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全音域喇叭的焦点话题 [复制链接]

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全音域喇叭的焦点话题

制作覆盖全频的单元技术上非常困难。各个厂家也只是达到或多或少的水平。那么,关于特别设计的话题有哪些呢?
Lowther单元在细节、响应和灵敏度方面非常有名,但同时低音缺乏和中高频突出(shouting)。 Lowther的单元提供了这些自然的特性,喇叭的设计者就要迎合和适应这行特性,制作出频响曲线平坦的喇叭。
以前的Lowther箱体设计(如Acousta)在这些方面不如新设计(如Beauhorn和Carfrae)好。 Lowther单元在1kHz到10 kHz间有一个非常宽的频率峰,箱体设计就要提高1kHz以下的频率输出来和这一频峰无缝衔接。多数设计者都采用了rear-loaded bass horn。但遗憾的是,多数都制作的太小(为减小箱体体积)和有太多的急剧转折弯道(同上)。这样就限制了低音输出,仅产生了粗糙的低频响应。同时,低音号角也只是截止到300Hz,对于300Hz到1kHz区域没有什么帮助。
解决方案是一个巨大的、没有折叠的低音号角和前号角来提升300到1kHz的部分。Carfrae制作的最大的背号角和没有任何妥协的Hedlund号角大概是在低音输出和质量方面的第一。Beauhorn喇叭混合使用了前号角来提升中频,是仅有的联合使用前号角、背号角的设计。评价一般说Beauhorn听起来更"温暖"、更丰满,但比Carfrae少点分析力。
德国的Jericho号角(使用Fostex单元)使用了RLC平衡器来平坦中频峰。这种RLC过滤器可以在任何全音域单元上使用,为FE208Sigma特殊设计的过滤器可以在任何号角箱体中使用(如Lowther的Acousta)。
更有趣的是,如果把FE208Sigma(或更小的FE168Sigma)放进大约12升的小密闭箱,并使用电阻稍微提高的这一过滤器,结果喇叭在120Hz-18kHz之间会相当的平坦。这样可能就有点像Yamamura Ariadne——一种小全音域喇叭。以120Hz作为截止频率,向下开口的8英尺8寸直径的PVC管和8寸的纸盆单元就可以制作一个非常合适的传输线式低音喇叭,可以用晶体管功放。

功率和灵敏度
喇叭的灵敏度(一般)是指当输入功率时喇叭能放多大响(这句话好土)。正确的灵敏度是指当2.83V输入8欧姆的喇叭在1米处测量的dB数值(dB/2.83V/1m)。2.83V输入到8欧姆的喇叭中就是1W的功率,所以灵敏度也表示为dB/1W/1m。斜线"/"不是"除"的意思,仅是分隔符。
由于没有分频器,单路单元喇叭一般比多路单元喇叭效率高。被动的分频器吃掉了功率(数量依赖于分频器的复杂程度和元件值)。
单元的灵敏度通常不是你的喇叭系统的最终灵敏度(包括箱体)。通常箱体会增加一点灵敏度。
参见Welborne Labs的喇叭灵敏度和配合的功放功率的描述。

号角喇叭可以粗略的分为低音号角、中音号角和高音号角。高音号角是非常小的向前的轴对称直射型号角。中音号角大小多种多样(根据中音区域的不同),但多数都在直径20cm到80cm之间,例如Avantgarde号角。中音号角通常也是前向的轴对称直射型号角,大型的号角一般不是完全的轴对称,有所改变。
低音号角必须要很长才能发挥作用,号角嘴也要很大。由于低音号角常常达到2.5m或更长,一般是折叠起来的,已达到"正常"的尺寸。一些低音单元在前面有短号角(参见Altec的低音箱体),是用来加强低音的区域(方向)的。号角只有达到最低频率的四分之一波长时才会真正得到号角的声学阻抗匹配的好处。50Hz的低频就需要1.7m的号角(四分之一波长),二分之一波长就是3.4m了,真够长的呀!
号角嘴(Horn Mouth)
任何喇叭都可以传播到全空间(在田野里挂到100英尺的高空中),1/2空间(放在地面上,周围没有墙),1/4空间(放在地板上后面有墙)或1/8空间(放在角落里)。当你减少空间的尺寸时,喇叭看起来就越来越像放在号角中。低音号角产生长波多数要受益于房间的加强。中音号角和高音号角被设计为如同播放到全空间(因为波长比到房间墙壁和地面的距离短)。
为使号角喇叭产生高质量的低频,需要相当大小的号角嘴。例如圆形号角嘴的全空间号角,号角嘴尺寸应等于flare frequency的波长。号角嘴的尺寸就应该是:

Afm是free号角嘴面积(m2)
C是声速(344m/s)
Fo是谐振频率或截至频率(Hz)
Fo是50Hz的低音号角,全空间号角嘴是3.8m2或38000cm2。非常大。

中音前号角的比例系数是1(见下面的公式,与全空间摆放一致)。低音号角的比例系数可以是2(摆放在地面中间),4(靠墙摆放),8(摆放在角落里)。所以Klipsch角落号角的号角嘴可以比按谐振频率计算值小8倍。在减小号角嘴面积的同时,也减小了号角的长度。公式变化为:


Am号角嘴面积(m2)
SF比例系数 (1, 2, 4, 或8)
如果号角嘴过小,就会产生阻抗峰(导致低音峰)低于号角嘴规定频率,这在所有的Lowther背负号角中都出现过。

号角扩展曲线Horn Expansion Contour
每个号角都遵循某种类型的扩展曲线。下面是扩展曲线的类型:
圆锥形Conical
指数型Exponential
双曲线型Hyperbolic
抛物线型Tractrix
组合型Combined (多节构成multi-segment)
下面是低音号角几种曲线的对比图

最短的曲线使抛物线型,中间是指数型,最长的是m=0.6的指数/双曲线型。注意在抛物线型曲线末端的flare。

扩展曲线和频率Expansion Contour & Frequency
对于低音号角来说(低于300Hz),Bruce Edgar博士证实指数型或指数/双曲线型是最好的。抛物线型适合中音和高音号角。有些人把抛物线型低音号角用在Lowther单元上,例如,Big Fun Horn和商业版的Carfrae。而号角最佳曲线的金科玉律可能会因为号角太短以至于低于理想长度而被打破。短的抛物线型号角可能听起来很好。但是,中音和高音号角不存在尺寸的约束,因而可以使用多数的曲线类型。

曲线的计算Calculating the Contour
指数型曲线的计算公式如下:

Ax 是扩展至x距离处的截面面积
At 是号角喉的面积
x 是距离号角喉的距离
xo = c/2?Fo
Fo 是flare frequency (或截止频率)
指数/双曲线型曲线计算公式如下

M 是双曲线扩展的等级。如果M=1,曲线扩展就是纯粹的双曲线,如果M<1,曲线是指数/双曲线型,如果M=0,号角就是悬链曲面catenoid。
使用计算器或计算机程序计算更简单的公式如下:

注意,当M=1时,公式就转变为最上面的指数型曲线,所以你可以用这个公式计算指数型和指数/双曲线型号角。
抛物线型曲线的公式:

x是扩展至x距离处的截面面积
rm 是抛物线号角嘴处的半径 ( = c / (2 * ? * fc) )
rx 是距离号角嘴x处的半径
这一公式中的x参数与其他公式不同。使用该公式时,选择rm 值,选择rx 值介于0- rm 间。然后计算距离号角嘴的距离x(在该半径下)。
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