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高音喇叭技术解析:带式高音与球顶高音

 2019年02月26日 来源:

多米棋牌 带式扬声器是电动式扬声器的一种,但不像椎形扬声器的震动系统由音圈和振膜组成,而是由一条“带子”一身二任,即在磁隙产生的磁场中放置一个导电性的带子,带子通过交变电流在磁场下产生电动力使带子振动辐射出声波。这里的带子用铝箔制成,亦称为铝带扬声器。


带式高音单体原理:采用一条超薄铝带兼作振膜和音圈(铝带既是导体又是振体),放置在磁隙中,当有电流通过时,驱动铝带振动辐射出声.



铝带高音有瞬态特性好\反应速度快,高频上限宽,失真小,泛音丰富等优点.铝带式高音最突出优点是超高频段,对于高频的延伸和解析力都是进一步的发挥和准确的控制力.因为铝带式高音的生产有很多科技含量在其中,国际上能生产此类扬声器的国家不多,即使拥有此技术的厂家其生产成本也较高,导致其价格不菲,加上像磁效率低的技术难题还未能得到根本解决,使其无法真正得到普及.


ribbon tweeter(带式高音单元),其原理是给放置在匀强磁场中的导电薄膜施加音频电流,电流产生的磁场与匀强磁场相互排斥、吸引,使薄膜受力振动发声。带式扬声器主要优点是振膜轻,面积大,一般应用在重放高音部分,可以得到清晰度极高,瞬态响应极快,相位畸变很小的高音。


利用置于磁场之中的铝带随音频电流变化而振动发音的扬声器。其结构是由条状的磁铁构成N、S 两极音的磁隙,在磁隙,在磁隙中装置一条铝制薄片做振动体,当铝带两端送入音频电流时,在磁场磁力线的作用下,铝带随音频电流的变化而产生振动,这样就完成了将音频信号转换成声音的过程。由于铝片非常薄、质量就很小、重量也极轻,每秒的振动次数就会做得很高,也就是说可以再现很高频率的声音(最高可达22千赫兹),故铝带式扬声器的高频特性优异,音色纯正,适合做高音单元。


近年由于钕磁体等强磁性材料的广泛使用,振膜材料也由铝改进为复合材料,(大多使用Kapton基底,印刷纯铝导体),使得带式扬声器性能大为改善,内阻增加到4-8欧姆,不必使用变压器转换阻抗,功率可以做到10W以上,效率也提高到90分贝以上,可以和常用的低音扬声器良好配合。


一、铝带扬声器的特点:


有人说,铝带扬声器就是重放频率高,〉20khz,地球人基本上听不到,因此纯属噱头云云。姑且不说是不是噱头,为了更进一步弄清铝带扬声器的特点,可与球顶扬声器比较,因为这两种扬声器主要都作为高频重放用途。本人不是说铝带扬声器绝对比球顶扬声器好,就音色而言本人一向认为“最好的铝带扬声器如高级球顶;最好的球顶如铝带扬声器”


1、振膜质量低:铝带扬声器的振动系统质量很低,一般只有30mg-40mg,而球顶振膜在350mg左右,两者相差10倍。因此铝带扬声器振膜“比较好控制”,对比球顶扬声器,两者的脉冲相应区别很明显,脉冲信号消失后,铝带扬声器很快就“收住”,球顶扬声器由于质量大惯性大,“余振”较明显。这点在重放音乐作品时很重要,通俗的讲就是速度快,能完好的再现信号中稍逊即逝的内容,即细节。另外,大家知道乐器的音色(或者质感)是由谐波成分决定,谐波的频谱往往比较稠密,各频率高低不一错落有致,很需要一反应极快的震动系统“再现这一复杂的频谱”,重放最逼真的质感!因此铝带扬声器就有了一显身手的地方。


2、BL值低:相对球顶高音而言,铝带扬声器由于振动部件位于磁隙之间,因此磁隙较大(约等于振膜宽度),磁通密度不高,加上铝带长度一般比较短,最终导致BL自然较小,获得的驱动力有限,这算是一般铝带扬声器的缺点之一。


