揚(yáng)聲器單元品質(zhì)特性詳細(xì)介紹
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???????? 揚(yáng)聲器單元決定了整個(gè)揚(yáng)聲器的終極潛力，而且在整個(gè)HIFI系統(tǒng)的聲音表現(xiàn)中扮演主角。在現(xiàn)時(shí)技術(shù)條件下仍然制作不出完美的單元，那個(gè)目標(biāo)尚在幾十年之后，因?yàn)樗髥卧哂信c空氣相同的密度，在所有頻率完全均勻地運(yùn)動(dòng)，沒(méi)有任何種類的失真。

我們面前是漫漫長(zhǎng)路，但也應(yīng)充滿信心。此時(shí)此刻在材料科學(xué)領(lǐng)域正在發(fā)生重大進(jìn)展，過(guò)去十年內(nèi)已經(jīng)出現(xiàn)了很多成果。我確信將在兩三年后又會(huì)取得新的突破。

我們受益于計(jì)算機(jī)模擬力學(xué)行為研究的重大進(jìn)步，以及航空、汽車和運(yùn)動(dòng)-休閑工業(yè)為采用輕質(zhì)量的高性能材料替代昂貴而沉重的傳統(tǒng)材料所進(jìn)行的大量研究。我們現(xiàn)在已經(jīng)有了KEVLAR、碳纖維復(fù)合材料和鋁振膜，不遠(yuǎn)的未來(lái)還會(huì)擁有人造金剛石、超低密度硅玻璃、新型金屬單晶體和碳單晶體以及新的復(fù)合材料。

為什么揚(yáng)聲器單元有它們各自不同的聲音？

設(shè)計(jì)者面臨的最大挑戰(zhàn)就是如何既保證運(yùn)動(dòng)的均勻性，又消除在中高頻的共振。這是在各種揚(yáng)聲器系統(tǒng)中都不得不作出的妥協(xié)（無(wú)質(zhì)量揚(yáng)聲器除外）。其他問(wèn)題還有空腔共振和磁場(chǎng)的非線性。

均勻運(yùn)動(dòng)

剛性意味著來(lái)自音圈的加速度被精確地轉(zhuǎn)化為在錐盆或球頂整個(gè)表面的加速度；這樣就可以獲得平直的頻率響應(yīng)，迅速的脈沖上升，低的互調(diào)失真以及聲音的透明感。

發(fā)燒友通常把這種類型的聲音描述為“速度快”，這一點(diǎn)令那些以客觀測(cè)量為本的工程師們感到驚諤，“中低音單元怎么可能快？因?yàn)榉诸l器限制了脈沖上升時(shí)間，相當(dāng)于高音單元的1/5甚至1/10，這正如外交官常說(shuō)的一句辭令“全面而坦誠(chéng)地交換觀點(diǎn)”，或者說(shuō)相互交換誤會(huì)。

可以說(shuō)雙方都是對(duì)的，也都是錯(cuò)的。他們實(shí)際上談?wù)摰膬?nèi)容不同。發(fā)燒友所聽(tīng)到的是均勻的錐盆運(yùn)動(dòng)；這個(gè)現(xiàn)象在測(cè)試中表現(xiàn)在：沒(méi)有互調(diào)失真，頻率響應(yīng)平坦，干凈利落的脈沖響應(yīng)。

太好了，那么何不把錐盆或球頂?shù)膭偠缺M可能地做大一些？象青銅這種金屬怎么樣。它的強(qiáng)度不錯(cuò)，又幾乎能加工成任何形狀。鐘就是用青銅制造的。但問(wèn)題在于諧振，它們的回聲長(zhǎng)達(dá)幾萬(wàn)周。

答案有兩點(diǎn)，第一，金屬剛度大；第二，鐘釋放機(jī)械能的唯一途徑是經(jīng)過(guò)空氣，由于空氣與青銅的密度相差懸殊，導(dǎo)致耦合不佳，空氣負(fù)載阻尼微小，因此必然需要很長(zhǎng)的時(shí)間。所以我們期望著揚(yáng)聲器單元的另一個(gè)性能：

