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唐先生: 

  很抱歉「檀」文上月缺了一期,因我於學年尾課業繁重之故。

  我媽媽已把您所代購的海風SW-125M與堅新JS-9003C變壓器帶返,非常感謝您及梁先生的幫忙。您一定有興趣知道我要用它們做些什麼,就讓我慢慢解說吧!

  我設計了一整套的3-D式揚聲系統; 兩個「衛星」喇叭用的單體為Audax HD13B25H2C12 Bextrene 5¼吋低中音單體與HD100D25軟半球一吋高音,單體規格請見表一表二

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HD13B25H2C12有個26盎司(0.725公斤)巨大的磁鐵,使它的「暫態」響應很好(我總覺得「暫態」一詞很怪。不過因喇叭原理的限制,當磁力愈強時暫態響應雖改善,低頻延伸卻跟著惡化了。在這套系統內低頻不足倒不是問題,因150Hz以下的低音都由副低音喇叭接管。如此「衛星」喇叭們無需承受150Hz以下的低音,功率容量跟著提高,杜普勒(Doppler)失真(有人也稱之調變失真FMD)也大幅減少。Bextrene盆公認最大的優點是在它的中音,於是分頻點應設計高些,讓5¼吋的Bextrene接管大部份的中音。用以下算式可求出: 

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  分頻點不得高於3.9KHz,否則中高頻擴散角會受影響。看看HD13B25H2C12的頻率響應圖,到7KHz左右才開始滑落,所以決定分頻點設在3.5KHz。如此高音喇叭所承受的中頻減少,功率容量與杜普勒施真也都改善。分頻點設定完後,接著設計分頻網路。

  分頻網路是揚聲器內最重要的一環。再好的單體用不妥的分頻網路足可破壞單體的優點。我這次的設計目標是近於「不計成本」,但又以「合乎實際」為準繩,於是乎6dB/oct的設計就不予考慮。6dB/oct雖然成本低,但它極緩和的斜率使高音喇叭承受很多不必要的中頻成份,產生高杜普勒失真,不但影響音色,也惡化「焦點」與音像(定位感)。12dB/oct設計是最普遍的設計,斜率雖比6dB/oct陡些,卻有著相應反轉的問題,使得分頻點附近的響應會有個深谷。大部份12dB/oct設計均把高音喇叭相位掉換以避開分頻點的相移問題,卻又同時導致了極高與極低頻新的相位問題。事實上,以這次「性能優先」的設計概念來看,12dB/oct除了相位問題外,斜率也不甚滿意,於是亦放棄12dB/oct設計。下一級是18dB/oct設計。18dB/oct諧率夠陡,高音相位亦無需反轉,其他特性也很滿意,就採用18dB/oct設計。基本18dB/oct分頻網路如圖一

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  18dB/oct網路的元件設定公式如下:

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  普通設計分頻網路時都是假設喇叭單體的阻抗是8Ω純電阻。但事實上喇叭的音圈有抗性,在頻率高時阻抗有上升之趨勢,並且在諧振點阻抗又有一高峯。低音高音加起來,阻抗更是複雜。這些特性使分頻點很難控制恰當,也會影響頻率響應。另外音圈的抗性更使喇叭與擴大機匹配的問題更為微妙與難以解決。我在分頻網路上加了適當的阻抗補償網路,把喇叭阻抗拉平,解決了上述的許多問題。圖二是本「衛星」喇叭的完整分頻器線路。

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其中R3與C4是HD13B25H2C12的阻抗等化網路,拉平1.5KHz以上的阻抗上升。R4 C5與L4則為HD100D25的諧振點阻抗等化網路,形成一個notch filter,把800Hz高音諧振點的阻抗尖峯抵消掉。HD100D25音圈感抗很小,在極高頻阻抗上升並不劇烈,到了20KHz時只10Ω而已,所以無須另用網路再加以拉平了。這兩個阻抗等化網路使本系統的阻抗曲線除了低頻70-90Hz左右的諧振點高峯之外,其餘的頻率都是很近8Ω的一直線。R1與R2把高音的效率降低以符合中低音。衰減率是1,375(2.77dB)。R1與R2的插入並不使高音阻抗有所變化,R2與高音喇叭8Ω的併聯值是5.87Ω,再與R1串聯剛好8.07Ω。這樣分頻點不會因而移位。

