存在於迷你揚聲系統的諸多問題之一,便是不易獲得── 但並不是全然地不可能── 全音域的再生特性(例如打算要設計一個迷你Klipschorn揚聲器,便是一件異想天開的事!)。藉著採用氣墊式技術及特殊的喇叭,某些廠商也製造出了一些高品質的迷你型揚聲器,然而卻也稍稍地損失了一些效率,並且價格不菲。也有一些人覺得,既然已經使用了一個大的擴大機,再採用這些迷你揚聲系統,並沒有什麼好處。
這兒採用了一種異於氣墊式的方法,來製作一個較小型的揚聲系統。這種方法便是上期介紹過的,已獲得美國專利的「對稱空氣摩擦音箱」(Symmetrical Air Friction Enclosure,簡稱SAFE),其原理如圖一所示。
SAFE揚聲系統並非採用密閉式音箱,而係讓低音喇叭前後方的音波都輻射出來,以獲得清晰、寬廣的低頻響應。中、高頻喇叭都還是傳統式的,特別之處只是在對低頻部分處理的方式上。低音喇叭係裝在音箱的頂端,喇叭朝下。有喇叭背面產生的音波,可從音箱頂部的開口,而四方幅散出去(低頻部分的聲音,對耳朵而言,基本上是不具方向性的── 這麼做主要便是儘可能地產生低頻部分)。
由低音喇叭以前端發出的音波(如圖一上的虛線所示),沿著一個由三片位於中央的水平隔板、及另外三片中央開孔的水平隔板,所構成的一連續音室前進(參見圖二)。音波反覆地經由這種途徑被分割,然後再合併。這樣便可降低其速度,好像經過了一段比實際長度還長的路程一樣。當抵達最下面一片中央開孔的隔板時,音波往下到垂直部分(音管),直到碰到音箱的底板,然後才向四方播放出去。和副低音喇叭一樣,也是不具方向性。音箱所提供的這種相對的長途徑(不論實際長度或視在長度),便能獲得SAFE設計中的低頻效率。
在完成依SAFE原理設計出的低音及副低音喇叭之後,作者決定嚐試依這種原理,製作一個能夠配合小功率擴大機的三音路迷你揚聲器;或者和上次介紹過的副低音揚聲器搭配,組成一個完整的副低音衛星式立體揚聲系統。不管怎麼搭配,此揚聲系統都不適合戶外音樂會之用;不過,對一般的聆聽室而言,應是綽綽有餘。
喇叭的選擇
迷你SAFE式揚聲系統所需的8歐姆喇叭,應是不難取得的── 電子材料行、音響代理商、甚至汽車音響器材行都可以買到。
5¼吋的低音喇叭,必須是開放式錐形喇叭;也就是前後方都能產生音波的那一種。至於密封式的氣墊式低音喇叭,則不適用於SAFE系統。這種開放式錐形喇叭是很常見的喇叭,可分開零售的。同時,喇叭的磁鐵也需有相當的重量── 大約16~20盎司(170~280g)。中音及低音喇叭,都儘可能選用比較薄一點的型式,以適合較小音箱之所需。倘若低音喇叭過於厚了些,則會增加一點喇叭箱的高度;不過對於中音喇叭的要求,因為要配合音箱的緣故,在厚度上就不能無所謂了。
至於高音喇叭的選擇,則沒有特別的要求── 你可以選用錐形或半球型、或者甚至採用一個大號筒式高音喇叭,像圖二所示那樣,裝在喇叭箱的頂部。錐形或半球型喇叭,則裝在圖三上星號(※)所指示的地方(左上方小圓圈的位置)。倘若這對迷你SAFE系統打算要水平放置使用的話,高音喇叭必須裝在比中音喇叭位置稍高的地方(如果所採用的是號筒式喇叭,則在安裝的位置上,似乎比較不成問題)。
有必要的話,一對揚聲系統中的兩支揚聲器,可裝成互相成鏡影對稱的方式(即左右相反)── 這可改善立體效果,不過,這麼小的揚聲器而言,影響實在微乎其微。
分頻網路及墊整電阻
迷你SAFE的分頻網路及L型墊阻(L-pads),如圖四所示。墊阻係用來平衡整個揚聲系統,並視聆聽室的擺置而選擇最佳的低音響應(若把揚聲系統放靠牆壁的位置,一般是會增加低音;而當揚聲器遠離牆壁或地板時,則會減少低音)。墊阻是選用標準8歐姆型的,不難買到,但要留意此墊阻必須能夠負荷其控制之功率(整個揚聲系統預計最大承受15~20瓦特)。
分頻網路是具有每八度音程6dB滑落的設計。中頻的分頻網路,交越頻率式450Hz;高頻的交越頻率則是10KHz。如果採用號筒式高音喇叭的話,C1要改用1.0μF。線圈L1是用#18號漆包線,在直徑1吋、長3吋的圓筒上繞620圈。千萬不要把它繞成短而厚的線圈,以免沒有地方可放它。
