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四川RCF音箱專家科普:揚聲器發聲原理

作者:2020-07-11 09:00:04

  音響訊號是將音樂聲波的波型轉為電氣訊號的波型,所以也只要將訊號的波型同樣推動空氣就可以發出音樂的聲音。四川RCF音箱專家告訴大家,音響系統中擔任這個將電氣訊號轉換為聲音的器材,就是揚聲器也就是一般俗稱的喇叭。目前人類的科技要將電能轉換為音波,主流的技術還是電磁方式,目前市面上的揚聲器主要也都是采取電磁原理設計制作的。

  完整的揚聲器會包括幾個部份:喇叭單體、分頻網絡、音箱這三大區塊,我們就分門別類來討論。

  首先就是喇叭單體,基本上來說就是將麥克風的工作原理倒過來,以電氣訊號輸入在磁力系統里音圈上的線圈,線圈會隨著訊號產生磁性變化,而帶動音圈在磁力系統中以聲音的波形運動。音圈再推動喇叭單體的振膜或音盆,以推動空氣產生音波,聲音就這樣發出來了。

  說來確實并不困難,不過要將電氣訊號盡可能地依原來應有的波形、響應等低失真的情況發出聲音就是另外一回事了。音頻范圍由低頻(20Hz)到高頻(18kHz)超過了十個八度音程,單一喇叭單體要能涵蓋這個音頻范圍,在音量方面就會受到結構的限制。

  當然要建構能發出大音量高帶寬的揚聲系統,就需要將不同音域配置給不同特性的單體,諸如低頻域(300Hz以下)配置給低音單體、中頻域(300Hz-2500Hz)給中音單體,高頻域(2500Hz以上)給高音單體分別發音,整合成完整的音域。低頻因為需要推動大量的空氣,所以需要大的振膜/音盆;中音域需要推動的空氣量較少,因此音盆口徑與單體尺寸也更小更輕;而高音域只需要推動最少的空氣,因此高音單體也是振膜與體型輕小的。

  基本上來說,單體音盆/振膜口徑愈大,質量就愈重能推動愈多空氣,但也具備更大的慣性所以反應的速度會降低,因此適合更低的頻率;反之單體的振膜口徑愈小質量愈輕的,就具備更快的反應速度,能發出更高的頻率,但相對能推動的空氣量就有限。這也是為何市面上稍有體積的揚聲器,都會配置多音路與多個單體整合發音。

  當然這樣的話就要將擴大機的電氣訊號分出高低音路甚或中音路,也就是所謂的分頻。一般說來揚聲系統的分頻方式有兩種做法,主流的方式就是以被動分頻網絡,將擴大機的訊號分出頻率范圍不同的音路出來。而被動分頻網絡說穿了就是被動的電感、電容與電阻所構成的濾波器,將該音路的音域范圍以外的頻段予以濾除,而只剩下所需的頻段能夠通過。所以揚聲器統設有幾個音路,也就會有幾組濾波網絡來構成分頻網絡,分別驅動負責不同音域的單體。

  所以揚聲器音箱主要還是針對某些口徑較大的中音與低音單體設計。目前揚聲器音箱設計有兩種主流方式:密閉式與開放式,開放式的主流是低音反射式,也就是讓音箱的低音腔室容量與反射導管的口徑與長度經過計算,與單體的低頻特性調諧以產生更大量(適量)的低頻表現。但密閉式的音箱容積依然要經過考慮單體特性的計算,讓低頻可以得到低頻率的延伸。