揭開閉箱重低音之謎

　　廣州市銳豐音響股份有限公司研發中心工程師 黃瑞哲

　　要重放出重低音，對于揚聲器來說是一本難念的經，雖煞費苦心，但是成功者依然寥寥無幾。

　　把揚聲器單元裸露地放在空氣中，給它加入一個50Hz的電信號，揚聲器的振膜就只能徒勞地驅動振膜前后的空氣，發不出聲出來。這就是聲短路效應，也可以理解成聲音的繞射。對于同樣大小的障礙物，頻率越高，繞射越差，干涉就越小。因此，存在聲短路的揚聲器依然能夠聽到中高音。

　　要避免聲短路就要使揚聲器邊的前后隔開，一個簡單的辦法就是將揚聲器裝在一個封閉的箱子里面。這個封閉箱把揚聲器前后分隔成兩個互相不通氣的空間，一個是無限大的箱外空間，一個是具有一定容積的箱內空間。這是一個比較理想的聲學裝置。它的低頻下降緩慢，瞬態反應較好，但是由于揚聲器后面的聲音沒有被直接的利用起來，導致低頻靈敏度不高。為提高低頻的靈敏度可以使用倒相式音箱。

　　倒相式音箱，顧名思義，亦就是把揚聲器朝箱里輻射的反相聲波，通過音箱的聲學部件，使之在某一頻段進行倒相，從而讓它和揚聲器朝外輻射的聲波一起同相位地輻射出來。

　　除此以外，迷宮式音箱、超重低音音箱等等。可以加強加重低音效果的各種音箱設計。但是只靠揚聲器振膜仍然很難獲得深沉的低音，還要認真的加上各種技術措施來配合。例如:由于要能重放出豐富的低音，就得配置專用的放大器，即低音驅動能力強的放大器。這種專用的放大器也是一種妙招。

　　LAX DH1512音箱

　　本文嘗試以近期推出市面的LAX DH1512音箱為例子說明其中的技術亮點。

　　LAX DH1512音箱高312mm 寬192mm 深210mm，重量：單只接近7kg，單元為一個高順性的134mm單元，外加一個2.54mm的鈦球頂單元，是一個有源封閉音箱結構。從尺寸上講，絕對是屬于小型音箱之列。而重量方面則明顯偏重，據廠家介紹，該音箱的電源部分與散熱是充足的，而且，音箱內部使用一種能防止瀝青揮發的工藝，將瀝青板黏貼在音箱的內部，以消除音箱箱體的有害振動。因此重量方面明顯偏重亦屬正常。

　　音箱的頻率響應

　　LAX DH1512音箱最突出的亮點，就是音箱的頻率響應。該音箱的頻率響為40Hz-20kHz +-3dB。由于采用閉箱結構，低頻的下降緩慢，實際聽感上可以達到30Hz。

　　見到這樣的頻響曲線，這款音箱使用了EQ作均衡，將低音部分予以提升以獲得良好的技術指標，廠家的工程師講，非也，使用EQ作均衡將低音部分予以提升以獲得良好的技術指標是會犧牲音響系統的動態范圍的，而且失真會加大，聽起來會非常別扭，倒不如不用EQ會使聽覺效果上更為順暢。原來，獲得如此好的低音效果，背后是使用了

　　能獲得如此好的低音效果是使用了一種叫速度反饋音頻功率放大技術，這是一種針對低頻揚聲器的低失真揚聲器驅動方法。除了要獲得更好的低頻響應外，還要保證失真較低。采用封閉音箱而不采用倒相音箱則是封閉音箱的低頻響應下降比較平緩，而倒相音箱的下降較急速，用封閉音箱可以獲得更好的聽覺效果，其中的高順性揚聲器也是該音箱獲收獲良好聽覺體驗的一個關鍵。

　　速度反饋音頻功率放大技術

　　這種技術目前是專門針對低音揚聲器的一種驅動技術。為了改善上述常規超低頻有源揚聲器存在的缺點，早在 1961 年英國人 E.D.Boer提出了動生反饋理論，可惜很長時間沒有相關的產品問世。中國電聲學專家管善群教授，先后在 1964 年和 1978 年，用動生反饋理論電聲學的方法在電子管放大器和晶體管放大器上作過揚聲器音質改進，取得明顯效果，并公開發表了兩篇論文。從管教授 1978 年論文中可見，在調試到位后，低頻揚聲器性能得到較大的改善，如系統阻尼性能提高，系統瞬態性能得到改善，超低頻段的非線性失真及頻響曲線波動也有所改善。但是，這種采用電容采樣的有源揚聲器速度反饋電路設置調試適應能力較差，電橋交流平衡頻率范圍較窄，調試到位非常困難，這是由于電容容量改變起來非常不方便。在此原理的基礎上，LAX DH1512音箱的速度反饋應用的是電感補償采樣的電橋電路，同樣，聲性能各項指標有較大提高，特別是降低了批量生產調試到位的難度。

