十年磨一剑，索威共点同轴扬声器剖析（1）
1、序言
在扬声器的百年发展历史中，电动式扬声器因其价格及性能的优势，一直处于行业的主导地位。但其在结构原理上几乎是一成不变的老样子，堪称老态龙钟。回牟其技术进步基本上是材料革新一马当先，而结构原理变革寥寥无几，当今成功范例当属索威公司（http://www.so-voioe.com/）推出的共点同轴扬声器。
索威共点同轴扬声器由索威创始团队发明于1991年（最新专利号：ZL200420089900），公司创办初期就吸引了一批做教学搞技术的教师发烧友，他们懂艺术，有知识，十几年如一日为了自己所热爱的技术创新在默默的工作。团队核心人物闫先生毕业于西安交通大学研究生院，所学专业是物理学及工业电子，在就学期间就是校学生会的文艺委员、乐队队长，擅长作曲、配器及演奏，有十几年吉他教学演奏经验，写出两部吉他培训教材、发明九弦“G.贝司”并完成系统化的九弦“G.贝司”演奏法教程，发明“1bit全数字功率放大器”，毕业论文是“电子合成器设计”。从事10年大学教学工作后创办了索威公司。
因为索威的技术团队具有扎实的理论知识，同时又具有深厚的音乐理论功底，加之音响发烧友的特质，使之对电声有了超乎寻常的理论与实践上的深刻认识，索威公司的Hi-Fi共点同轴扬声器以其较好的性能，完美紧凑的结构展示在世人面前。
众所周知，搞技术创新是一个风险较大的沉重话题，投资人不情愿将辛苦挣来的血汗钱在研发的无底洞中试深浅。但在索威公司的决策者看来，研发创新投入是公司财政预算的优先内容，在研发第四代同轴喇叭时，全系列3-15寸的研发费用超过200万元，累计研发投入已过千万元。目前索威公司正在计划开发第五代同轴，索威人用实际行动演绎了科技艺术时尚的产品理念。
由于公开的资料较少，索威同轴面世以来，一直是网友想了解的热点技术之一，为满足大家的愿望，特对索威同轴技术做一些介绍。
什么是共点同轴？所谓“共点”即在音频域内所有频率的声音都从一点发出（点声源特性），也就是高、中、低音的声音由同一个原点发出；“同轴”即高、中、低音的声音由同一个轴线传播向听者（相位同步特性）；
概括地说，索威共点同轴扬声器是中高音单元与低音单元共用一套由航天磁性材料组成的驱动系统与支撑系统, 而振动系统则各自独立互不影响, 低音振膜设计按索威特有的号角曲面方程展开,振膜材料有两种，一是用内蒙古细羊毛与木浆混合高温压制成型的羊毛纸盆, 另一种为金属离子与聚丙烯混合成型的注射盆; 中高音单元采用较为成熟的球顶形结构, 材质选用杜邦材料使其介于软球顶与硬球顶之间, 但其采用了索威专利的ISP内悬置技术,准确地将中高音单元悬置在低音号角的喉部, 使其各单元能够在共点的条件下工作，电声参数真正地满足了“一点发声，同步传播”的点声源特性。
声学特点：索威同轴的低音相当于号角振膜特性,无论口径大小,频响基本在F。-3KHz, 高音是用低音振膜当做号角辐射声波, 与以往的号角高音不同的是索威同轴为直接辐射式球顶号角单元, 因此在中高频段没有以往号角高音那样明显的"塞子"味, 又具有号角高音优良的指向性, 由于曲面展开方程的独特设计使得索威同轴的分频点得以下降到2500Hz,目前在国内处于最低值,由此在分频器得到最大限度简化的同时, 也能有效地控制中频调制失真并进一步减小了由于分频器带来的相位畸变；
还原能力：索威同轴是标准的点声源重放系统,能充分演绎乐器的点声源特性,特别是由于不同频率声波相位畸变很小, 在声音的波形合成及波振面的保真上表现尤为突出,因为如此, 同轴扬声器的声音清晰程度犹如身临现场、表达原汁原味. 由于相位的一致性, 同轴喇叭的声场定位是音响中最为准确的，特别是在近声场听音表现更佳，重放音乐时再现舞台乐器摆位极其准确。
共点同轴理论创造并弥补传统电声理论的不足，首先它提出了ISP内悬挂扬声器理论，内置相位塞原理，振模曲面方程的“时域、频域”电声特性理论等等。
传统理论认为，扬声器振模均以外悬挂方式实现，这种方式的电声特性已被分析的很清楚，但对于内悬挂却无任何研究成果，几乎是未开发的处女地。实际上，在功率要求很大体积又要求很小的情况下，内悬置就成了满足这种设计的首选，传统的外悬置在小体积的要求下，你无法将T形铁芯柱直径无限地增大，而内悬置可将芯柱及音圈做到与振模外径相同的大小，电声功率明显增加。
