知识大讲堂:扬声器单元品质特性面面观
空腔共振与磁场的非线性
空腔共振
中低音单元的防尘帽或高音单元的球顶尽管从表面上看毫无害处,但是防尘帽与磁铁极块之间的空间却形成一个小共振腔。这方面典型的例子之一就是70年代初开发的KEF B110 Bextrene中低音单元(被用于BBC LS3/5a)。
这款单元可能是最早的一种商品化高质素中音单元,但它也存在好多问题,例如效率低,功率承受力不足,以1.5kHz为中心宽达一个倍频程的响应峰(由分频 器纠正),以4.5kHz为中心的3 个高Q值峰(BBC设计的3 阶分频器只能将其略加衰减)。音响评论员把这些峰值错误地归因于高音单元,它们具有很强的指向性,理应是由防尘帽共振造成的。
70年代流行的一些高音单元,包括Audax和Peerless 1"软球顶,也在9~16kHz之间具有类似的共振峰,通过在球顶和极块之间充填毡垫可以部分地阻尼掉。因为软球顶的内耗要比B110的防尘帽强得多,因 此共振也宽得多,而且幅度也只有1~3dB,但还是存在的,敏感的听音者会察觉那种令人疲劳的特性。
不难想象,当年大路货扬声器中所使用的苯酚塑料,玻璃纤维和硬纸球顶的问题是非常糟糕的。(哎,有谁还记得BIC Venturis? Cerwin-Vega? Rectilinear? JBL L100? 我年轻时曾销售过这些可怕的产品,等着顾客用它们试听平克弗洛伊德的“月之暗面”。)
返回现在,优质的中低音和高音单元以两种方法来躲避这个难题:北欧厂商Dynaudio, Scan-Speak, Vifa和Seas采用开口式极块组件;法国厂商Audax和Focal采用子弹头式的极块扩展,完全取代了防尘帽。
采用开口式极块在传输线中阻尼球顶的背面波的最著名的产品包括:Dynaudio Esotec D-260, Esotec T-330D, Scan-Speak D2905/9000高音单元。它们在Sonus Faber(世霸)的Extrema 以及ProAc(贵族)Response 3扬声器上的运用证明这一技术是很成功的。
相反,Focal T120 和T120K则在未加阻尼的空腔上使用刚性的玻璃纤维或KEVLAR内凹球顶,其工作范围的高频端呈现一系列高Q值峰,这是由共振腔与刚性球顶的第一次分 割振动相互耦合生成的。我对于这些单元开始供应时受到的普遍称赞感到困惑,我不喜欢它们的音色,测试数据也没有特别之处。
然而从各个方面看,新型Focal钛球顶T120Ti和氧化钛球顶T120Ti-O2都十分出色,最近我在试听采用该单元的扬声器时感觉很好。
磁场的非线性
多数发烧友都知道扬声器单元是电感性负载,而音圈恰恰是缠绕在铁磁性极块上的。但却没有多少人了解因此而产生的众多问题。
假如电感值保持恒定,象空气芯电感一样,就不会有问题。只要用R-C网络调整分频器就行了。不幸的是,它是一个铁芯电感,而且电感值还随着音圈位置的改变而变化。
变化的电感值引起严重的后果,因为电感值是决定单元上端频率落降以及声延迟的一个重要因素。改变电感值,频率落降和声延迟也随之变动。每当单元移动达到音 圈线性冲程的相当比例时就会发生。以优秀的8"单元Vifa P21W0-12-08为例,线性冲程只有8mm(+-4mm)。大多数8"单元的线性冲程一般为6mm,中音单元一般为1~3mm.
播放一些超低频就会让电感调制的作用显现出来,即在整个频谱上产生互调和FM失真。这对于2路及中音分频较低的3路系统而言是一个大问题。也就是说每当你 看见单元的运动时,就已经出现了大量互调和FM失真。这种声音的听感是怎样的?你会发现低频解析度有损失,但这却可能被放大器所存在的问题遮盖(例如输出 变压器饱和,电源供应不足)。
解决的措施呢?Scan-Speak的SD系统和 Dynaudio的 DTL 系统用铜包敷极块将音圈感生的涡流短路掉。仔细分析音圈电感参数可以发现这个秘密。
作为全世界最好的8"单元之一的Scan-Speak 21W/8554,其电感值为0.1mH,远低于Vifa P21W0-20-08 的0.9mH。这两款单元都很优秀,但如果要同时发出中频和低频,Scan-Speak当然能够给出更加透明的声音。
电感值还有一层含义,单元的高端频率落降是由音圈的自感和机械落降共同决定的。如果你用音圈电感值和直流电阻来计算落降频率,其值在某些单元上往往比测得 的声学落降高很多。而其他多种单元则是计算值低于测量值。原因在于音圈的自感遮盖了机械系统的峰值。这不是一个好现象,机械系统或电系统的任何改变都将强 烈地影响到频率响应以及瞬态响应。
顺便提一下,同样的问题也出现在老式动磁唱头上。毫不奇怪,此类唱头在透明度上要比高级动圈唱头差得多。
以下将说明发烧友如何去寻找所喜爱的扬声器,得出自己的结论,甚至猜测出厂商、评论员和你朋友们的音响喜好。
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