圖二上,中音喇叭自己擁有一個附屬的小箱子(副音箱),墊阻及分頻網路也是裝在這裡面。所有的接線都是從裝在音箱前板的接線柱接出,以確保這個「副音箱」的密閉性。接到高音及低音喇叭的接線,也是走音箱的外壁。如果打算橫著放置這個揚聲器,而不是直立使用時,墊阻必須裝在音箱朝上的那一面。
組 裝
參閱圖二、圖六和圖七,以及零件表,我們便可逐步地組裝這個迷你SAFE揚聲系統。在動手之前,先提醒一些需要注意的事項。
音箱的木料(包括兩側、頂部、底部及隔板)可以使用單板或合板,支柱則採用方形木條。所需木料尺寸如表一所示。用螺絲釘來結合音箱的各部分,同時配合著樹脂之類的膠來補強音箱的各個接合處。
墊阻、分頻網路及接線柱須在音箱前板安裝之前,先裝妥── 前板固定之後,便不易安裝了。中音喇叭要避免裝在中央的位置,以防止產生駐波;同時,這個「副音箱」部分,要填滿像玻璃纖維一類的隔音材料。分頻網路的線圈及電容器要用樹脂固定起來以免在搬動時碰來碰去。
1號隔板(隔板號碼可參閱圖二)的上面,還有兩塊較小的隔板組件固定在上面,這是防止駐波用的。可以進一步,在這塊隔板上再貼一層不超過¼吋厚的玻璃纖維,更進一步地防止駐波。
最後,牢記整個迷你SAFE揚聲器之音箱及副音箱的接合處,都不能留有絲毫的縫隙,以確保它的性能!裝的時候要特別留意這點!!
下面是組裝的步驟,先看完它才動手。
1.依表一及圖六所示,把各部分材料鋸妥。別漏了在2號、4號及6號隔板和音箱底板的中央,要鑽一個4吋的方孔;此外,裝喇叭及L型墊阻軸的孔也不要忘了(參見步驟11)。
2.用四個隔板支柱,把1號及3號隔板分別固定在2號及4號隔板上面。
3.把四個隔板支柱固定在6號隔板上;此時還不要裝上5號隔板。
4.把兩塊方形隔板組件固定在1號隔板的上面。
5.把音管的四壁結合起來。
6.把四個底支柱固定在音箱底板上。
7.把四個頂支柱固定在音箱頂板上。
8.把音箱前、後、側板攤平,依其關係位置放好,像音箱從某一面拆開攤平,內部朝上的樣子。然後在每一塊板子上做上記號(例如「前」、「左」......等);朝底部的那一端也用記號標出。
9.如圖七所示,在每塊板子上畫上三條平行線。
10.把音箱前板、左右側板和音箱底板結合起來。此時背板還暫時先不要裝上。
11.焊接並在副低音箱底部固定所有的分頻器零件、墊阻、接線柱及中音喇叭,要裝在音箱底板到前板及側板內側最下面一條線之間的地方,同時使方型的音管能夠剛好與音箱底板中央的孔吻合。
12.對準音箱底板中央的孔,把音管固定好。然後在副音箱裡塞滿玻璃纖維絨等隔音材料。
13.把音箱背板裝上。
14.把隔板固定木條裝在音箱前、背及左右側板上,使每根固定木條的下側與畫在音箱內側四面的最低線齊平。四根固定木條組成一個平坦的小支架,凸出在音箱內側的四面箱板上。(先裝妥相對兩側的固定木條,然後才裝剩下的兩側,這樣比較容易。)
15.把剛才裝妥的四根隔板固定木條上部,均勻地塗上一層樹脂。
16.把步驟5裝妥的音管,從音箱的頂部放進去,使其恰好與剛才塗上樹脂的四根固定木條齊平,並膠合起來。注意音管的另一端,要恰好對準音箱底板中央的孔。
17.把6號隔板四周塗上樹脂,然後把它裝上。隔板中央的孔要和音管膠合起來,不能有「漏氣」的縫隙。
18.把5號隔板裝在6號隔板的四個支柱上。
19.重覆步驟,一次把剩下的隔板固定木條和1、2、3及4號隔板裝上。
20.如圖六所示,把低音喇叭裝在音箱頂板上。注意喇叭是從音箱的裡側加以固定的。
21.把音箱頂板裝上音箱。
22.把低音喇叭的接線焊妥。
23.把最頂層的頂板裝在四個頂支柱上。
24.把最底層的底板裝在四個底支柱「下」。
25.如圖三或圖四所示,安裝高音喇叭,並焊妥接線。如果你採用的是號筒式高音喇叭,那麼必須把電容器C1減成1.0μF,以阻隔從高音喇叭進來的低頻造成紊亂。
整個迷你SAFE揚聲系統,到這裡算是大功告成了。用一部良好的中功率(每聲道15~20瓦)擴大機來搭配,你所獲得的享受,便足以值回你為它所付出的代價了。
轉載音響技術第82期OCT. 1982 高傳真迷你型喇叭製作/趙建雄/(取材自Radio Electronics, Dec. 1981,原著 George Pappanikolaou)
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