自阻尼

我們也希望音圈能及時(shí)地制止振膜，不讓它們發(fā)出自身的音調(diào)。不幸的是，大多數(shù)剛性材料（例如金屬）幾乎沒(méi)有自阻尼，導(dǎo)致其長(zhǎng)時(shí)間振動(dòng)?？刂拼藛?wèn)題的一個(gè)辦法是把沉重的橡膠折環(huán)伸展到錐盆下面，并十分注意定心支片與折環(huán)材料的阻尼行為。

然而現(xiàn)在的情況是，即使最好的KEVLAR，碳纖維或鋁振膜也至少在工作區(qū)的上段出現(xiàn)一個(gè)高Q值峰，必須用分頻器或濾波器加以校正。糟糕的是，這個(gè)峰一般落在3~5kHz之間，這恰恰是人耳對(duì)音染最敏感的頻率。

自阻尼可以消除染色，并且獲得放松的，自然的，不易疲勞的聲音特點(diǎn)。許多發(fā)燒友甚至一些評(píng)論員對(duì)于單元材料諧振的特別聲音全然不知，卻歸咎于放大器或房間的敏感性。

有些雜志推薦的2路揚(yáng)聲器采用7＂KEVLAR和金屬球頂高音。從技術(shù)角度看，該揚(yáng)聲器在單元各自的工作區(qū)內(nèi)均勻運(yùn)動(dòng)，但實(shí)際上要消除KEVLAR 3~5 kHz分割振動(dòng)區(qū)域的能量，對(duì)分頻器而言是勉為其難。

有關(guān)此類型2路揚(yáng)聲器的評(píng)論文章以大量篇幅介紹，通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)去選擇一種能夠完全發(fā)揮該揚(yáng)聲器質(zhì)素的放大器。事實(shí)上，音響評(píng)論員被迫去選擇一種恰好在KEVLAR單元發(fā)生分割振動(dòng)的頻率段上失真極低的放大器。因?yàn)榇蠖鄶?shù)發(fā)燒友和評(píng)論員對(duì)于揚(yáng)聲器單元的直接聲音非常不熟悉，他們不能評(píng)價(jià)究竟有多少“KEVLAR聲”或“鋁膜聲”被保留在最后設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中。

還有一個(gè)問(wèn)題困擾著所有的2路KEVLAR，金屬和碳纖維揚(yáng)聲器。在目前的技術(shù)工藝水平下，6.5＂或7＂單元不得不播放到其工作范圍的邊緣，以便在失真不太大的頻率上與高音單元接合。

如果你降低分頻點(diǎn)，高音單元互調(diào)失真將激增，導(dǎo)致在中等以及大音量下聽(tīng)音時(shí)高頻劣化。如果你提升分頻點(diǎn)，又出現(xiàn)KEVLAR的分割振動(dòng)，導(dǎo)致在較低音量時(shí)聲音前沖，大聲壓時(shí)則完全發(fā)破了。

這樣使得設(shè)計(jì)者面臨困難的選擇：或者在整個(gè)高音區(qū)粗聲；或者典型的KEVLAR前沖性，并有可能給揚(yáng)聲器系統(tǒng)帶來(lái)狂野的聲音?，F(xiàn)在最好的辦法是利用4階（24dB/Oct）分頻器來(lái)糾正KEVLAR的諧振。

順便指出，我是很喜歡KEVLAR和碳纖維單元的。但是它們都很難對(duì)付，必須采用聲學(xué)和電學(xué)的手段控制住它們強(qiáng)烈的諧振。

如前所述，剛性錐盆有一些優(yōu)點(diǎn)，但阻尼非常困難。另一個(gè)途徑是采用高損耗材料，傳統(tǒng)上是塑膠涂層紙盆，但在現(xiàn)代揚(yáng)聲器中它們逐漸由聚丙烯所取代。這類錐盆可以靠自身阻尼，來(lái)自音圈的脈沖在振膜表面擴(kuò)散時(shí)逐漸地?fù)p失能量。因而對(duì)定心支片和折環(huán)的要求也不是很嚴(yán)格。