3、电阻尼可忽略:对于球顶和椎形扬声器而言,电阻尼占重要的地位而不能忽略,设计分频器和音箱的时候必须考虑,而铝带扬声器电质量因数Qe比一般扬声器大10倍,电阻尼可忽略。


4、输入阻抗近似等于直流阻:由于没有了音圈,因此电感忽略不计,阻抗中感抗成分忽略不计,铝带扬声器阻抗曲线近似于直线,即针对频响范围内任何频率,呈现的输入阻抗几乎不变,近似于直流电阻。设计分频器可方便很多。所以说铝带式高音阻抗几乎为常数,在高频段有极好频响曲线,直到接近40Khz时才开始衰减。


5、带式扬声器没有“前室效应”:铝带扬声器同所有平膜扬声器一样设计时没有椎形扬声器的前腔,因此没有前室效应,频响曲线很容易做的平滑。


二、铝带扬声器的组成


铝带扬声器一般由:磁铁(磁路)、铝箔振膜、变压器,外壳等组成。下面就这几部分结合上面的特点谈谈。题外话----铝带扬声器很早就发明了,没什么秘密,目前很多厂家的广告不停的描述的那些铝带高音的固有优点,甚至一味的说振膜的轻薄,不面对其固有的缺点和技术改进,这也是很多中国企业和国外创新企业的区别之一。


1、磁路:前面讲过磁通不足的问题,铝带扬声器的磁路主要采用马蹄铁,将导磁板在气隙处变窄,以提高磁通密度。但这样往往不能将BL最大化。


2、振膜:这个是最讲究的,学问最大的地方之一。


1)褶皱---我们普遍认为,带式扬声器设计的时候取向为平膜扬声器。因为平膜扬声器频响平坦自然,不仅是高频扬声器,像马田。芦根这样的静电平膜扬声器追求的是更宽频响的优异表现。可惜的是,一般的铝带扬声器的振膜都制作成褶皱状,不是为了好看,而是防止变形、下垂,因为太轻了。因此从音质上讲多少打了折扣,心里总是不爽。


2)安全---一般铝带很怕风吹,寿命不长,怕潮湿变形,没人敢对着铝带高音吹气吧?有一种三文治复合振膜结构,非但不用褶皱,还承诺不怕风吹!强度可靠性大幅增大,这就避免了很多银子买回去东东寿命不长的心病。


多米棋牌 3)越薄越好?-----很多厂家喜欢把厚度作为衡量铝带扬声器的唯一标准,在生产技术发达的今天,我们不是比谁的铝箔“薄”,而是比谁的铝箔“好听”!轻薄对频率上限很有好处,但不是越薄越好,这如同低音扬声器一样。薄到了一定数量级就该考虑其他问题如刚性、音色。


4)指向性:振膜的设计、前腔的设计还影响到指向性,铝带高音扬声器指向性在90度内非常均匀,主观听感声场很是宽大,灵敏度感受比标称的低2-3DB也不足为奇。个人不太喜欢那种通过特殊前腔结构使声波在轴向“挤压出去”的声音,那种声音初听声压足、灵敏度很高,很“彪”,细听除了声场不自然以外,高频段的频响某些部分加强了,某些部分掩盖了(喉口效应),不细腻自然。但是这个是根据个人爱好而决定的,我也很赞同这种超高音和号角搭配的时候音色相近匹配不错!单纯作高音和低音搭配就不太合适。


3、变压器


由于铝振膜直流电阻很低,一般小于1欧姆,Fountek的直流电阻为0。02欧姆!,因此为了和放大器、中低频扬声器匹配,必须使用阻抗变换器—变压器。


多米棋牌 知道胆机的朋友都知道,输出变压器对声音的影响很大很大,要将经过变压器的音乐信号失真降到最低非常不容易!因此变压器成为铝带扬声器的关键技术之一,而这一点从来没在哪个厂家的宣传手册或说明书里提到过!导线、铁心、馈电方式无不是技术。譬如两线圈平行电流相反的无感馈电方式就避普通有感的好,高频部分衰减最低。


三,球顶式高音


多米棋牌 球顶形扬声器是目前音箱中使用最广泛的电动式扬声器之一,它最大优点是中高频响应优异和指向性较宽。此外,它还具有瞬态特性好、失真小和音质较好等优点。它适用于目前市场上所有的家庭影院系列音箱。