传统的理论定义相位塞必须是放在振模声辐射方向的前面，以完成相位塞对声音辐射在一定时间轴位置上的扰动，其实现方式是对振动空气的传播路径的改变来改善相位参数，从而达到改善频响平滑度的目的。内悬置则不然，其原理是通过压缩空气改变振模的振动状态来改善相位参数，这种方法不但提高了频响平滑度同时还保证了扬声器的直接辐射特性。
众所周知，扬声器的曲面对其诸多的电声参数有着深刻的影响，锥形曲面的锥度越深，频响也将越宽，鸡尾峰也将越明显。因此，传统的同轴扬声器低音仍然采用锥形振模，而用T铁芯柱实现号角，当然实现工艺也较复杂。
索威使用计算机辅助设计手段，采用较特殊的曲面方程，形成了纯粹的号角型振模，通过对方程式参数的设定，不论振模口径大小，上限截止频率均在2.5－3.0KHz，此频率之后都将以每倍频程12dB的速率滚降，这样的设计有效的控制了互调失真，同时也简化了生产工艺，降低了分频器的设计成本。
与传统的汽车同轴相比，前者是Hi-Fi高、中、低音单元扬声器的有机组合，既不仅在高、中、低音扬声器的结构上进行组合，更重要的是将高、中、低音扬声器的电声参数进行了有机的融合。后者（传统的汽车同轴扬声器）是高、中、低音扬声器的机械组合，而其各单元间的电声参数是相对独立的，同时由于其这种机械组合形成无法调整各单元间电声参数的一致连接性，在电声性能上并没有得到提高，因而也就失去了同轴扬声器应有的“一点发声，同步传播”的固有特性，其机械组合形式表现为体积的缩小，而在声音辐射中，由于中高音单元在低音单元振摸之前，因此使低音单元的声音辐射受到阻碍。
十年磨一剑，索威共点同轴扬声器剖析（2）
2、各种同轴单元的区别：
传统扬声器的高、中、低音要分别安装在不同的位置上共同使用，其表现为要求有较大的使用安装工作量及安装空间，而索威公司的Hi-Fi同轴扬声器将前者的多单元系统浓缩为1个扬声器，因此其表现为体积较小，如此可以用在较小使用空间的环境下工作，从而完成了为缩小体积而进行的高、中、低音单元之机械组合。
传统扬声器由于高、中、低音单元无法在共点共面的条件下使用，因此其电声参数畸变严重、电声性能较差。而索威Hi-Fi共点同轴扬声器不仅将高、中、低音单元进行了机械组合，同时因为低音振摸按号角设计，球顶形中高音单元设置在低音号角的喉部，使其各单元能够在共点的条件下工作，电声参数真正地满足了“一点发声，同步传播”的共点同轴扬声器特性，因此，由于电声参数的有机组合，大大改善了扬声器的性能。
绝大部分汽车同轴都使用了同轴扬声器，它在声音传播上已经做到了同轴特性，但唯一没有共点。它的高音被支撑在低音的前面除了相位超前之外，高音对低音的声音扰动也较为严重，因此很少有人用于发烧产品设计上。
目前，国际上有三种不同技术均实现了Hi-Fi同轴扬声器，它们分别是：
- 中国索威SO-VOIOE的高低音单元共用磁路（即单磁路）同轴扬声器技术(专利号:ZL200420089900)
B、英国天朗（TANNOY）的后置高音双磁路同轴技术
- 英国极尔风（KEF）的前置高音双磁路同轴技术。
十年磨一剑，索威共点同轴扬声器剖析（3）
3、点声源优于多点声源
在理想情况下，生产厂家都企图制造出能够涵盖所有频率范围的单一驱动单元，但物理定律决定了一个适合于低频的驱动单元将无法适用于高频，反之亦然，在某些情况下，即使用一个振摸完成了所有频率范围的声音重放，也不可避免的要产生大幅度的调制失真。因此，各自独立的驱动单元被用于展现不同的频率范围。大多数生产厂家已经开发出了完成不同频段的驱动单元，并将它们安装在单个或几个箱子中来形成一个全频带系统。但是，当你把音频信号分割成各自独立的几部分并从不同的点传送到听者时，各种各样的声学问题也随之产生了。
（1）精确的分频使设计工作复杂化：
扬声器系统频响连接示意图
（2）传播路径的改变使得声音相位发生畸变，破坏了声音的位置特性。
系统设计中存在的另一个趋势是制造全频音箱系统，而非各自独立分离的低频、中频和高频音箱，此趋势在70年代和80年代早期颇为流行。
共点同轴方法所固有的紧凑的全频音箱的方便性越来越受到人们的青睐。将驱动单元更紧凑地安装在一个更小的箱子中，则提供了解决时域、相位、指向性和分频复杂性等问题。
因为一个设计优良的共点同轴扬声器系统是一个纯粹的点声源，所以使这些问题得到了解决。
- 紧凑的全频音箱是70年代系统设计的思路。
- 即使在一个小的箱子中，各自独立分离的驱动单元也无法模仿一个纯点声源单元，它们依然存在多单元扬声器系统的所有问题。
十年磨一剑，索威共点同轴扬声器剖析（4）
索威（SO-VOIOE）共点同轴扬声器相位保真使得波形得到还原
