□ 概述
這個低音兼中音用的號角筒的設計目標,除了想藉以提高效率之外,還想克服一些傳統式低音號角筒所遭遇到的困難。其結果是僅需花費大約45美元的代價,就能獲得高品質、低失真、無諧振的揚聲器,並且僅需要少數瓦特數的功率,就能產生極大的音量。
傳統設計的號角筒,之所以會遭到挫折的原因,就是產生太多的諧波失真。為了要以極高準位來推動空氣,在號角筒的喉部必會產生極大的壓力,使得驅動器的振膜,不能再保持(剛體似的)活塞運動,而作分割(Breaking up)振動,產生一些原頻率的諧波。為了克服這項困難,在此採用四個較小的驅動器。這四個驅動器夠得上剛體的要求,而不會發生分割振動,並且也由於一次使用了四個,有足夠的有效活塞面積,因此頻率響應比使用單個驅動器時平滑。更由於重量較輕,可以期望有較好的暫態響應。
另一個傳統號角筒木箱的難題,則可藉由音墊式驅動器的使用而加以消除。音墊式揚聲器(Acoustic Suspension speaker)使用密閉式木箱。當作彈簧的作用,以限制錐膜的振動衝程,使得錐膜能迅速地回復到靜止位置。這支號角筒內喉部的壓縮作用,就好比一個密閉箱內的空氣,既然密閉箱內的空氣的動作有如一個線性極佳的彈簧,則我們當可獲得良好的動態響應(Dynamic Response,即輸入的功率加倍,音響功率的輸出也幾乎加倍)。
大多數別的型式的號角筒,都使用低順性的(Low compliance)纸邊式彈簧式的揚聲器,這個額外的彈簧的線性欠佳,因而限制了其動態響應,同時也限制了錐膜所能推動的空氣量。
低頻用的號角筒,一般也是很難製作得恰到好處;為了要節省空間,必須加以曲折,扭轉,並且彎成很奇怪的角度,此外更不能作成簡單的盒子形的通道,以其會造成駐波。也就是說,再轉角的地方必須加貼一些額外的角材,使通道平滑並避免平行的壁面。這些個要求,通常會造成極煩雜的結構面。
本製作主要在消除這些難題,使用硬卡纸,以剪刀剪出圖樣,便於哲曲,和便於用釘書釘之裝釘,然後以木板和玻璃纖維樹膠補強。FIG2和FIG3這兩個圖樣,代替了大約20片奇形怪狀的木片,免去了量度,截取和裝配的困難。一個精確、無諧振,指數形管道為7英呎長的號角筒,因而很容易的就可以做成(雖然,仍有許多木工方面的工作待做)。
此號筒在高達3000Hz的中音帶屬前方輻射之直接驅動式。
□ 製作
首先,用兩張32吋×40吋的粗硬纸(文具店裡有售),按圖剪出這兩個圖樣。將裝釘用的突出小塊沿著實線向外側折曲。以釘書釘或鉚釘裝釘成如FIG4所示的單體。
其次,按下述材料表所記木塊的前八塊,以膠水和木釘裝釘起來,使用厚度為¾吋的木板或木屑壓合板(FIG5)。使用足夠的膠水或訂書針,將硬紙板做成的單體與此部分接合起來。將9、10、11三木塊組合起來並固定至木箱上而成一體(如FIG6)。將硬紙板製的單體的裝釘用突出小塊,以釘書針釘在木塊11之上,並檢視木塊9是否按其現況在半吋以內補上木塊12、13(FIG7)。注意,所有的結合處都應上膠並以釘子釘好。
將硬紙板製的部分3/8英吋的夾板,切成相近的形狀,以玻璃纖維樹膠粘上以補強之。將所有接合處與縫隙以沾有樹膠的毛巾或化粧紙填補好,確定號角筒的管道是堅固不漏氣的。如此,至少要塗抹六次,並用掉大約1/3加侖的樹膠。貼上14×22½吋的木塊(第13號)。
材料表:
¾"夾板或木屑壓合板(順序號碼與FIG1圈內號碼相對照)
1. 24吋×36吋以直角截割,10½吋×10½吋