此類材料在測(cè)試時(shí)頻率響應(yīng)相當(dāng)平坦，允許使用簡(jiǎn)單的6dB/Oct分頻器。我本人對(duì)多數(shù)聚丙烯單元興趣不大，它們?cè)谥械鸵袅肯侣曇粲行┠：?。雖然沒(méi)有使用B&K互調(diào)失真分析儀，但我推測(cè)它們由于很軟而具有相當(dāng)大的互調(diào)失真。此外，要制造一種具有完美的線性機(jī)械衰減能力的材料是極其困難的。實(shí)際上在衰減過(guò)程中總是不可避免地伴隨著失真。

我認(rèn)為所有類似現(xiàn)象也出現(xiàn)在軟球頂高音單元上；錐盆實(shí)際上在整個(gè)頻帶分割振動(dòng)，儀器測(cè)不出來(lái)是因?yàn)橛袕?qiáng)烈的阻尼掩蓋著，但人耳卻能夠分辨出來(lái)。為了克服這種主觀效應(yīng)，最好的單元（Dynaudio, Scan-Speak, Vifa,Seas,Audax,Morel）都是做成復(fù)合材料，在塑料中加入二氧化硅，云母或金屬粉末，既能顯著提高剛度又能保持聚丙烯柔順的聲音特性。

空腔共振

中低音單元的防塵帽或高音單元的球頂盡管從表面上看毫無(wú)害處，但是防塵帽與磁鐵極塊之間的空間卻形成一個(gè)小共振腔。這方面典型的例子之一就是70年代初開發(fā)的KEF B110 Bextrene中低音單元（被用于BBC LS3/5a）。

這款單元可能是最早的一種商品化高質(zhì)素中音單元，但它也存在好多問(wèn)題，例如效率低，功率承受力不足，以1.5kHz為中心寬達(dá)一個(gè)倍頻程的響應(yīng)峰(由分頻器糾正)，以4.5kHz為中心的3 個(gè)高Q值峰（BBC設(shè)計(jì)的3 階分頻器只能將其略加衰減）。音響評(píng)論員把這些峰值錯(cuò)誤地歸因于高音單元，它們具有很強(qiáng)的指向性，理應(yīng)是由防塵帽共振造成的。

70年代流行的一些高音單元，包括Audax和Peerless 1"軟球頂，也在9~16kHz之間具有類似的共振峰，通過(guò)在球頂和極塊之間充填氈墊可以部分地阻尼掉。因?yàn)檐浨蝽數(shù)膬?nèi)耗要比B110的防塵帽強(qiáng)得多，因此共振也寬得多，而且幅度也只有1~3dB，但還是存在的，敏感的聽(tīng)音者會(huì)察覺(jué)那種令人疲勞的特性。

不難想象，當(dāng)年大路貨揚(yáng)聲器中所使用的苯酚塑料，玻璃纖維和硬紙球頂?shù)膯?wèn)題是非常糟糕的。（哎，有誰(shuí)還記得BIC Venturis? Cerwin-Vega? Rectilinear? JBL L100? 我年輕時(shí)曾銷售過(guò)這些可怕的產(chǎn)品，等著顧客用它們?cè)嚶?tīng)平克弗洛伊德的“月之暗面”。）

返回現(xiàn)在，優(yōu)質(zhì)的中低音和高音單元以兩種方法來(lái)躲避這個(gè)難題：北歐廠商Dynaudio， Scan-Speak， Vifa和seas采用開口式極塊組件；法國(guó)廠商Audax和Focal采用子彈頭式的極塊擴(kuò)展，完全取代了防塵帽。

采用開口式極塊在傳輸線中阻尼球頂?shù)谋趁娌ǖ淖钪漠a(chǎn)品包括：Dynaudio Esotec D-260, Esotec T-330D, Scan-Speak D2905/9000高音單元。它們?cè)赟onus Faber（世霸）的Extrema 以及ProAc（貴族）Response 3揚(yáng)聲器上的運(yùn)用證明這一技術(shù)是很成功的。