自然界产生的所有声音都有谐波，通过它们我们可以知道信号源的类型和音质。一个单音符的谐波能够扩展到听音范围以外，一个基频位于低音扬声器范围内的基本音符会通过高音扬声器再现出许多谐波成分。如果高音扬声器是独立分离的，那么无论在时间上还是在空间上，在大多数听音位置上听到的该音符的基频将与其谐波存在许多的时间差异，所以造成声音不能精确地再现。
索威（SO-VOIOE）共点同轴扬声器系统保持了复杂声音的谐波结构，并在声音辐射时使每一阶次的谐波得到完美的合成，被重放的音乐自然清晰优美逼真。
基波加上无限次谐波的正弦波经过时域变换后波形合成为方波，反之，方波经频域变换后波形分解为基波加上无限次谐波的正弦波，这就是数学物理方法中的伏里叶变换与拉普拉斯变换，在上述过程中不论在是基波还是谐波都必须遵循初始相位、传播相位保持一致，否则，就无法进行正确的变换。共点同轴单元的相位特性无疑是时域、频域变换中的有力保证。
多单元系统中，同一声音的不同频率由不同的单元重放，他们各自其摆在不同的位置上这相当于基波与谐波的起始点不同，即使有基波加无限次谐波的正弦波，最终不能合成为方波，因此其不符合拉氏及伏氏变换。
- 共点同轴单元相位的一致性使波形正确合成
- 多点声源使波形合成产生畸变不能正确合成
- 正弦基波与无限次的正弦谐波合成后是方波
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5、索威（SO-VOIOE）共点同轴----标准的点声源系统声像定位准
索威（SO-VOIOE）共点同轴扬声器的一个重要的但是经常被忽略的特征是它被设计成为一个完全一体化的单元，不仅中高音单元在低音振摸所形成号角的喉部向外辐射声波，其低音单元与中高音单元使用同一套磁路系统，两个单元既独立振动又相互依存，在结构上得到了完美的结合，这在设计阶段就控制了其放音的每一个重要环节。索威（SO-VOIOE）的工程师们一贯坚持共点同轴扬声器系统的基本原则，并且不断从对波导设计到中高音声阻抗控制做出新的设计。
声音具有诸多特性，音色是声音的个性化表现，声像是由音色表现出来的声源形状，声压是声源振动而辐射能量的强度。声音具有位置特性，生物的听觉器官以两个方式对称存在就是为了检测声音的位置，他的原理是大脑判断两个耳朵对同一声源发出的声音相位差得出结论，如果一个耳朵失聪，他只能凭经验确定声音的位置而不能准确判断声源的方位及移动特性。相反听觉器官是正常的，但声源重放时被相位及声压畸变，同样可使声音位置判断发生错误。
定位的另一个典型应用是立体声定位原理，声音重放中利用两只音箱对同一声源产生不同的声压及两个音箱的相位差，使被重放的声源的声像确定在两个音箱之间的某一位置上。对声压而言，声像会向声压大的一边靠拢，两个音箱的声压相同则定位在两音箱的中垂线上，当一个音箱没有输出声压时，声像的位置完全靠向另一只音箱，如相位参数保持不变时的话，声压的改变只能使声像沿两音箱的连线移动。相位对声像的影响远比声压复杂的多，相位参数既能影响声压的大小、声像的大小，又能改变声像的位置。当两只音箱的相位相同时两只音箱的合成声压最大，且由声压确定声像位置，当两音箱的相位发生变化时，声像逐渐变大并偏离原有位置，偏离位置的方向由相位变化的特性决定，当两音箱相位相反时，声像演变为无限大且没有位置感，既声像完全模糊，而两音箱中垂线上的声压最小……
小型乐队舞台场景的典型排列
由此看出，只有在喇叭单元的重放相位以及声压都得到保真条件下，立体声定位才能实现，舞台乐器的位置便得以确定，就现状而言，声压保真相对容易实现，而相位保真具有相当的难度，相位保真的根本方式是实现全音域点声源重放。
纵向排列的多单元系统会使声像纵向拉伸定位受到影响
点声源系统能如实还原音源声像
对电动式扬声器而言，实现上述特性的途径是单点同轴单元，通过箱体结构设计的方式能得到局部而有限的改善。
点声源概念在几何线度上具有相对性，他直接与可闻角度有关，当声源的线度边缘与听音者的连线所形成的夹角不能被忽略时，声源不能被认为是标准的点声源，此情况下声源结构越对称越趋向于点声源，如流行的纵向多分频系统只能被理解为线声源。
由于线度的原因多单元系统不能视为点声源
由于点声源的相对性，听音环境及声场的远近是听音中至关重要的因素之一，在多媒体中，更多的音箱被应用于近声场环境下，音箱作为重放中新的声源，其线度已不能被忽略，这一点很容易被听音者忽视。声场越近，声源的线度影响表现越突出，而共点同轴在近声场的表现近乎于理想的点声源。
共点同轴单元使单点声源的实现成为可能
