音箱,因此,如果要
效单元,而且音箱的容积并选用口径较大的喇叭通常需要较大的箱体型音箱。他类率即灵敏度要低于其
.当喇叭单元的参考有一个工程设计数据供方面在箱体容积设计,
大于立升。Fs 时,箱体容积最好能够大于1.4 50HzFs谐振频率低于
立升。2 50Hz 时,箱体容积最好能够大于
吸音棉,材料以大填充量通闭箱在制作、调校时常还需要在箱体内效顺箱的为维羊玻璃纤维,长纤毛主,能够改善音柔性,也可达到等
增加箱体容积的效果,理论上达40%,实用上可以按等效增加容积15%-
24%进行计算,相当于减少箱体的容积。另外,填充吸音棉,也可提
高音箱的效率,正确的填充量,最大可提高音箱效率达15%,吸音棉
的多少通常需要通过反复试听来决定填充量的多少,以声音不浑浊(量
偏少),沉闷(量过多)为原则,其它类型音箱也是如此。
对于闭箱型低音炮,对单元的要求相对其它类型音箱要严格一些,
其中希望Fs 以低于40Hz 为好,Qts 应该在0.3-0.6,Fs/Qts≤50。除此
之外单元口径最好大于20cm,而且属于长冲程设讨。
2.倒相式音箱
是市场上最多的一类音箱,音箱上设计有倒相管,即所谓的低音反
射式设计,见图2。
倒相式音箱,在单元工作于谐振频率Fs 以上锥盆位移相对较小,因
而功率承受能力较高,谐振失真较小,但在谐振频率以下,锥盆位移
量大幅度增加,谐振失真增加,在相同容积与单元条件下,倒相式音
箱可以获得较闭箱更低的低频下潜截止频率。另外,理论上倒相式音箱的效率可以做到大于闭箱约3dB。
当然,倒相式音箱包括倒相管的设计、制作、调校难度要大于闭箱。倒相式音箱内部也需要填充适量的吸音棉,通常比闭箱少一些。
在单元选取上,Fs 以低干45Hz 为好,Qts 应该小于0.5,而Fs/Qts
取值应该在100 左右为好,单元口径应该大于17cm,为获得较大的声
压功率,与闭箱一样,宜选用长冲程设计的单元。
3.带通滤波式音箱
这种音箱比较少见,参见图3、图4,由图可以看出,它是在闭箱与
倒相式音箱的基础上发展而来的.既有闭箱的设计痕迹,也有倒相式音
箱的特征,其中图3 所示音箱也有称四阶带通式音箱,图 4 所示音箱
可以称之为六阶带通式音箱。
箱A.四阶带通式音
闭箱模式,另一作于开口腔,其中一部分工在闭箱腔内增加了一个
备箱的优势,也具既具有闭因此,这种音箱部分工作于倒相式模式,与频下潜截止频率闭箱,低倒相式音箱的特点,它的效率高于纯粹的另下潜截止频率。较低,可以用较小口径的单元获得倒相式音箱相近化,因为音箱本身整,因而分频器可以简单外,它的带通频率可以
调。就相当于自然分频器
高于闭箱,而且于效率略在单元选取上,原则上与闭箱相似,但由单元。程短冲的锥盆位移量比较小,可以使用较小口径、
式音箱B.六阶带通
口腔,即有二个个了一开闭在四阶带通式音箱的箱部分腔内又增加
频一率,腔个开开口腔,其中一口工作于较低的频另个工作于较高的率,二者合成具有一定带宽的频率响应,与上述四阶带通式音箱相比,
效率与带宽的可调性更加灵活,而且可以利用更小口径的单元获得更
低、更深沉的低音效果,同时、锥盆位移量更小、谐振失真更低。
在单元选取上,基本上与倒相式音箱相近,但Qts 该掌握在0.4 左
右比较好,单元口径基本上没有严格的要求,如果要获得高声压功率、低失真输出,单元口径当然还是尽量大一些比较好。
由于带通式音箱的倒相孔在工作时的气流、声压通常比较大,尤其
是在大动态、超低频信号时,因此,不论是四阶带通式音箱,还是六
阶带通式音箱,倒相管在可能的情况下,应该尽量大一些,以避免在工作时出现气流声。
在箱体设计上,其容积的取值在实际应用中并不是依据理论计算而来的,尤其是商品箱,主要是以美观、尺寸的协调方面为准,电声指标靠倒相管、吸音棉的调整来达到最佳水准即可,当然,其容积越接近工程计算值,性能越能达到最好的水准。另外,在箱体制作上,内
部加强筋的作用不容忽视,在箱体接缝处以及大板中间加一些加强筋利于降低音箱的谐振,所以箱体重一些总是有好处的。
二、电路的构成
低音炮在家庭影院系统中得到广泛的应用,其中的原因在于影片音频解码还原过程中获得了一个超重低音信号,不论在模拟杜比系统还