[原创]自制三分频高保真扬声器系统的有关问题

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[watermark]自制三分频高保真扬声器系统的有关问题
作者：余勇
前言
本文主要是针对那些购买了成品音箱，或者是对现有音箱不满意的读者写的。
重放20HZ~20KHz这个所谓的音频，就目前来说，还没有哪个扬声器能够单独完成，所以人们用两个或以上的扬声器来组成扬声器系统，这就是我们常见的2分频、3分频音箱等。这也是目前最有效、最合理的方法。两路系统本身就是性能价格方面的一个综合平衡，虽能实现标准级的高保真系统，但如果你要构成一套高级系统的话，就要用三路系统了。
在自制扬声器系统时，首先都会琢磨究20HZ~20KHz这个重要音频带中哪一段最重要。应该注意到，通常在标绘特性曲线时成为中心点的1KHZ在音乐中是相当靠近高音的一个点。作为音乐的音阶来看，主要乐器的基频几乎都出现在100HZ~2KHZ之间，如果让低音扬声器的高频段来担当这一重要频带（市售系统几乎都是如此），那当然无法指望声音会有良好的音质。要是这部分的音质不是特别优异的话，即使把高端和低端扩展得很多，也是没有意义的。其次，就是要出低音。50Hz以下的超低音足以把你带入声音的真实世界， 超低音某种意义上可以说是感觉多于听觉，特别在欣赏电影大片时，像《指环王3》那千军万马行进时的地动山摇，火山喷发产生的冲击波你才能感觉到。下面就如何用三分频构成高保真扬声器系统，谈一些我个人的看法。‘’‘’
一、扬声器口径
扬声器口径之所以放在系统构成前面来讲，是因为我觉得它是这个三路系统最重要的。
低音扬声器口径。以市售扬声器系统而论，听说是不管音质如何，低音单元的口径越大越卖得快。“低音扬声器多大呀，真带劲！低音准棒”——这样想也许是人之常情，实际却不尽然。大口径确实对低音有利，可是不要忘记，低音扬声器还担负着重放与其身材不相称的较高的声音的任务！更何况许多市售扬声器系统中的低音扬声器所担任的频段简直宽到了荒唐的地步！再加上厂家出于成本的考虑，未必给它配的是多么大的磁钢。这样一来，无需试听也就能知道结果如何了。
自制扬声器系统时，低音单元工作频带的高端可以压得相当低，又可以自由选择扬声器，因此，可以很奢侈地只使用低音扬声器很窄的一段频带。从样本值以及实测性来看，有的直径12寸的低音扬声器直到较高频率的频响也都很好。但遗憾的是，目前还没有进入只靠特性参数就能判断音质的时代！
读者可能都知道，低音扬声器的口径越大，振动系统的质量就越大，高频的分辨能力相应恶化。此外，对低电平信号的响应能力也不如口径小的。即使把分频点取为250HZ，由于这附近仍属前述重要频段之内，所以一听就能听出差别来。而且，如果不把大口径低音扬声器装在大型箱体里的话，最低共振频率f0就会升高，本来要加强低音的，低端却反而出不来。因此即使所用低音扬声器的性能再好，其口径也不宜大于10寸。也有人可能说为何不用8寸的，当然，长冲程的8寸可能可以实现10寸一样的低频声压，但大口径低音的临场感、包围感、特别是它在表达管弦乐浑厚的音质是具有令人难以割舍的韵味的。因此笔者建议选择10寸口径低音，并将低音分频点取为250HZ。
中音扬声器口径。既然对低音下了工夫，那么中音也必须受到同等对待，否则作为一个整体，在音质上将会不协调。中音扬声器口径在三路系统中十分的重要。前面我们为了使低音不至于出现不明亮的低中音，我们已经将分频点取为250HZ，受高音扬声器重放下限的制约，中音扬声器重放上限要在3000Hz以上，可以看出，这个中音扬声器要重放250-3000Hz的主要乐器的基频段，这一重要频带的音质不是特别好的话，良好的音质将无从说起。然而市售系统中音扬声器的低端分频点大多在1000Hz左右，为何，出于成本和制造的简单，这样的系统就是让大口径的低音扬声器的高频段来重放这一重要频带，其音质可以想象。
鉴于中音扬声器在三路系统如此重要，我最大限度动了脑筋的也就是中音单元。中音扬声器口径从指向性满足高保真要求来说不能大于5寸， 就瞬态响应来说，口径当然越小越好，不要忘了，他还要重放250Hz的音频。口径过小，为了达到一定的声压级， 就必须采用长音圈，音圈振动质量增加，减小口径使振膜质量变轻瞬态响应变好的好处被音圈振动质量的增加抵消了。因此，比较合理的口径为4寸，这样能够在指向性、瞬态响应、重放频率、非线性失真等方面达到综合平衡。要注意，我说得这个中音，可不是市面上的把后面封背了的成品中音，实际上仍然是小口径低音扬声器，能够实现这个要求的扬声器只能是锥形4寸扬声器（关于振膜形状以后会讲到）。
高音扬声器口径。目前市面上主流仍是动圈式 1寸球顶居多，至于带振式我认为很难与动圈式锥形中音、低音协调，显得高音部分过于突出。所以选择口径1寸球顶就成了合理与现实之举。
二、系统构成
好了，我们可以确定扬声器口径和分频点了：
口径：低音：锥形振膜10寸； 中音：锥形振膜4寸；高音：1寸球顶。
低音与中音分频点：200-250Hz；中音与高音分频点3000Hz
也可可能有人要问，能不能用小口径2分频音箱，并使其低频延伸至100Hz， 再加一个10寸的低音音箱，性能价格不是更好吗？不然，第一，要使4寸的扬声器重放下限达100Hz，必须使用长音圈，以保证有足够的振膜振幅，音圈一长，质量就大，重要的中高频的分辨能力相应恶化；第二，就是在100Hz以下，方向感虽然基本没有了，但仍然有大量的立体声信息，单个低音音箱就不妥了。
三、分频方式
  前面我们已经把三路扬声器系统的分频点和所用扬声器单元确定下来了，接着还有一个采取什么样的驱动方式的问题。
   笔者曾经对LC网络分频方式和多路放大方式都做了较长期的试验，结论是不论采用哪种方式都可以得到同样结果。LC分频网络缺点是频率越低，所用的线圈L与电容C就越大，我设计的这套系统低音与中音分频点为200-250Hz，因而LC网络做低音分频器就不实用了。对本系统而言，从经济性来考虑，对低音采取电子分频后单独进行放大方式，对中音段以上以LC网络最后分频，即两者并用为好（图1-a）。

DAAS

小声的问一下：
您有测试的资料么？
比如单元的单体参数、频响曲线、
整套系统的响应曲线，阻抗曲线，相位曲线，谐波失真，
好让小弟我好借鉴借鉴...