- SO-VOIOE 绝对的点声源。
- SO-VOIOE大号角直接辐射承受大功率且不限制动态。
- SO-VOIOE较低的高频压缩量产生较低的失真、较高的能输出声压级。
- SO-VOIOE精确的低音波导和一体化中高音音圈设计。
十年磨一剑，索威共点同轴扬声器剖析（6）
13、索威共点同轴为球面波——全音域中相位保持一致、定位准确 共点同轴单元单点声源——良好的声像还原
应用共点同轴扬声器系统，扬声器在声谱中/低频以上范围将不断地把相似的能量传播到房间内。随著对声传播的这种不断控制，房间特性或共点同轴扬声器系统在房间内的位置不大可能影响共点同轴扬声器系统的放音效果。
均匀能量辐射具有许多显著的优点，声反馈前增益增加了，而且保持了声音的清晰度。应用索威（SO-VOIOE）共点同轴扬声器系统可显著减少均衡调整量及其相关的能量损耗，相位和失真问题。
索威（SO-VOIOE）共点同轴扬声器系统在全音域内以球面波辐射，相位得到保真，相频曲线平坦，充分表达了立体声定位原理，再现舞台演员位置，使音乐清晰重现，声场定位准确使之然也。
自然界中的任何声音都有一个基本的形象，这就是“声像”。声像使得听者不用亲眼看到声源即可知道声源的摸样。例如当您听到敲鼓的声音后，您会根据听到的声音特性知道鼓面的大小、鼓皮的松紧薄厚、鼓皮的质地以及共鸣腔的大小，这些都是声像这一物理参数决定的音质特性。
多点单元重放系统由于使得一点声源发出的声音重放后变为多点声源，泼形合成后声像畸变严重，造成声音模糊，解析力下降影响放音质量。
SO-VOIOE）共点同轴单元忠实于原始声源形象的逼真重放，声像重放保持完好，是声像保真的唯一保证。
传播的全频带相位与球形波阵面一致
- 均匀的轴外频散减少了与房间相关的问题。
- 安装更灵活、声反馈更少、增益更高。
- 较少的频率均衡调整使得声音更好，系统的效能更好。
- 用于调整系统均衡的时间较少。
- 用于均衡器和放大器的开销更少。
- 球面波可使定位准确,定位准确才使音乐清晰。
- 定位是表达AC-3影院声场的关键参数。
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6、索威（SO-VOIOE）共点同轴单元指向性优于多点声源
在极低频率下（从几十赫兹到几百赫兹之间）所有的系统都能全方位传播，而中高频声波则具有鲜明的指向性。
大多数两或三只扬声器方案的问题是，当用一个恒定指向性号角准确地控制中高频时，高频/中频和低频扬声器都各行其道，结果高频传播方式与低频驱动单元产生的传播形式就会完全不同，二者已无法合成球面波。
目前，家用音箱中普遍采用了球顶中高音，在辐射上高频单元与低音单元的辐射具有相似性，在波形合成上得到一定的改善，但不彻底。受到安装方式的限制，高频单元的起始点超前与低频单元，波形合成后形成不规则的哑铃波且向前倾斜。
由于不同频率下传播不同，不在轴线上的频响与在轴线上的频响会十分不同，声音平衡差也会不一致。这将取决于你所坐的位置以及当时的频率。
同样由于传播形式的很大不同，房间能量的辐射随频率发生巨大的变化。能量的起伏增加了房间特性的不可预知性，不可能达到轴线上的响应与房间能量无效分布共同要求的均衡。
通过将共点同轴扬声器系统设计为集成的全频驱动单元，索威（SO-VOIOE）能够制造恒定同轴指向性类型号角，该类型具有独特的、更大的频率范围，除了极低的全方位频率(无位置感频率)，在轴线上和轴线外都以单点振动源方式发射相对均匀的响应。受控的房间能量分布会使声音自然地、极清晰地再现。
点声源的球面波辐射
从扩散的意义上讲，共点声源以球面波辐射，在听音方向上，波阵面始终保持一致，对声音的解析力提供了保证，这有些像多人讲同一句话讲的越整齐越能听的清晰，如果发音时间不一致即使讲的是相同的语音，则声音也很难被听清晰。
- 索威共点同轴扬声器系统的频散是平稳和连续的，该频散始自扬声器开始全方位发声点。
- 不断变化的频散使房间响应总是恶化，从而使系统安装变得更困难。
- 不均匀的频散产生无法预料的声平衡。
- 在条件差的混响房间中，受控的均匀频散能使声音清晰度改善。
十年磨一剑，索威共点同轴扬声器剖析（8）
7、波瓣较少—水平/垂直面上的问题均较少
当一起使用几个扬声器时，利用具有纯共点声源驱动单元的音箱还有一个额外的重要优点。在相同音箱的排列中，在信号源间总会存在一些干涉，这就导致了起伏不平的波瓣，同时产生了不均匀的声压覆盖，而且增加了声反馈的可能性。这就意味着在声反馈前要严格控制系统的增益量。
