一、前言
最近,所謂MINI-Component的音響組合在世界各地大行其道,除了Amp.部分的體積大為縮小之外,連揚聲系統的體積也減小到足以擺在床頭櫃上的大小程度。小,固然是一個特點,性能仍然保持一定的水準,才是重點。Tuner-Amp.部分的減肥,以目前的電子技術,當然不是一件困難的事情。揚聲器也迷你化,則不是一蹴可及的事。首先會遭遇到的難題,就是低頻段必然難以顧及;第二個難題就是效率問題。好在大功率的迷你放大器,以目前的技術,是輕而易舉的。揚聲器的效率雖然低一點,以較大的功率來推動也就不成問題了,只要揚聲器足以承受得了,而又不會造成難以接受的失真的話。
最近,從表弟蘇君那兒,聆聽過其所新購置之Rogers LS3/5A迷你揚聲系統,對其音色羨慕不已,頗思擁有一對,詢其售價則一對幾近台幣2萬元,非自身能力所及,轉而設法自製一對聊以湊數。將LS3/5A借來詳細聆聽,並且送到工業技術研究中心的無響室測定頻率響應曲線,copy下原廠所提供之規格,以作為仿製之參考。
對於此種MINI-System的觀感是,適合於SCALE較小的樂團樂曲之再生使用。如果再要強求的話則是低頻段不夠延伸,大型的交響樂使用則可能不堪負荷,必須增設一對SUBWOOFER,ROGERS原廠實際上就是採取此種方式搭配出售的。然而單獨迷你系統聆聽而不予大型系統比較的話,也絕難感覺出其聲音是由如此迷你的小音箱所發出來的。因此,據說購用者大多只買其小音箱,而非整組購買,這說明了雖然是迷你系統,其性能確實能比美大型系統。照原廠所述,其低頻範圍可達70Hz,實際測試結果證明其言不訛。
二、設計目標
在前言中已提到過,由於對LS3/5A的仰慕,才觸發羅哲仿製的動機,因此自製系統的性能,自然以它的規格為追求之目標。然而,這並不是說,羅哲想仿製一對LS3/5A,而是想製作一對大小與LS3/5A相仿,而性能方面儘自己之力做到令自己滿意,猶如對LS3/5A那麼滿意的揚聲系統。換句話說,不是要「仿造」而是「看齊」(這話說得似乎誇口了一點,但是一時也找不到更合適的用辭)。因此,所使用的單體和分音器,也就不一定和LS3/5A完全一樣。再說,表弟蘇君也不容許羅哲拆開它所珍視的器材來研究,從外表看羅哲只能推測LS3/5A所使用的單體可能是KEF的產品。低音揚聲器口徑約是4吋,高音揚聲器可能是1吋或者是0.8吋。羅哲預定使用的低音揚聲器,在是受現成品中找不出滿意的,或許進口貨中可以找到,只是未曾盡心盡力去找罷了,但是最主要的原因是打算自製。高音揚聲器則打算使用SCAN的D-2008,原因是羅哲雖能自製,但是性能絕難與D-2008相提並論。
在此,似乎應先把LS3/5A的性能描述一下,因為那是羅哲所打算看齊的目標。頻率響應曲線,是大多數人所最關心的一項,如FIG 1所示,是在工業技術研究中心的無響室內所測得者(原廠未曾公布),是否正確有待商榷,但是自製品完成後,當在同一無響室內測試以作比較。當然,FIG 1的曲線是非常地平坦,但是自製品並不冀望做到和它一模一樣,只是期望能做到像它一樣地平坦。此外,揚聲器也不只是僅憑頻率響應曲線就能決定一切,還有其他因素,最終還是要訴諸聆聽效果才能做比較,這也只好等待試製品完成後再說吧!
三、ZX-MS408 2WAY MINI-SYSTEM
ZX-MS408是羅哲自製品所取的編號,MS代表MINI-System,408代表由4吋與0.8吋的單體所構成的2WAY System。既然高音單體是SCAN的D-2008,在本刊中已經屢次出現過,也就不再多做介紹;倒是4吋的低音單體值得大書特書。首先,在此列出各項測試紀錄如下:
1.頻率響應曲線(配上D-2008後)如FIG 1(於工業技術研究中心所設無響室內測得)。
2.交流阻抗曲線如FIG 2(羅哲自己測得)
3.振動系統等價質量=7.9公克
4.最低諧振頻率=55Hz(羅哲自己測得)
5.諧振尖銳度Qo=0.42(由交流阻抗曲線推算得知,詳後述)
6.等價容積VAS=5.1公升(羅哲自己測得)
在這裡特別強調,諧振尖銳度Qo所以會這麼低,主要的原因是使用了極大的磁鐵的緣故,其尺寸是80×40×15mm,重量達10盎司。其磁鐵之外徑,與錐膜的直徑相當,4吋揚聲器使用了這麼大的磁鐵,所以才能產生夠大的磁阻尼作用,使得諧振尖銳度Qo得以大幅地下降。假如讀者們熟悉於SMALL AND THIELE ALIGNMENT的話,就會瞭解到Qo小,對於揚聲器的木箱設計會有多大的好處。雖然SMALL AND THIELE ALIGNMENT是專門討論低音反射系統設計的,而本文的製作是密閉式的,但是不管哪一種系統,Qo越低對於木箱容積的減小越有利。羅哲玩揚聲器的歷史有數年,一直找不到合適的單體,就是為了找不到Qo夠低的單體,Qo太高的話,按設計的結果,往往需要使用到數百公升的木箱,殊為不便,當然這是題外話,有關SMALL與THIELE的ALIGNMENT,最近在手頭上有一些國外玩家的實際製作例,羅哲當在以後介紹給本刊的讀者。