1,结构

多米棋牌 球顶形扬声器的振膜一般都设计成半球顶形,以增加振膜的强度。球顶形扬声器的振膜通常用刚性好、质量轻的材料制成,振膜的口径一般较小。为适应中频和高频信号的重放,球顶形中频扬声器具有一个较大的后腔,作为中频谐振频率的共鸣腔。一般在振膜的后侧开有一个通孔,在其下夹板后侧装有一个密封的后腔罩,以便在后罩和夹板之间形成一个较大容积的空腔,空腔内通常还充填一些吸音材料,而高频球顶形扬声器则没有后腔。


2,音圈

在高频扬声器中,音圈扮演着重要的角色。为了获得更好的高频重放上限,要求高频扬声器的振动系统在保证刚性的前提下具有尽可能小的质量,市场上一些Hi-Fi用球顶形高频扬声器的音圈大多是用新颖的铜包铝线绕成的。铝具有比铜更小的比重,使用铜皮铝线音圈绕组可以减轻音圈的质量,这对改善高频扬声器的频响指标十分有利。根据电流效应,高频扬声器音圈中的大部分电流都在音圈绕组导线的表层流过,铜皮铝线音圈的损耗几乎与铜漆包线绕组音圈相同。此外,铜还具有良好的可焊性。


3,分类

多米棋牌 球顶形扬声器还可根据振膜的软硬程度分为软球顶扬声器和硬球顶扬声器。软球顶扬声器声音比较细腻柔和,富有表现力,更适合于表现弦乐和人声,表现打击乐时也不显得生硬。相比之下硬球顶扬声器的高频灵敏度较高,音色往往带有一种特殊的“金属味”。虽然这两种扬声器都具有较宽的频率范围和均匀的频率响应,但所用振膜材料不同,它们的音色则因此而略有差异。软球顶扬声器的音色通常显得细腻柔和,而硬球顶扬声器的音色则给人一种轮廓清楚的感觉。


球顶扬声器的振膜材料,通常分为两大类,一类是软球顶,这种类型的扬声器所采用的振动材料大都是各种人造或是天然丝织产品,比如丝绸,蚕丝,人造纤维等等,他们在播放音乐时显得细腻柔和富有音乐味;第二类是硬球顶,采用这种振膜的扬声器,振膜材料是各种金属薄膜,比如铝箔,钛箔以及铍箔等,他们在进行音乐回放的时候富有冲击力,音场轮廓清晰,更适合打击乐器以及流行乐的重放。还有一种介乎两者之间的振膜材料,通常被划分为软球顶,这是一种PolyPropylene类的材料,通过注塑成型,因为成本的原因他们往往被用在低档单元中,但其实如果质量控制得当,他们也能够发出很不错的声音来,因为他们兼有软球顶和硬球顶两种振膜的优点。 球顶扬声器也是直接辐射式扬声器。通常为了获得更小的失真人们都会在极芯中间打孔并填充以高吸收特性的软质材料,因为良好的高频特性和宽广的辐射特性,因此被大量的应用于高保真系统中的中高频回放中。


球顶形振膜一般用于中高频扬声器。材料有硬球顶如铝合金和钛合金等,软球顶如丝膜、布膜和尼龙膜等。硬球顶频响较宽,声音穿透力强,层次感好。软球顶频响平坦,音色柔和。硬球顶扬声器一般擅长重放模拟音源的信号,软球顶扬声器一般擅长重放数字声源的信号。这仅仅是一个相对概念,不能由此得出一个结论:硬球顶扬声器是低档配置,软球顶扬声器是高档配置。如果此说成立的话,大量使用钛膜的JBL公司岂不是只能生产低档货?实际上,硬球顶扬声器最适合应用于三分频音箱,软球顶扬声器的应用相对要容易得多。另一方面软球顶扬声器的价格相对较低,通常仅为硬球顶扬声器1/3~1/2,所以市售音箱多使用软球顶扬声器。但是,在家庭影院中,由于声音动态较大,而软球顶扬声器的动态较小,在大功率下声音较易发毛,这一点购买时要特别注意。