多单元音箱阵列波瓣较多
一个精心系统设计的共点同轴扬声器在阵列摆放时，产生的波瓣数量能达到最少，而且具有均匀的频散覆盖和较大的增益。
索威共点同轴扬声器系统波瓣较少
索威共点同轴扬声器系统为球形频散，该频散无论在水平平面还是垂直平面上都是对称的，排列是相同的。
多单元阵列的频散的不规则性使声音变的模糊不清，房间能量分布不均。
多单元系统频散
- 球形波阵面点声源驱动单元是获得点声源排列的唯一途径。
- 共点同轴扬声器系统的排列不易产生波瓣，而且声音分布更均匀、声反馈更少、增益更高。
- 共点同轴扬声器系统在水平平面和垂直平面上排列相同。
十年磨一剑，索威共点同轴扬声器剖析（9）
8、共点同轴—良好的全音域水平辐射特性,使广播音柱系统得到发挥
当使用单个扬声器单元时，在其可能的频率范围内辐射球面波，但同时使用几个相同参数的扬声器时，随着纵向排列的开始，辐射波形也随之发生改变，趋势是使波形沿着与单元连线相垂直的平面上扁平变化，这种特性被广泛用于会议广播系统，能使会场中声压均匀分布，听者不论离音箱远近都会听到相同大小的声音，具备这种特性的称为音柱或扬声器阵列。但值得注意的是：首先要有多个单元组成并排列成直线，其次是各单元的参数应相同，二者缺一不可。
音柱的垂直辐射特性
因为频带宽度及音箱体积的限制，按上图组成的系统往往是一个集中在中频的音柱系统，其能完成的重放也只能是语音频段。
改进后的音柱系统
为适应不同的声音信号特性，首先要展宽频带，以使各频段信号得以重放。通常的做法是设计上再选择一个高音扬声器。其中的中低音单元具有音柱特性，但高频单元是以球面波辐射，因此高音在声场中具有很强的声压辐射衰减特性，特别是在座满人员的会议室中，高频声音随听音距离迅速衰减，使会议播音模糊不清缺乏穿透力，听众听觉疲劳。
在安装位置允许的情况下，引入号角高音也是一个较好的选择，但遗憾的是会议音柱的截面积都较小，能够顺利安装的为数不多。
号角高音单元的应用大大改善了高频垂直辐射特性
在共点同轴扬声器的设计中，意向不到的收获是弥补了音柱在整个音频域中一致的音频辐射特性。共点同轴单元的宽频带及小体积特性，使共点同轴音柱在F。-20KHz的频宽中始终在一个平面内均匀辐射声压，会议室内各点的听众均能听到同等大小的声音，由于有均匀的高频能量分布，声音清晰且不会听觉疲劳。如果在开放性的空间中（如操场中），共点同轴音柱在任何频率上都不会向纵向空间传播更多的能量，更多的是向传播方向上的平面上散播能量，因此可使声音传播的更远。
四个共点同轴单元组成的广播音柱系统
- 纵向阵列扬声器可使能量更多的散播于垂直单元连线的平面上
- 共点同轴扬声器阵列在全音域中向垂直单元连线的平面上均匀辐射声压
- 共点同轴扬声器使高性能小体积的音柱得以实现
十年磨一剑，索威共点同轴扬声器剖析（10）
9、号角锥面与高频单元是一个有机的整体
理论上定义了不同形状的鼓纸（振模）振动时其相位起始点的位置，锥形振模在锥顶点的起始平面上，号角锥面在号角的喉点平面上，球顶型振模在球冠顶点上。
索威共点同轴扬声器系统将低频锥面作为高频号角的延伸部分。通过这种方式，将锥面和高频号角整合为一体，当高频波阵面离开号角时，声阻不会突变，驱动单元上的声音负载阻抗平缓地变化。平稳的声阻意味著在电路阻抗中没有大的波动，因此更容易驱动扬声器。
低频锥面是高频波导的延伸，而高音声源则放置于低频号角锥面的喉点上，这使得高、低音之间既在结构上进行了有机的组合，相位起始点完全重合，又在电声参数上进行了平滑连接，两单元浑然一体。
高频单元与低频单元的一体化结构
通过高频波振面与低频波振面的辐射示意图可以看出，在相位起始点相同时，不同频率的波振面已经按同心圆传播，工作状态很像单一振模有效地工作在整个音频域中，相当于用高频振模展宽了低音振模的频率响应但又不会让高音振模有受迫振动现象。
高频波振面与低频波振面的辐射示意图
这样的设计可能会使人担心低音对高音的调制失真加剧，所谓调制失真就是一个振动源（注意不是辐射到气体中的声波而是引起声波的振动点）被强制跟随另一个振动源振动额外产生的声波，理论称为“受迫振动”，因此，调制失真是发生在振动源本身上，而并非声波传播过程当中。过大的低音振模在大振幅发出低音的同时也强迫小振幅的高音随之振动，这便产生了调制失真。
共点同轴的设计中两个独立的振动体系不存在任何受迫振动现象，调制失真受到有效控制。
