低音炮音箱的设计和分类有哪些?
超重低音音箱,即低音炮,对营造震撼的气势效果具有很重要的作用,分为有源与无源二大类。有源低音炮指包含功率放大器的低音炮,其中电路部分除功率放大外,还有音频频率滤波(滤去低音以上的音频频率成分)、相位调整、音量调整等单元;无源低音炮与一般音箱无二,由单元与无源功率分频器组成。今天就介绍低音炮音箱的设计与分类。
根据低音炮的设计原理,可大致分三大类:密闭式音箱、倒相式音箱以及带通滤波式音箱。
1、密闭式音箱
这种音箱箱体是完全封闭的,与一般的所谓闭箱结构上一样。其特点是结构简单,瞬态响应比较好,听感深沉、清晰。不足是,在相同的体积下与其它类型的音箱相比,低频下潜截止频率偏高,如果要获得更低的低频下潜频率,通常需要较大的箱体容积并选用口径较大的喇叭单元。另外,音箱的效率即灵敏度也要低于其他类型音箱。
在箱体容积设计方面,当喇叭单元的谐振频率Fs低于50Hz时,箱体容积最好能够大于1.4立升。Fs大于50Hz时,箱体容积最好能够大于2立升。
闭箱在制作、调校时通常需要在箱体内填充大量吸音棉,材料以玻璃纤维,长纤维羊毛为主,以改善音箱的柔顺性,也可达到等效增加箱体容积的效果,理论上达40%,实用上可以按等效增加容积15%-24%进行计算,相当于减少箱体的容积。填充吸音棉也可提高音箱的效率,正确的填充量,最大可提高音箱效率达15%,吸音棉的多少通常需要通过反复试听来决定填充量的多少,以声音不浑浊(量偏少),沉闷(量过多)为原则,其它类型音箱也是如此。闭箱型低音炮对单元的要求相对其它类型音箱要严格一些,其中希望Fs以低于40Hz为好,Qts应该在0.3-0.6,Fs/Qts≤50。除此之外单元口径最好大于20cm ,而且属于长冲程设讨。
2、倒相式音箱
采用低音反射式设计,是市场上最多的一类音箱。
倒相式音箱在单元工作于谐振频率Fs以上锥盆位移相对较小,因而功率承受能力较高,谐振失真较小,但在谐振频率以下,锥盆位移量大幅度增加,谐振失真增加,在相同容积与单元条件下,倒相式音箱可以获得较闭箱更低的低频下潜截止频率。另外,理论上倒相式音箱的效率可以做到大于闭箱约3dB。
倒相式音箱包括倒相管的设计、制作、调校难度要大于闭箱。倒相式音箱内部也需要填充适量的吸音棉,通常比闭箱少一些。
在单元选取上,Fs以低干45Hz为好,Qts应该小于0.5,而Fs/Qts取值应该在100左右为好,单元口径应该大于17cm,为获得较大的声压功率,与闭箱一样,宜选用长冲程设计的单元。
3、带通滤波式音箱
它是在闭箱与倒相式音箱的基础上发展而来的,既有闭箱的设计痕迹,也有倒相式音箱的特征。有四阶带通式音箱和六阶带通式音箱两种。
A、四阶带通式音箱
在闭箱腔内增加了一个开口腔,其中一部分工作于闭箱模式,另一部分工作于倒相式模式,因此,这种音箱既具有闭箱的优势,也具备倒相式音箱的特点,它的效率高于纯粹的闭箱,低频下潜截止频率与倒相式音箱相近,可以用较小口径的单元获得较低下潜截止频率。另外,它的带通频率可以调整,因而分频器可以简单化,因为音箱本身就相当于自然分频器。
在单元选取上,原则上与闭箱相似,但由于效率略高于闭箱,而且锥盆位移量比较小,可以使用较小口径、短冲程的单元。
B、六阶带通式音箱
在四阶带通式音箱的闭箱部分腔内又增加了一个开口腔,即有二个开口腔,其中一个开口腔工作于较低的频率,另一个工作于较高的频率,二者合成具有一定带宽的频率响应,与上述四阶带通式音箱相比,效率与带宽的可调性更加灵活,而且可以利用更小口径的单元获得更低、更深沉的低音效果,同时、锥盆位移量更小、谐振失真更低。
在单元选取上,基本上与倒相式音箱相近,但Qts该掌握在0.4左右比较好,单元口径基本上没有严格的要求,如果要获得高声压功率、低失真输出,单元口径当然还是尽量大一些比较好。
由于带通式音箱的倒相孔在工作时的气流、声压通常比较大,尤其是在大动态、超低频信号时,因此,不论是四阶带通式音箱,还是六阶带通式音箱,倒相管在可能的情况下,应该尽量大一些,以避免在工作时出现气流声。
在箱体设计上,其容积的取值在实际应用中并不是依据理论计算而来的,尤其是商品箱,主要是以美观、尺寸的协调方面为准,电声指标靠倒相管、吸音棉的调整来达到最佳水准即可,当然,其容积越接近工程计算值,性能越能达到最好的水准。另外,在箱体制作上,内部加强筋的作用不容忽视,在箱体接缝处以及大板中间加一些加强筋利于降低音箱的谐振,所以箱体重一些总是有好处的。