  分頻器設計妥當,就進行音箱設計。我這次以密閉式設計,QTc=0.707為標準,用下列算式求出所需的音箱內容積: 

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  許多單體沒有VAs規格,可用下列算式求出: 

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  有時VAs是以公升為單位的,只要除以28.317即得立方呎。

  於是就設計音箱,內部空間為5¼吋寬,6吋深,10吋高,內容積0.182立方呎,比設計值0.168稍大,以容納喇叭磁鐵,分頻器等所佔的體積。音箱用¾吋厚的高壓木屑板(particle board)製成,外尺寸為6¾吋寬,7½吋深與11½吋高。內部所有的表面都以矽膠處理,再鋪以毛氈物(felt),然後再鋪上玻璃吸音棉,確實防止木箱共振。箱中以達克龍棉(dacron)填塞,增加阻尼。前障板左右兩角並磨成圓角減少繞射效應,也改善擴散性。喇叭單體開孔的四周皆貼上felt吸音,以免障板反射擾亂音場的分佈,導致模糊的音像與頻率響應的不均衡,音箱左右寬度比前後深度還窄的原因也是減少前障板的面積,避免反射與繞射。

  試求完成後的系統諧振頻率fc: 

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  97.3Hz

  fc=97.3Hz對內容積只有0.182立方呎(5.15公升)的音箱來說算是很低的,以QTc=0.707來推測f3(低音系統-3dB點),應於90Hz左右,比150Hz與副低音喇叭的交越點低許多,綽綽有餘。事實上,音箱內填上吸音棉會把f3與fc拉得更低,只是無法算出到底會降低多少,只有到時候實驗了。

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  面網這次不妳使用木框包布,而採用polyurethane泡棉(像AR-10π上那種)。polyurethane是聲學上完全透明,不阻隔音波的,而且沒有木框,不干擾散性,也不產生反射。這種泡棉可訂製成所需的外形及顏色,不過我只知道有一家在密蘇里州的公司Custom Sound有此種服務。寄去設計圖估價,為美金$9.75一個(貴得驚人),但似別無分號,自己又沒設備自製,只好咬牙訂製。其實泡棉材料本身很便宜,大部份是加工費。

  這次喇叭設計比上次AMB THEAT 1改良甚多,尤其是分頻器的設計。實際上,最好的喇叭也大多是因分音處理得恰當之故。如Rogers LS3/5A,小小的喇叭,用的是KEF單體,卻做得與KEF原廠出品的喇叭大異其趣,就是分音不同的原因。希望我這次做出的喇叭可比美LS3/5A,特予命名為AMB THETA 6 System,「衛星」們稱之THETA 6S,副低音稱為THETA 6W。

  講了半天,我買的海風SW-125M與堅新變壓器到底與此何關仍不見頭緒。原來我的副低音是自備功率放大的!SW-125M稍作改裝後用來動態回授,推動兩只philips 70655/W8低音單體。本想自製功率放大,但終偷懶改用套件。您也許仍覺得奇怪我何以用到三個SW-125M與四個變壓器呢?原因是我預備做三套THETA 6 System,一套自己用,另兩套是為別人做的,剩下的一個變壓器留作別用。

  本文所附圖表共五個,因而顧慮到所佔篇幅過多,所以將於下期「檀」文時再詳細介紹THETA 6W副低音喇叭。

  祝  編安──

甘棣 民國70年5月26日

於美國檀香山

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轉載音響技術第67期 JULY. 1981 檀島音騎 AMB THETA 6S SATELLITE MOMITORS/甘 棣

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