事实上对空气中的声波而言，波形合成必须是通过两个不同频率的声波相互调制才能合成波形，也就是说波形合成是通过调制过程完成的，这是必要条件。值得澄清的是“调制≠调制失真”，人为的调制失真是必要的，否则对低频单元而言没有调制就不会有足够的频宽。
- 将低音锥面设计为高频号角，确保了声阻的平稳转变，提高了高频转换效率，也保证了优良的指向性
- 较平稳的声阻变换意味着电能转换为机械能的曲线更平滑、能量配置要求更明确以及更有效地利用功率放大器的能量
- 受迫振动产生的调制失真是破坏声音清晰度的主要因素之一
- 共点同轴既模拟了单振模声波辐射特性，又有效地控制了调制失真
十年磨一剑，索威共点同轴扬声器剖析（11）
10、恒定的时间延迟——简化了分频器中的相位补偿
声音的一个单脉冲，如击鼓发出的一声，可被看作在频谱范围上诸多声音组合而成。一个扬声器系统对音频频谱中每个声音会起到时间延迟作用，当不同频谱的声音延迟量参次不齐时，被重放的声音就会模糊不清。由于高低音单元的不同摆位造成的路径差异更是影响延时不恒定的主要因素。
共点同轴扬声器既能解决几何位置上的点声源问题，又能在相频曲线上进行圆滑连接，声音中各种频率的延迟（相位）保持一致，重放声音位置清晰可见，其彻底解决了相位、延迟、定位等诸多与时间相关的物理问题。
普通多单元系统与共点同轴系统的相位曲线如下图所示
分离式多单元系统中，在有效的频率响应范围内，相位变换幅度可达到180度，用分频器来补偿，还是要废一番功夫才有可能解决，而共点同轴在有效的频率响应范围内始终为一个恒定值，不加相位补偿网络即可得到相位保真。
- 集成式共点同扬声器系统提供恒定的时间延迟。
- 在整个频谱范围内恒定的延时全面提高音质和瞬态特性。
- 恒定的时间延迟本身免除了独立、分离的高频延迟线路，该延迟线路需要格外小心而且耗时的现场调试。
十年磨一剑，索威共点同轴扬声器剖析（12）
12-共点同轴单元内定位技术体积小,功率大
声音的产生必须存在一个振动源，声音重放时的振动源就是扬声器单元，振动源产生振动的必备条件有两点，一个是驱动，另一个是定位悬挂。
悬挂就是用弹性体将振模悬吊起来，当有信号驱动使振模能进行往复运动，从而推动空气产生疏密变化，即产生声波。定位悬挂的最终目的是使振模精确的沿中心轴方向运动，因此，扬声器又可称为“直线电机”。
外定位高音单元结构
外定位低音单元结构
无论是低音单元还是高音单元，其定位方式毫无疑问的都是外环定位悬挂方法。外环定位悬挂方式需要比振模大的几何尺寸才能实现，在相同的几何尺寸约束条件下，外定位制约了功率的发展空间。
共点同轴单元中，低音采用外定位悬挂方式，而高音则采用了内定位悬挂方式，在有限的空间内，使高音单元音圈及振模直径做到最大，功率得到有效提升。
共点同轴单元中的外悬置低音与内悬置高音结构图
外定位中，悬挂边在振模边缘沿圆周半径向外以牵拉的方式定位，因此，悬挂边的等效震动质量较大，力顺较小，这也是影响扬声器参数的另一个原因，共点同轴单元由于悬挂在内部，悬挂力是沿振动方向施加予系统，而只有当高音振动组件有侧振时，定心支片才会沿径向施加控制力，因此，悬挂系统对振模产生的附加震动质量最小，力顺也能够通过改变悬挂系统的挠度来控制，单元的电声参数均在驾驭之中。
内悬置高音组件
共点同轴单元的驱动系统是共用的，即高音单元与低音单元共用一套磁路系统，超大的低音磁路除了给低音提供能量的同时，也为高音单元提供能量。换句话说，就是高音的磁路系统与低音磁路的大小及磁能积相同，有如此硕大的高音磁路，高音单元的功率可想而知。
- 大磁路与更大的音圈、振模直径能提供更大的功率及声转换效率。
- 内悬置方式使大功率高音单元的实现成为可能
十年磨一剑，索威共点同轴扬声器剖析（13）
13、独特设计的内置相位塞——分割振动得到控制，效率提高
任何扬声器都会存在分割振动，分割振动使声音模糊劣化。通常，随着频率的提高，分割振动加剧，频响曲线越加不平坦。因此，中高频扬声器的频响平衡控制显得优为重要。通常的解决办法是相位塞调整。
相位塞是与高频振模以一定间隙平行摆放的声音障碍板，通过调整二者之间的间隙大小，对高频振模施以不同的扰动及声波的衍射压缩，从而达到调整相位的目的。
典型的号角高音的相位塞图示
球顶高音的相位塞结构示意图
通过相位塞的作用，相位被调整为恒定时间延迟，输出声压曲线也会因此变的平滑，但在音色上却带来了浓重的“塞子”味，也就是通常所说的号角音色。如果喇叭单元的相位曲线较平滑，则尽可能不用相位塞，振模的直接辐射是忠实再现音源的最好方式。