相反，F(xiàn)ocal T120 和T120K則在未加阻尼的空腔上使用剛性的玻璃纖維或KEVLAR內(nèi)凹球頂，其工作范圍的高頻端呈現(xiàn)一系列高Q值峰，這是由共振腔與剛性球頂?shù)牡谝淮畏指钫駝?dòng)相互耦合生成的。我對(duì)于這些單元開始供應(yīng)時(shí)受到的普遍稱贊感到困惑，我不喜歡它們的音色，測(cè)試數(shù)據(jù)也沒(méi)有特別之處。

然而從各個(gè)方面看，新型Focal鈦球頂T120Ti和氧化鈦球頂T120Ti-O2都十分出色，最近我在試聽(tīng)采用該單元的揚(yáng)聲器時(shí)感覺(jué)很好。

磁場(chǎng)的非線性

多數(shù)發(fā)燒友都知道揚(yáng)聲器單元是電感性負(fù)載，而音圈恰恰是纏繞在鐵磁性極塊上的。但卻沒(méi)有多少人了解因此而產(chǎn)生的眾多問(wèn)題。

假如電感值保持恒定，象空氣芯電感一樣，就不會(huì)有問(wèn)題。只要用R-C網(wǎng)絡(luò)調(diào)整分頻器就行了。不幸的是，它是一個(gè)鐵芯電感，而且電感值還隨著音圈位置的改變而變化。

變化的電感值引起嚴(yán)重的后果，因?yàn)殡姼兄凳菦Q定單元上端頻率落降以及聲延遲的一個(gè)重要因素。改變電感值，頻率落降和聲延遲也隨之變動(dòng)。每當(dāng)單元移動(dòng)達(dá)到音圈線性沖程的相當(dāng)比例時(shí)就會(huì)發(fā)生。以優(yōu)秀的8"單元Vifa P21W0-12-08為例，線性沖程只有8mm（+-4mm）。大多數(shù)8"單元的線性沖程一般為6mm，中音單元一般為1~3mm.

播放一些超低頻就會(huì)讓電感調(diào)制的作用顯現(xiàn)出來(lái)，即在整個(gè)頻譜上產(chǎn)生互調(diào)和FM失真。這對(duì)于2路及中音分頻較低的3路系統(tǒng)而言是一個(gè)大問(wèn)題。也就是說(shuō)每當(dāng)你看見(jiàn)單元的運(yùn)動(dòng)時(shí)，就已經(jīng)出現(xiàn)了大量互調(diào)和FM失真。這種聲音的聽(tīng)感是怎樣的？你會(huì)發(fā)現(xiàn)低頻解析度有損失，但這卻可能被放大器所存在的問(wèn)題遮蓋（例如輸出變壓器飽和，電源供應(yīng)不足）。

解決的措施呢？Scan-Speak的SD系統(tǒng)和 Dynaudio的 DTL 系統(tǒng)用銅包敷極塊將音圈感生的渦流短路掉。仔細(xì)分析音圈電感參數(shù)可以發(fā)現(xiàn)這個(gè)秘密。

作為全世界最好的8"單元之一的Scan-Speak 21W/8555，其電感值為0.1mH，遠(yuǎn)低于Vifa P21W0-20-08 的0.9mH。這兩款單元都很優(yōu)秀，但如果要同時(shí)發(fā)出中頻和低頻，Scan-Speak當(dāng)然能夠給出更加透明的聲音。

電感值還有一層含義，單元的高端頻率落降是由音圈的自感和機(jī)械落降共同決定的。如果你用音圈電感值和直流電阻來(lái)計(jì)算落降頻率，其值在某些單元上往往比測(cè)得的聲學(xué)落降高很多。而其他多種單元?jiǎng)t是計(jì)算值低于測(cè)量值。原因在于音圈的自感遮蓋了機(jī)械系統(tǒng)的峰值。這不是一個(gè)好現(xiàn)象，機(jī)械系統(tǒng)或電系統(tǒng)的任何改變都將強(qiáng)烈地影響到頻率響應(yīng)以及瞬態(tài)響應(yīng)。