　　速度反饋音頻功率放大技術的基本方法是：采用采樣電阻與采樣電感動態地提取揚聲器的內電動勢，輸入給揚聲器的電信號通過電阻分壓得到一個參考信號，代表內電動勢的信號與參考信號送入IC進行比較，得出正比于揚聲器內電動勢的一個信號，該信號即是揚聲器振膜的真實運動信號，將該信號反饋給主放大器，即可改善低頻段的非線性失真及頻響曲線的波動。

　　聽了公司工程師的介紹，筆者又好奇地提問，為何這項技術誕生已經很長時間了，但鮮有相關產品問世。公司的工程師笑著回答，要用好這項技術，關鍵的不是速度反饋音頻功率放大技術本身，而是在運用此項技術所會引起的影響音響效果的因素，這些因素會導致應用者放棄使用該技術。也就是說，如果沒有辦法解決此項技術所會引起的各種不良因素，這項技術是根本用不上的。這項技術難以應用在相關產品上的問題所在。

　　于是筆者再次刨根問底，這些因素用是那些呢?公司的工程師笑著回答，就是各種自激，低頻的、高頻的都有。涉及到原理，涉及到PCB的布線，涉及到溫度的變化，簡直就是在刀尖上跳舞。為驗證音箱頻率響應的有效性，在研發階段分別在北京電聲電視研究所，南京大學聲學所，國藝檢測中心進行檢測，以確認數據的有效性，最終，證明設計是成功的!

　　良好相位差分頻電路

　　LAX DH1512音箱除使用了速度反饋音頻功率放大技術驅動低音揚聲器外，分頻電路所用到的技術也是一大特色。

　　由幾個不同有效工作頻率范圍揚聲器組合成的音響，一般都要用到分頻器。其中，分頻器的形式有無源與有源兩種，即無源分頻與有源分頻。其中，通過分頻器可將一路音源信號分頻為兩路或多路輸出信號，并根據輸出信號傳輸至對應的音頻功率放大器，經功率放大后，驅動揚聲器發聲。

　　傳統衡量全頻域揚聲器系統的性能的方式，主要是衡量全頻段揚聲器系統中不同頻段的聲音的幅頻特性，并根據幅頻特性考量音響的音質。因此，傳統的基于分頻網絡設計的全頻域揚聲器系統，主要注重幅頻特性的設計，追求全頻范圍幅頻特征的平坦，著重避免幅頻響應不平坦造成的失真。 然而，由于任何單一的揚聲器都不可能完美的將聲音的各個頻段完整的重放出來，而傳統的全頻段揚聲器系統設計中缺乏不同有效工作頻率范圍單元的相頻特性的設計考量，造成不同有效工作頻率范圍單元的輸出信號相位差較大，影響全頻域揚聲器系統輸出信號的幅頻特性以及各次諧波的相位特性，影響全頻段揚聲器系統的輸出聲音的音質。

　　LAX DH1512音箱的電子分頻電路在設計之初就已經將分頻器在分頻點上的相位差作為一個重要的考量。一個使用RC阻容元件的分頻電路是一定會產生相移的，但是經過仔細認真的設計，可以使低通濾波器與高通濾波器之間的相位差接近為零。由于功放電路有足夠的帶寬，相移變化可以忽略，也就是說經過分頻后的信號經過功放電路放大，分別送到高音揚聲器、低音揚聲器接線端子的電信號的相位差接近為零，致使高音揚聲器、低音揚聲器重放出來的聲音能夠渾然一體，接近于點聲源，提高兩分頻音響系統的聲音音質水平。又由于已經將分頻器在分頻點上的相位差作為一個重要的考量，LAX DH 1512音箱的電子分頻電路采用的是-24dB/oct斜率的分頻電路，使高通濾波器與低通濾波器的帶外濾除得更為干凈。聲音也會更好聽。

　　實際的試聽

　　為更好地展示LAX DH1512音箱的非凡能力，公司的工程師特意安排到公司錄音室進行試聽。原來在銳豐公司內還有一個供錄音制作用途的錄音室，除可以滿足社會上的一些需求外，還供公司內部進行錄音、音的對比，以提高產品的音質。為演示LAX DH1512音箱的非凡能力，首先播放的春江花月夜，只聽到琵琶演奏及其出色，琴弦的聲音清洗奪耳，直有大珠小珠落玉盆之妙，配上大量敲擊樂器，低頻深潛有勁，營造出一個又深又闊的聲場。從信號的頻譜顯示其中部分的低頻直達30Hz，而音箱能夠應付自如，低音喇叭單元并沒有打底現象出現，可見箱體的技術功底不容小覷!

　　LAX DH1512音箱在高頻的延展上如再有所拓展，那么距離完美的擴聲的重新展現，將又將走近一步了!