索威共点同轴扬声器系统利用了逆向设计理论，开创性的在高音振摸内部设置了相位调整器（已注册专利），加之高频波导系统使分割振动得到有效控制。
内置相位塞结构的合理性在于他在振模内部对高频振模施加扰动，同时又可使声波直接辐射到听者，去除了塞子音，对声波大大降低了压缩比。压缩较少意味着振摸能产生更大的振幅，同时谐波成分失真更少。可以将共点同轴定义没有塞子味的号角高音。
共点同轴的内置相位调整器
- 一个综合设计方案可集中解决驱动单元问题
- 较少的高频压缩比产生的失真更少、能量产生更高、声压级更高
- 相位的调整使输出频响曲线更平坦，扬声器振摸设计更简单
- 直接辐射使声音更加原汁原味而仍然保持号角单元的良好的指向性
十年磨一剑，索威共点同轴扬声器剖析（14）
14、振动强冷散热系统—能承受更大功率、保持动态
对扬声器而言，一旦线圈温度显著增高，其阻抗也随之上升，那么只能通过较少的电流，而且动态范围的较高水平也被压缩。对于一个被设计为能精确地再现表演的扬声器来说，假如不想使声音变得平淡无趣的话，那么具有精确的动态特性是至关重要的。
传统单元没有压缩空气流经音圈散热
传统的多单元系统将振模两侧完全封闭的分割成两个独立空间，音圈处于音箱内部的封闭环境当中，当工作功率较大时，散热只能靠音圈自身与其周边空气的热传导完成，当周边空气温度升高时，音圈散热受阻，热量积累增大，此时音圈的阻抗发生畸变，对功率及动态产生非线性压缩，严重时会导致音圈烧毁。
索威（SO-VOIOE）共点同轴单元的强振散热示意图
由于SO-VOIOE共点同轴扬声器系统采用了特大的磁钢和极片，所以驱动单元导热性能高，加上磁通道的气体流动，便能更好地控制线圈温度。
特别是在大功率情况下，SO-VIOIE独有的振动强冷可保持音圈的低温状态，保证系统可靠工作。在对共点同轴单元进行满功率疲劳试验中，连续工作一个星期的时间，单元在音箱工作状态下的温度为43度，裸单元工作状态下的温度为75度。两个工作状态的温度差异较大，音箱的工作状态是在单元振动时音箱内外存在压强差从而强制空气从高、低音两音圈之间流动，带走音圈耗散功率产生的热量。而不装箱体的单元在工作时，由于存在声短路效应，其振模前后的振动空气不能流通音圈，因此不能有效散热致使温度升高。
共点同轴单元在不同的工作状态压缩空气的流向
进一步的分析表明，流通空气对音箱不会造成较大漏损而影响音箱瞬态，大功率的能量经常是分布在低频或超低频，共点同轴单元的高低音音圈之间的间隙为0.15mm，根据空气动力学分析，两音圈的间隙形成的较薄孔管，只能通过人耳不可闻的气流（不能称为声波），因此，两音圈之间的散热气流产生的漏损完全在允许的范围内，但它能保持音圈常温，提高工作功率，提高动态能力。
- 声音压缩量更低以达到更好的现场音响效果。
- 较好的热耗散意味著长期大功率的良好的系统可靠性。
- 较好的热耗散更能耐受意外的过强信号。
十年磨一剑，索威共点同轴扬声器剖析（15）
15、共点同轴集成单元——更简单的分频
在共点同轴扬声器系统中，在设计阶段就确定了低频/高频驱动单元和号角的集成，不存在什么不可预知的因素，如相互距离多远安装高频和低频驱动单元及其如何使它们协调一致。
结果，分频仅需处理到达音箱每个单元信号的平稳滤波问题。不必增加元件来解决分频区域时间异常的问题，也不需要延迟某一信号传送的元件，更不必采用陡直滤波来减少分频区域的衔接缝隙。
较简单的分频更可靠，而且对声音尤其大功率声音的损耗较少。当利用常规的分频时就会形成较好的响应曲线，而且不需要额外的数字延迟线路。
由于在使用共点同轴扬声器系统时不存在“变量”，因此在现场需要进行的分频调整工作较少，这样便会大大减少用于调整均衡的时间，而且也不需要安装和调整高频延迟线路的时间。
共点同轴扬声器在设计时充分考虑了安排较低的分频点，以确保其高保真特性。低音振摸所形成高音波导的弯延指数使低音的自然衰减率达12dB以上，上限截止频率为3000Hz，分频点可设在2500 Hz，即使使用6dB分频器也不会中高频的调制失真。
最简单的分频器意味着最小的分频器相移、最小的声场定位破坏、最好的清晰度、最低的成本。
索威共点同轴扬声器最简型6dB分频器
索威共点同轴扬声器6dB分频器
索威共点同轴扬声器12dB分频器
- 对扬声器设计的全面控制使分频的设计更简单。
- 较简单的分频有更好的声音。
- 较简单的分频更低的成本。
- 较简单的分频现场安装需要的时间更少。
十年磨一剑，索威共点同轴扬声器剖析（16）
16、共点同轴单元较宽的频散—较少的扬声器