順便提一下，同樣的問(wèn)題也出現(xiàn)在老式動(dòng)磁唱頭上。毫不奇怪，此類唱頭在透明度上要比高級(jí)動(dòng)圈唱頭差得多。

以下將說(shuō)明發(fā)燒友如何去尋找所喜愛(ài)的揚(yáng)聲器，得出自己的結(jié)論，甚至猜測(cè)出廠商、評(píng)論員和你朋友們的音響喜好。

單元的類型

熟悉并掌握單元的基本特性對(duì)于聽(tīng)音和對(duì)比是頗有幫助的，你可以斷定它是否屬于同類單元中的好東西。通過(guò)仔細(xì)聆聽(tīng)和研究所有相關(guān)的參數(shù)，你能夠發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)師們?cè)诮鉀Q問(wèn)題時(shí)做得究竟好不好。

1 紙盆單元

最早出現(xiàn)在20年代末賴斯和科洛格的專利申請(qǐng)文件中。紙的質(zhì)素可謂有天壤之別，最差的可以在廉價(jià)收音機(jī)里找到，優(yōu)秀的如Scan-Speak 5"中音用于Thiel的音箱，SEAS 6.5"中低音用于Wilson WATT。這種古老的材料實(shí)際上是一種復(fù)合結(jié)構(gòu)，當(dāng)使用合適的塑料涂層時(shí)性能會(huì)發(fā)生顯著的改變（涂層的選擇是單元生產(chǎn)廠商的商業(yè)秘密）。因?yàn)榧埖奶匦噪S著濕度和時(shí)間而發(fā)生顯著變化，涂層是不可或缺的，既穩(wěn)定了材料，又可改善自阻尼。

優(yōu)點(diǎn)：

良好甚至于優(yōu)秀的自阻尼，優(yōu)秀的解析力和細(xì)節(jié)，平坦的響應(yīng)，逐漸開始分割振動(dòng)。比較容易配合低階線性相位分頻器。紙振膜的聲音要比它的測(cè)量數(shù)據(jù)所預(yù)示的好一些。

缺點(diǎn)：

剛度不如KEVLAR，碳纖維和金屬膜，因此缺乏靜電式的細(xì)節(jié)。聲壓級(jí)也不如其他材料。

紙的一致性沒(méi)有合成物質(zhì)好，所以配對(duì)不是很精確，這就可能影響結(jié)象力，當(dāng)然還取決于生產(chǎn)的精度和質(zhì)素。即便經(jīng)過(guò)了涂層處理，隨著時(shí)間的推移，性能仍可能改變。

優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品：

Scan-Speak 8640 5"錐盆/球頂中音，線性響應(yīng)上到13kHz，失真很小，脈沖響應(yīng)優(yōu)秀，細(xì)節(jié)豐富。

SEAS 6.5"中低音（用于Wilson 的WATT，但可能已經(jīng)過(guò)改良）。

Audax PR170M0 6.5"高效率(100dB/m)中音。

據(jù)說(shuō)庫(kù)特繆勒生產(chǎn)的紙盆和折環(huán)質(zhì)量最好，被Scan-Speak, SEAS, Vifa等廠商采用。

2 BEXTENE錐盆

這是一種由木材紙漿合成的塑料，總是要用涂層阻尼材料來(lái)控制其在15kHz的第一次諧振。它最早是由BBC于1967年開發(fā)的，作為具有更好的一致性和可預(yù)測(cè)性的材料來(lái)代替紙，以適應(yīng)監(jiān)聽(tīng)用途。在70年代初期得到廣泛使用，當(dāng)時(shí)的典型發(fā)燒音箱往往是一只8＂ KEF或Audax的BEXTENE中低音配合Audax 1＂軟球頂高音。