2. 3. 12吋×2¾吋
4. 5. 10吋½×2¾吋
6. 12吋×12吋直角截割
5吋×4¼吋
7. 14吋×22½吋
8. 14吋×36吋
9. 14吋×13½吋
10. 14吋×18吋,以32度和58度斜角截割
11. 14吋×67/8吋,以70度斜角單邊截割
12. 14吋×8吋,以39度和51度斜角截割
13. 24吋×36吋
14. 14吋×22½吋
15. 12吋×12吋,鑽有4個3½吋的圓洞供揚聲器用。
二張32吋×40吋粗硬紙板
一加侖玻璃纖維樹膠(二個木箱份)
白膠
4隻5吋揚聲器Olson 845S。
將1吋厚玻璃纖維隔熱材料,剖開成½吋厚者,然後排在揚聲器小箱和號角筒的內壁,只要手能夠得到的地方,就盡量使用之,俾能吸收揚聲器後方的中音聲波。
任何品質夠好的5吋音墊式揚聲器都可使用,但以Olson 845S的驅動器,最為適合,以其售價美金7元而論,算是物美而價廉的。但最好不要使用Calrad和Radio shack的5吋揚聲器,以其效率既低,低頻響應又不足之故。如果要使用兩隻8吋揚聲器時,揚聲器的小箱可以略作修改(在硬紙管的喉部切斷一吋,以做必要的配合)如果有必要的話,也可採用6支4吋的揚聲器。
這個木箱是針對夠水準的低音揚聲器和高品質的中音驅動器而設計的,其工作頻率高達3.000Hz,而不需多花錢去為分頻器而煩惱。號角筒本身並不能發射200到250Hz以上的頻率的能量的!它的主要用途是對這些小型的驅動器的機械能和周圍的空氣做良好的交連作用。此木箱的號角筒部分,經由揚聲器後方的聲波的推動,把原來交連欠佳而失去的部分低頻能量恢復過來。
中頻部分則由四支揚聲器的前方直接輻射出來,這四隻揚聲器構成一個小型中音揚聲器陣列(Array)。有很多推演出來的數學模式,可以說明為什麼採用揚聲器陣列,至少就中音而言,要比採用單隻的揚聲器優異。不管其道理安在,採用揚聲器陣列要比較好就是。
5吋的驅動器,在中音而言是比較的輕而又符合剛體的要求;然而在高頻而言,它就不再是重量輕,也不再是無慣性(Inertia-free)而能完全遵循放大器所輸出的高頻信號。因此就有必要配以一個分頻點為3.000Hz的高音揚聲器。如果播放一首較複雜的合唱曲,即使是短暫的試聽,也能感覺出因嚴重的餘振(Ringing)所造成惱人的內調失真(Intermodulation distortion)。一個簡單的低通分頻電感,即可限制這些揚聲器不致工作到中音帶。在1.500Hz以上這四個揚聲器的指向性變得非常明顯,因此合理的分頻點應在1.500Hz以下,即使在這頻率它的工作情形仍然極為良好。
任何良好的高音或中高音揚聲器,在較高頻段都能對此提供改善,然而最恰當的還是本刊所提到過的,自製的海耳驅動器。
由於號角筒木箱可以大量的提高效率,本揚聲系統可以適用於比目前常用的更低功率的功率放大器。即可推動此揚聲器以產生極大的音量,而仍然保留足夠的餘力不致造成對揚聲器的損壞。此號角筒最適合在牆角使用,將號筒口(Mouth)保持與牆壁9吋的距離,或無牆角可用時,號筒口可以面向牆壁而保持6½吋的距離。這種陳設位置,可以將牆壁或牆角當作號角筒的延伸,而可以更進一步的改進低頻的交連作用。
轉載音響技術第29期MAY. 1978 自製中低音號角/羅哲
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