共点同轴扬声器系统的特性保证了非常宽的而且一直受到完全控制的声音传播。除了最大的礼堂扬声器系统，大多数应用要求音箱具有短的或中等的辐射距离，这是因为问题并非总是要提高总声压级的问题，而是使整个地面区域获得足够覆盖的问题。宽频散对于减少覆盖特定区域所需扬声器的数量来说是理想的。因此，在许多安装工程中，覆盖一个区域要求更少的共点同轴扬声器系统，但并不影响整个覆盖的声音均匀度和精确性。
索威（SO-VOIOE）同轴扬声器系统覆盖更宽的听音区域，使用更少的扬声器单元，受控的宽频散意味着大区域上的均匀覆盖，工程造价更低。
双单元音箱需要5个驱动单元完成1600的辐射角
索威共点同轴扬声器系统只需要3个驱动单元
- 频散决定声压均匀分布于房间的各个角落
- 较好的频散意味着用更少的扬声器达到相同的效果并减少成本
十年磨一剑，索威共点同轴扬声器剖析（17）
17、较平稳的阻抗——更易驱动
功率放大器产生的电压变化驱动扬声器—电压变化越大，锥面振幅就越大，声音也就越响亮。
理想状态下，功率放大器的输出电压随输出信号频率的变化保持恒定，但实际情况并不如愿，扬声器单元的阻抗随频率的变化呈现不同的阻抗特性，当频率在扬声器的谐振频率点时，阻抗呈现纯阻性，即基本等于音圈的直流电阻，当频率大于谐振频率时，阻抗呈现电感特性且随频率的升高而增高，当频率小于谐振频率时，阻抗呈现容性阻抗。
然而来自功率放大器的电流大小取决于扬声器的阻抗，当阻抗变化时，电流就随之改变。因此，功放的输出受到扬声器单元阻抗的牵制，使其不能线性工作。加之功率放大器能够输送的电流量是有限的，而且近代的功率放大器皆加上了保护系统以阻止其输出过大的电流。
由于从限制动态范围到瞬时保护作用不同，所以扬声器呈现一平稳阻抗曲线而不出现动态下降是非常重要的，后者可使一超过其最大输出功率的功率放大器进入保护状态。
索威（SO-VOIOE）共点同轴扬声器系统产生平缓的阻抗变化
- 较平衡的阻抗使功率放大器较少处于不利状态。
- 较好地控制阻抗减少使功率放大器保护线路启动的可能性更小。
- 平衡阻抗有利于更精确地预知所需功率，而且不易使功率放大器在满功率下工作。
十年磨一剑，索威共点同轴扬声器剖析（18）
18、索威共点同轴单元一个驱动元 —— 一个指向性
设计控制高频驱动单元的声学频散及恒定指向性号角已花费了巨大的精力，这对于维持对目标区域内的全部频率的均匀覆盖是至关重要的。控制指向性也使来自扬声器的声音更加精确地定位到达所需的地点。定位既能使声音到达你想要听到它的地方又能使声音远离墙壁与天花板，这样就减少了强反射的量，强反射在最糟糕的情况下会降低声音的清晰度。
在这个对工作条件严格限制的时代，在工作区域内将声音保持在低水平也是至关重要的。一个迪斯科夜总会所能允许的声压级水平，对于吧台附近的工作人员来说却是一刻都不能接受的。
- 理想系统就是可以很好地控制声音的频散，而且声音的频散不随频率发生巨大的改变。
- 在达到频散控制的同时绝不能在其它区域内引起问题。
- 不稳定的轴外频散增加了与房间有关的问题。
- 分离系统变得更容易产生声反馈，同时总增益和清晰度也更低。
- 理想的声像还原可使声音清晰度提高、提高重放声音的解析力。
- 声像被破坏不仅使解析力及清晰度下降，同时会使人耳听觉疲劳，听力下降。
十年磨一剑，索威共点同轴扬声器剖析（19）
19、特殊设计的低音振摸使分频区域调制失真更小
就扬声器系统的特性而言，分频区域是至关重要的。当利用各自分离的驱动单元覆盖声音频谱时，分频区域正是设计师最不容易控制的地方，原因是单元振膜在设计中不容易恰好使频响落在想要使用的范围内。这样，增大的调制失真需用分频器来调整，但分频器又带来相位失真。
索威（SO-VOIOE）共点同轴扬声器系统低音振膜按特定展开曲线设计，上限截止频率被严格控制在设定的分频点处（索威暂定为2500Hz），其后的滚降速率可达12dB。这就意味著在驱动单元设计中以最小的交叉频率解决分频点处的调制失真问题，使低音与中高音得到圆滑连接全音域上的平稳重放。
由于将两个驱动单元部分设计成为一个相互依赖工作的有机整体，索威（SO-VOIOE）设计师就能调整锥面和振动膜的物理特性使它们以共生的方式一起工作，同时在分频区域产生非常均匀的振动和频响特性。
- 集成驱动单元的设计可在设计/生产阶段解决主要问题。
- 在集成驱动单元中可在设计时解决与分频区域有关的问题。
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