低音炮音箱的制作原理

超重低音音箱，俗称低音炮，大多数牌号以AV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．

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



密闭式音箱的特点是结构简单，瞬态响应比较好．即听感深沉、清晰。不足是，在相同的体积下，与其它类型的音箱相比，其低频下潜截止频率要高于其他音箱，因此，如果要获得更低的低频下潜频率，通常需要较大的箱体容积并选用口径较大的喇叭单元，而且音箱的效率即灵敏度要低于其他类型音箱。

在箱体容积设计方面，有一个工程设计数据供参考．当喇叭单元的谐振频率Fs低于50Hz时，箱体容积最好能够大于1.4立升。Fs大于50Hz时，箱体容积最好能够大于2立升。

闭箱在制作、调校时通常还需要在箱体内填充大量吸音棉，材料以玻璃纤维，长纤维羊毛为主，能够改善音箱的柔顺性，也可达到等效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。



A、四阶带通式音箱

在闭箱腔内增加了一个开口腔，其中一部分工作于闭箱模式，另一部分工作于倒相式模式，因此，这种音箱既具有闭箱的优势，也具备倒相式音箱的特点，它的效率高于纯粹的闭箱，低频下潜截止频率与倒相式音箱相近，可以用较小口径的单元获得较低下潜截止频率。另外，它的带通频率可以调整，因而分频器可以简单化，因为音箱本身就相当于自然分频器。
在单元选取上，原则上与闭箱相似，但由于效率略高于闭箱，而且锥盆位移量比较小，可以使用较小口径、短冲程的单元。

B、六阶带通式音箱

在四阶带通式音箱的闭箱部分腔内又增加了一个开口腔，即有二个开口腔，其中一个开口腔工作于较低的频率，另一个工作于较高的频率，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。