音箱单元和分频技术介绍

音箱单元和分频技术介绍

尽管不同的音箱在内部吸音棉、倒相管、加强盘/加强隔板等部件的设计中可能有所不同，但从基本组成元素角度看，至少如下三部分在任何音箱中都是必需存在的：喇叭单元(或称扬声器单元)、箱体和分频器。

音箱的喇叭单元
　　喇叭单元将功放送来的电信号转换为声音输出，在音箱电-声转换中起最关键的作用。音箱的性能指标和音质表现，极大程度上取决于喇叭单元的性能，因此，制造好音箱的先决条件是选用性能优异的喇叭单元。

　　对喇叭单元的性能要求概括起来主要有承载功率大，失真低、频响宽、瞬态响应好、灵敏度高几个方面，但要在20Hz-20KHZ这么宽的全频带范围内同时很好兼顾失真、瞬态、功率等性能却非常困难，所谓的全能选手尽管能够获得整体上的一定平衡，但往往在单独细节上均嫌平庸，因此，在音箱设计中最简单的思路便是让喇叭单元各司其职，使用分频段重放。

　　为此喇叭厂商生产不同类型的单元，有的只负责播放低音，称为低音单元，播放中音的叫中音单元，高音单元只负责播放高音，这样例可采取针对性的设计，将每种单元的性能都做得比较好。

　　因此，尽管理论上可以采用一只全频带喇叭来设计音箱，不过出于上述考虑，用多个单元的组合来覆盖整个音频频段的设计方式还是占了绝大多数。具体用几只单元，取决于音频范围的频率划分方式，如果是简单地分面高音和低音(或中低)两只喇叭就够了；如果是分高、中、低三段的三分频音箱，那么最少也得用三只单元，现在两只低频单元并联工作的设计方式也很流行，这样总的单元数便可能达到四只；有些大型音箱的频段划分得更细，如果再采用单元并联工作的设计，总的喇叭单元数就会更多。在音箱的资料或说明书上通常有“X 路X单元”这样的方案，就是对音箱的分频路数和所用单元总数的具体说明，例如“三路四单元”，表示这是三分频设计的音箱，总共用了四只喇叭单元，其余依此类推。

分频器与音箱单元
　　由于现在的音箱几乎都采用多单元分频段重放的设计方式，所以必须有一种装置，能够将功放送来的全频带音乐信号按需要划分为高音、低音输出或者高音、中音、低音输出，才能跟相应的喇叭单元连接，分频器就是这样的装置。如果把全频带信号不加分配地直接送入高、中、低音单元中去，在单元频响范围之外的那部分“多余信号”会对正常频带内的信号还原产生不利影响，甚至可能使高音、中音单元损坏。

　　从电路结构来看，分频器本质上是由电容器和电感线圈构成的LC滤波网络，高音通道是高通滤波器，它只让高频信号通过而阻此低频信号；低音通道正好想反，它只让低音通过而阻此高频信号；中音通道则是一个带通滤波器，除了一低一高两个分频点之间的频率可以通过，高频成份和低频成份都将被阻止。在实际的分频器中，有时为了平衡高、低音单元之间的灵敏度差异，还要加入衰减电阻；另外，有些分频器中还加入了由电阻、电容构成的阻抗补偿网络，其目的是使音箱的阻抗曲线心理平坦一些，以便于功放驱动。音箱分频方式的更详细讨论，可参考PC多媒体音箱的电子分频技术一文。

喇叭单元的种类
　　喇叭单元的种类很多，分类方法也各不相同。如果按电-声转换的原理来分，有锥盆单元、平板单元、球顶单元、带式单元等类型，其中锥盆单元和平板单元比较适合做高音，也有部分中音单元采用球顶式设计；从所覆盖的频带来看，也有部分中音单元采用球顶式设计；从所覆盖的频带来看，喇叭单元又可分为低音单元、中音单元、高音单元和全频带单元。

　　目前最常见的低音单元和中音单元从转换的原理上讲都属于电动式扬声器，它们多采用锥盆状的振膜，因为这形状的振膜设计成熟、性能良好。振膜材料则多种多持，有传统的纸质振膜，也有高分子合成材料(如聚两烯)制作的振膜，还有铝、镁等金属材料制作的振膜。对振膜的要求是刚性好(不易产生分割振动)、重量轻(瞬态响应好)、具有适当的内阻尼特性(抑制谐振)，但这些要求并不容易同时满足，但刚性不够强；金属振膜的刚性很好，但阻尼又欠佳；聚两烯振膜比较好地廉顾了各个方面，近年来获得较多的应用。此外，还有些厂家采用很复杂的工艺制造振膜，“三明治”复合结构就是其中之一，它的上下两个表面之间夹着蜂巢结构的中间层，整体上具有很高的刚性，同时又有重量轻、阻尼好的特点，很有发烧前途。

高音单元最常用的是球顶式高音，从工作原理上讲也属于电动式单元。球顶高音的振膜可以用金属材料制造(如铝、钛、铍等)，称为硬球顶，也可以用软质的织物制造(如蚕丝、化纤)，称为软球顶，通常