低音反射式喇叭箱設計上的幾個重要環節 @ 老音響資料庫/蘇桑部落格

　　低音反射式揚聲器在系統設計上,比密閉式音箱為佳,因其擁有許多科學理論上的優點,這是多年來早就被證實的;例如它利用了揚聲單元的背波,以增加低音段的輸出,而它的開口部又能對揚聲單元的紙盆加以阻振,已達減低低頻失真的效果。

　　低音反射式的特點,即其整個系統,正如同一個調諧系統一般。如果想使它合於理論地正確工作,那麼必須精密的加以調試。否則稍有差錯,將會弄巧成拙,使音質更加惡化。

　　低音反射式揚聲器就是依個Helmholtz共振器的型態。十九世紀物理學家Helmholtz發現;任何一個具有單孔的箱子,將在某一個固定頻率上產生共振現象,此共振頻率的高低,是隨箱中空氣的柔順性和開孔內空氣的惰性而定的。而以上提到的空氣的柔順性,恰與箱中空氣的體積成正比關係;開口中空氣的惰性則與開口的大小城反比關係。現在將一Helmholtz共振器與一共振電路加以比較;那麼箱容積就如同一個電容,開口部就如同一電感。(見圖)

假設想在一共振電路中,加大其電容值,而仍能保有原有的共振頻率,則必須減小電路中的電感值,同理引用於Helmholtz共振器,則相容積增加(即電容量加大)時,必須增大開口面積(即電感量減小),已獲得原有的調諧頻率。因此通常對一個固定容積的反射式音箱,可以改變開口部面積的方式來調試之。

　　在設計揚聲系統時,將一個揚聲單元裝置在前面所說的音箱上會使得情形變得更加複雜,因為揚聲單元像箱子一樣存有一個固定的共振頻率,這是由於紙盆的等效質量(非紙盆之實際重量)與紙盆懸置部份的柔順性所產生共振的結果。(這個揚聲單元的空氣共振頻率,將可在無迴響室中,經由儀器測得)當一個密閉式揚聲系統接到放大器上時,由於此頻率附近頻段的阻抗變大,功率的傳輸將受到嚴重的限制。同時系統的共振頻率也因為箱內空氣的剛性加之於紙盆懸置部份而變高。但是如果在密閉箱上穿一個正好適於該音箱調諧的孔,則揚聲單元的原有空氣共振頻率將會在音箱中消失,取而代之的是兩個新出現的共振峯,一個低於原有的共振,一個高於原有的共振。箱容積越大時,此二共振峯越是靠攏,箱容積越小時,則此二共振峯越是分開。

　　其次談到在設計低音反射式音箱時最重要的一環,那就是音箱的最適內容積。如果箱容積太大或太小時,雖然將開孔調試至適當的大小,亦得不到平坦的頻率響應,甚至會轟隆轟隆的染色音,以下提供一種鑑別音箱最適內容機的方法。

　　當我們利用精確的公式換算,或利用簡捷的設計表求得一理想的內容積後,吾人可以在內容積的各邊加上箱厚及吸音材料的厚度,以算出音箱的外徑,(內容積的任二邊比例不得超過 1 : 3 否則必須加以特殊處理,以避免駐波之產生)隨後將一QO值等於0.58,且專為低音反射系統而設計之揚聲單元裝置其上,並開孔加以調試。當倒相波產生時,阻抗特性曲線中的二共振峯之頻率比,應等於3.13,亦即此時之箱容積為最適之內容積。至於如何得知倒相波之產生,將有賴於儀器的嚴密測試。下面介紹一種簡單的方法,以偵得倒相波。

　　在低音反射式揚聲系統確已經精密儀器調試後,我們可以將兩支點燃的蠟燭,分別至於低音單元與開口部之正前方,當輸入訊號恰為共振頻率時,低音單元的燭焰會被吹向外方,而此現象產生之同時,開口部前的燭焰一樣被吹向外方,但較之前者更為劇烈些。

　　自從喇叭發明以來,喇叭箱的各種設計真是日新月異,低音反射式雖是最古老的一種方式,但是它確實擁有許多特殊的優點,而發音較其他形式的喇叭自然,惟其生產程序過於繁複,每支喇叭均須經過個案調試,不宜線上大量生產,因此目前只有少數高級揚聲系統的廠商採用。(如JBL、Altec、Klipsch、Tannoy、Vitavox、Celestion等)以上所述均為其設計上之基本概念,不論低音反射系統在結構上的運用如何(如背阻式、單孔式、管道式、分佈開孔式或空錐幅射式等)其原理是將一致不變的。