再要一提的,就是這個單體的等價容積,也僅有5.1公升。等價容積越大,表示振動系統的堅度(STIFFNESS)越小,把等價容積加大,當然可以減小最低諧振頻率,但是系統完成後的最低諧振頻率,則還要是木箱容積而定,在低音反射式裡頭,揚聲器單體的等價容積越大。這個單體不完全只為密閉式而設計,因此也就不打算把等價容積作更進一步的增加。
最後要談的,則是音圈部份了。由於錐膜的等價半徑有4.3cm,以這麼小口徑的單體,當作低音揚聲器使用,其在發出低頻段的頻率時,錐膜必須作大幅度的振動,因此,也就需要做長衝程(LONG STROKE)的音圈設計。在此,所使用的音圈,其捲幅就有磁鐵系統中上板(TOP-PLATE)的2倍以上的寬度。當然,採用長衝程設計的結果,會使得效率大為降低,但是製程品的平均S.P.L.仍然有90dB/0.5m並不算是低效率的,這可以由FIG 1的曲線,大多分布在90dB處可以看出來。用了長衝程的音圈,而又能保持效率,此大型磁鐵之功也。
再回顧一下FIG 1的頻率響應曲線,可以看出這支低音揚聲器的曲線是相當地平坦,這當然是錐膜本身特性良好所造成的。可惜工業研究中心的無響室目前無法提供失真的測試,羅哲只好在自己的無響室內,以觀看由麥克風所拾取的正弦波波型來判斷是否有失真出現。觀看的結果,在整個頻帶內幾乎完全看不到有扭曲的波形出現,甚至在頻率低達80Hz,輸入功率到達16W時,都還能保持很純淨的正弦波波型。在低頻且大功率的條件下,錐膜必須大幅度的振動,這就不完全是錐膜本身良好特性的功勞。音圈和磁鐵系統的配合是否恰當,製作時尺寸上的誤差,都足以造成嚴重的失真。在試製階段,曾經試作過一個音圈捲幅較短的樣品,在80Hz時輸入2W的功率,即已有顯著的失真波形出現,因此證明,小口徑的低音揚聲器,如果不把音圈捲幅增長做成長衝程式,其低頻段的失真,必然會有增加之趨勢。但是增長音圈捲幅的結果,會使得音圈和磁鐵碰觸的機會增加,在製作上必須更加地小心,否則極容易產生碰觸異常音。
最後,要討論的則是這支低音揚聲器在最低諧振頻率時的諧振尖銳度的測試。對於揚聲系統的設計者Qo是一項很重要的參數,憑這個Qo的數值,我們可以判定揚聲器單體是否適合製成低音反射式,假如不適合的話只好製成密閉式,甚至根本不符合於Hi-Fi的要求。大抵上,Qo少於1者合於Hi-Fi的要求,少於0.7者有可能製成低音反射式者。在0.36左右者,按SMALL AND THIELE'S ALIGNMENT的計算公式,在計算上最為便捷,其Qo越小者,所需要的木箱容積越小。因此在此羅哲願意再度介紹Qo的測試和計算的方法(雖然,在本刊的早期,羅哲已經不少次提到過它的測試法)。或許有些讀者要詰問,老是在談Qo到底煩不煩呢!一點也不,因為Qo實在太重要了,低頻特性完全由Qo所決定。更何況,羅哲將在往後介紹一些國外玩家,按照SMALL AND THIELE ALIGNMENT所完成的製作實例,因此藉此機會預先鋪路(在那些文章中原作者未曾介紹Qo的測試法)。
Qo的測試,如FIG 2的方塊圖所示。在進行測試之前,應先測試一下音圈的直流電阻值,因為在Qo的測試過程中必須使用到此一參數。這個直流電阻的測試方法,不能以一般三用電錶來測試,因為它的誤差太大,會導致所測得的Qo值為不正確的結果。最好的方法是使用直流電橋來測定,當然,一般業餘者手頭上是不會有這種儀器的。羅哲建議,可以使用直流電流源加至音圈兩端,再以電壓表來測兩端的電位差,由歐姆定律來推算反而更正確。
然後,就是要測阻抗曲線,走筆至此才發現本刊蒲鴻慶先生有一篇大作,提到揚聲器共振頻率的測法,並且也提到將繼續介紹Q值得測法。既然已經有人代勞,樂得坐享其成。所測得的曲線,如FIG 3所示,並按下式計算Qo值:
至此,已經取得揚聲器單體的一些必備數據,由於梁中鍔兄來電催稿,只好暫時在此打住。有關系統的設計包括木箱容積、與分音器的線路,只好留待下期詳述。
在此,我們可以將此系統與ROGERS稍作比較:
1.頻率響應曲線如FIG 1A與B所示。
2.阻抗:本系統為8Ω,ROGERS為15Ω。
3.效率:本系統為90dB/1W - 0.5m(輸入2.8V),ROGERS為88dB/1W -0.5m(輸入4V)。此項目為工業技術研究中心測得,可能與原廠有所出入,但是兩者皆在同一環境下測試,故堪可比較。
4.試聽比較:正進行中,容下期補述。
介紹至此,也經過不少人的試聽,大多數朋友都鼓勵羅哲將此系統商品化,羅哲也正有此意,也許在10月份可以和讀者們見面。對於此一系統羅哲深為喜愛,本想依羅哲筆名(ROGER)而命名,但是考慮與LS3/5A原廠ROGERS僅一字之差,故考慮再三而放棄,但是私下稱其為ROGER。在此系統推出之後,羅哲將推出一系列的機種,例如加上電子分音配合超低音的系統,姑且稱其為REGOR系列罷!
轉載音響技術第69期SEP. 1981 我的揚聲器系統之一──Zylux408──迷你型系統/羅 哲
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