超低音喇叭的試製(上) @ 老音響資料庫/蘇桑部落格

　　前月,筆者自製了一組SEAS 253喇叭套件,由於發現SEAS的品質不錯,所以就在拙作「SEAS 253套件實作記」一文中把整個製作過程介紹給讀者,另外又鑑於SEAS喇叭套件不易在市面上買到,所以服務部也順便提供代售服務,以便滿足嚮往SEAS喇叭讀者的需求。

　　兩個月來,讀者的反應相當熱烈,來電來函詢問的讀者不少,也有不少人專程來購買套件和詢問問題,據筆者統計,在供應的三種套件中,購買403和603的人比較多,253反而售得比較少,對於這點,起初感到很詫異,因為一套完整的SEAS 403或603喇叭裝起來並不便宜,何以大多數人不買較經濟的253而買更貴的套件呢?和幾位購買的讀者交談過後,發現大多數的購買者都很注重喇叭的低音量感,尤其嚮往強而清晰的低音,而且另外一個現象是來購買的讀者,有不少已經擁有一對不算小的喇叭,因此他們大都不想用253而傾慕於較大型的喇叭系統。

超低音人人感興趣

　　另外還有一部份讀者,對拙文的最後一段話特別有興趣,就是關於超低音喇叭試製的問題,有些讀者還不只一次打電話來,要求筆者快快實現「諾言」。

　　對於超低音喇叭,筆者一向很感興趣,但是一想到若要使用這種比較特別的喇叭系統,又要電子分音,又要加一步擴大機,就不禁要皺起眉頭了,所以到目前為止,試製超低音喇叭,還一直停滯在紙上談兵的階段,另外,由於從未試製過高水準的超低音喇叭系統,所以也很希望能實際觀摩一下比較著名的這一類喇叭系統是如何構成的。

　　有一次,到上揚去買唱片,順便到音響試聽室去聽聽那著名的Rogers LS 3/5A喇叭系統,結果發現聲音好得出奇,而低音更是自然豐滿,當時筆者就覺得怪怪的,因為根據物理特性,像LS 3/5A這種小型喇叭,即使做得再好,也不可能有低沉結實的低音,後來走到喇叭面前一看,哦!原來如此,低音好是因為Rogers的Refernce Monitor中的超低音喇叭在賣力的工作著,再定睛一看,嘿!這只超低音喇叭單體不正是SEAS的13吋低音嗎?心裡一喜:好極了,這真是觀摩的好對象,哪天有空也要來「仿製」一番。

　　就這麼樣,心裏打定了主意,超低音喇叭不做則已,要做,則必找Rogers下手。最近由於在拙作內不慎立下海言,又有一大堆讀者催逼不已,所以決定即使再困難,也要把這個超低音喇叭做好,不僅對讀者有了交待,也算是增加了自己的經驗。

　　說真的,筆者之所以要找Rogers來觀摩,最大的原因不是因為它有名(有名的東西確易引人注目),也不是因為在上揚聽了它聲音好,而是因為Rogers的設計很合理,很符合一位真正愛樂者的需求,在結構上也很適合業餘者製作,不僅如此,還有一點很重要,那就是還相當經濟。

超低音喇叭有兩種

　　怎麼說呢?關於超低音喇叭,筆者自己有一番心得:依筆者的觀察,目前市售所講超低音喇叭系統,大致上可分為兩種型式:一為絕對超低音型,一為低音輔助型,雖然這兩者有時不太容易區分,但是我們只要看它們的結構,特性和售價就不難分辨出來了。

　　先談前者,所謂絕對超低音型,它的結構體積有時並不大,確使用了紙盆特別厚重的驅動單元,所以頻率響應可以延伸至極低,有時可低達20Hz,由於要使10~12吋的喇叭頻率自然達於這麼低不容易,所以這一型的喇叭又多裝有自附的電子分音器和功率擴大機,甚至特別設計的等化器,以便等化喇叭的特性直至20Hz,此類喇叭由於專為重現極低頻設計,所以它們的高頻(其實是頻率不太低的低頻)暫態響應必不太高明,所以它們的分頻點大多也取得非常低,例如CIZEK的KA-20,頻率特性為20Hz~100Hz±1.5dB,自附擴大機,在美國的售價約要二千美元;另如ALTEC的LF-2,頻率特性為20Hz~80Hz±3dB,索價也要一千美元一只。

　　這型超低音喇叭,可以附加在任何類型的喇叭系統上,而使低音能延伸到最下限,是貨真價實的「純正」超低音喇叭。

低音輔助系統最理想

　　另外一種,筆者認為並不很適合稱之為超低音喇叭(姑且稱之吧),而應稱為低音輔助喇叭,這種喇叭筆者比較欣賞,因為無論在性能和價格方面都很合理,何以見得呢?我們不妨來看看它們的一般特性,第一,它們的低頻響應大多只到30Hz,筆者以為這是一個非常恰當的低頻截止頻率,我們可以看附圖:

在各種樂器中真正能發出極低聲音的實在是寥寥可數,例如低音提琴和低音吐巴的最低因接都只能到40Hz左右,而八十八鍵的平行鋼琴最低音鍵為27.5Hz,即使是號稱樂器之王的管風琴,也絕少有能發出16Hz頻率的(不能算是聲音了),而我們平常欣賞音樂,在樂曲中有30Hz以下超低音成份的,可說是少之又少,以巴哈有名的D小調遁走曲,它的低頻好像也不過到32Hz。因此,超低音喇叭的低頻響應設計到30Hz是很合理的,欣賞音樂是足夠了(以後的電子樂器是否會流行弄出20Hz的頻率不得而知)而犧牲10Hz不重要的頻率卻可以節省大量金錢。而好處還不止此,低頻不拉到這麼低,驅動單元的紙盆就可以輕些,喇叭的暫態特性就會比較好,因此,就可以把此型喇叭的分頻點拉高數拾Hz,這點筆者認為十分重要,因為就一般人的心理言,低音不足雖是常有的現象,但卻含有兩種意義,一為頻率延伸不夠低,一為低音的量不夠。前者要不是因喇叭口徑太小所引起,就是「Pro」們的敏感使然,後者倒是比較切合聆賞音樂的實際需要,因為音樂中主要的低音成份,大都在60Hz~200Hz範圍內,喇叭的低音是否「來勁兒」或定音鼓是否清晰,也取決於這段頻率的暫態性良窳與否。故筆者以為花大錢去弄一只頻率響應20Hz~100Hz的超低音喇叭,倒不如用最經濟的辦法弄一對30Hz~200Hz左右的低音輔助喇叭要來得實用。目前市上這一類型的超低音喇叭,除了Rogers外,還有M&K等等,後者甚至可以不用電子分音的方式,直接以被動的分頻器和原有的喇叭連接。

SEAS單體很合用

　　談完了筆者對超低音喇叭系統的觀點後,現在要言歸正傳,說明要著手進行的超低音喇叭系統和電子分音裝置。

　　筆者很中意SEAS 33F-WB這只13吋的低音喇叭,不僅是因為Rogers用它,而是因為它本身的條件也很適合做為超低音驅動單體之用,以筆者手頭上現有的SEAS原廠資料來看,它的優點有下列三項:

　　一、暫態響應好:33F-WB原來是使用在603套件中的,此型套件的中低音分頻點為600Hz,因此33F-WB在設計時,一定也兼顧到此一頻率附近之暫態響應,現在我們把它用作為超低音喇叭,只工作到200Hz左右,所以應該是能勝任愉快的,另外,也可參看原廠提供的暫態響應資料(如圖),紙盆對信號的反應能力確是不錯。

　　二、動態範圍大:33F-WB的磁隙深度為10mm,而音圈寬度為24mm,換言之,當紙盆在靜止位置時,它的音圈範圍超出磁隙範圍前後各有7mm之多,也就是說這只喇叭的紙盆振幅可以大到14mm而不虞超出其線性的工作範圍,為了想看看這只喇叭的音圈結構,筆者還特別找了一只33F-WB,把它的防塵蓋掀開觀察,結果發現原廠規格不訛,而且音圈筒是鋁製的,上面還開有氣孔,鋁製的音圈筒有利於散熱,可以增加喇叭的承受功率,而氣孔的主要作用,是減少紙盆振動時磁隙部份所產生的內壓效應,用手去輕推紙盆,發現如果不計線性與否,紙盆的最大振幅可達2.5公分。

　　三、Q值低:單體的總Q值為0.36,通常Hi-Fi用的低音喇叭,Q值在0.2~0.6間比較合適,Q值比較低的適合做密閉式喇叭系統,較高的則適合做開口式喇叭系統,當然這還得看喇叭的口徑而定,不過以0.36的Q值來說,可選擇的方式較多,做成密閉式或低音反射式均可。

喇叭箱問題好解決

　　現在要開始來設計喇叭箱了,這原來是一件相當令人頭痛的事,不過由於原廠資料提供了幾種範例,倒令筆者省了不少麻煩,原廠提供了兩種裝箱方式,一為密閉式,喇叭箱內部容積可為50公升至100公升,由於特別註明內部的三分之二要衝以礦物棉(玻璃棉可也),因此可說已非常接近氣墊式了;另一方式的使用開口喇叭箱,導管的截面積為40平方公分,長度為20公分,喇叭箱的體積可在70公升至100公升。幾經研究後,決定採用100公升體積的喇叭箱,原因是100公升容積的裝箱後系統Q值為0.55,喇叭可獲良好阻尼,即使在頻率很低時暫態特性也會不差,另外就是如採用100公升的喇叭箱還可一箭雙鵰,因為筆者準備把喇叭箱做成開口式的,若是開口堵住就成密閉式的了,如此不是有機會聆賞二種裝箱方式的音色了嗎?

　　100公升的體積不算小,為了兼顧美觀和擺設方便,喇叭箱內部的尺寸定為38公分×42公分×70公分,如果計入板厚,則外部尺寸約為42公分×46公分×74公分,和Rogers的體積很接近(Rogers體積為42公分×46公分×81公分,連腳),至於實際容積,則為110公升再扣除內部木條和喇叭錐形部所佔容積,即約在100公升左右,喇叭裝在前障板的上部,原因是避免當喇叭箱放置在地上時地面的反射音過重,導管則設在驅動單元的下方。

電子分音不用愁

　　喇叭箱解決了,緊接著要解決的是電子分音器,莊焜亮先生給了筆者很好的建議,就是採用如音技69期電路精粹中所介紹的二路電子分音器AA-30(如圖),