來(lái)源于BBC的設(shè)計(jì)總是利用均衡使BEXTENE單元在中頻段保持平坦，最有名的單元大概就是用于LS3/5a監(jiān)聽(tīng)箱的KEF B110。

現(xiàn)在BEXTENE已經(jīng)被BBC首先開發(fā)的聚丙烯取代了，聚丙烯單元頻率響應(yīng)更平坦，不再需要涂層，而且由于質(zhì)量減輕，效率提高了3~4dB。BEXTENE已經(jīng)退出歷史舞臺(tái)。

優(yōu)點(diǎn)：

良好的結(jié)象，解析力比多數(shù)紙盆好。

缺點(diǎn)：效率很低（85dB/m），強(qiáng)烈的染色，在不太大的聲壓突發(fā)分割振動(dòng)。

優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品：

闕如。

3 軟球頂高音

70年代初Peerless 1＂軟球頂出現(xiàn)后，逐漸開始普及。隨后，Audax 1＂高音在70年代和80年代初被英美兩國(guó)的許多設(shè)計(jì)師采用。

當(dāng)80年代中期鈦、鋁球頂和Focal玻璃纖維內(nèi)凹球頂出現(xiàn)后，這些設(shè)計(jì)就失寵了，Audax軟球頂單元被擠出發(fā)燒級(jí)市場(chǎng)。

過(guò)去幾年里，以Dynaudio和Scan-Speak為代表的軟球頂高音再度回潮，它們采用了新的球頂成型，新的涂敷材料以及新的設(shè)計(jì)，其表現(xiàn)堪與任何金屬球頂媲美。聲音的解析力和細(xì)節(jié)與最好的金屬球頂不相上下，卻沒(méi)有金屬球頂那種典型的22kHz~27kHz諧振。

優(yōu)點(diǎn)：

固有的自阻尼和極其平坦的響應(yīng)，一流的脈沖響應(yīng)。自然，開放，毫無(wú)疲勞感的聲音，聆聽(tīng)數(shù)字錄音時(shí)這無(wú)疑是最有價(jià)值的品質(zhì)。

缺點(diǎn)：

老式的軟球頂聲音晦暗。功率承受力相當(dāng)有限，需要18dB/Oct分頻器來(lái)減低互調(diào)失真。與金屬球頂相比，高頻發(fā)散性更差。

除了發(fā)散性這一方面，最新的設(shè)計(jì)已沒(méi)有其他上述缺陷。

優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品：

Dynaudio Esotec D-260，Esotec T-330D， Scan-Speak D2905/9500。

4 軟球頂中音單元

試聽(tīng)過(guò)AR-3，AR LST，ADS，Audax 2″,Dynaudio D-52軟球頂中音之后，發(fā)現(xiàn)它們把揚(yáng)聲器系統(tǒng)搞得一塌糊涂。測(cè)量時(shí)很平坦，但聽(tīng)起來(lái)聲音不透明，嚴(yán)重染色，令人疲勞。

問(wèn)題之一是軟球頂中音單元的線性位移很有限（一般為1~2 mm），導(dǎo)致帶寬也有限，而且連500Hz分頻都不能很好地配合，只是在800~3200 Hz之間的范圍工作最佳。

第二個(gè)問(wèn)題是它們?nèi)菀桩a(chǎn)生側(cè)向偏移，因?yàn)闆](méi)有定心支片來(lái)協(xié)助折環(huán)使之保持線性的前后運(yùn)動(dòng)。

第三個(gè)問(wèn)題是絲膜球頂?shù)膭偠炔蛔阋酝瓿芍蓄l帶的很強(qiáng)的功率轉(zhuǎn)換任務(wù)。

新一代的錐盆-球頂，例如5"的Scan-Speak 13M/8636, 13M/8640, Dynaudio 15W-75則是完全不同。這三種單元實(shí)際上是高精密的錐盆，而非中音球頂。它們與軟球頂唯一類似的地方是都有一個(gè)大的防塵帽，在高頻時(shí)也可起到球頂?shù)淖饔谩?/font>