详解全频带扬声器
本文作者为台湾的邱立祥先生，文章措辞均为台湾习惯文章中有许多不同于大陆同行的观点，相当新颖。
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为什么连二期“音响知识进阶”都在谈喇叭单元？简单，因为你听到的声音就是发自单元。无论用了多么厉害的音箱（或不用音箱），和多么完美的分音器，若是少了好单元，一切还是白搭。所以单元是很重要的，这点应无庸置疑。
那么，一个中音单元，高不上低不下，有什么了不起？但有很多人都说中音是音响发声最重要的频段，这我举双手赞成。如果你曾像我这么无聊，尝试用单独一只高音单元听蔡琴唱歌，或用单独一只低音单元听帕格尼尼的小提琴曲，就会深切的体认到中音单元的可爱。我想你也会同意，若强迫你只能用一个单元听音乐，你一定会选一个看起来长得像中音单元的东西。原因无他，因为你知道（或猜想）它会发出中音域的频段，而我们地球人的听力主要就是在这个范围内，音乐的构成主体也是在这儿。
中音单元的设计
上回说的“一指蒋”高音的概念，可以继续延伸至中音的范围，因为任何发声单元都可以解构为发声振膜、振膜悬挂以及驱动系统。只不过因为工作频段的不同，这些构成要素在这么多年的演化下渐渐演变到一个特定范围的大小。然而，其形状和材质等却有较多的变化，尤其是振膜材质，近年来可说是花样百出。
我们就先来一一检视：
纸盆振膜
这应该算是最古老的材质了。简单的说，把纸浆悬浮液流入事先设计好的盆型网状模子上，纸浆便沉积其上，将沉积至适当厚度的纸浆抄出，再行干燥等后续加工处理，便成了一个纸盆振膜。而其中纸浆的成份，如纤维的种类、长短，及填料成份，和抄纸的制程及后段处理方式（如风干或热压等），都会影响最后成品的特性，也直接影响了发声特性，这些当然就是各家不外传的商业机密了（注1）……。
（注1：多年前曾读过一篇洪怀恭先生现身说法所写的一篇有关纸盆制作的文章，除了浩叹纸盆所含的学问博大精深之外，更令我深深佩服洪前辈的研究精神。我在本文中轻描淡写的几句话，可是无法道尽多少年来先贤先烈们流血流汗所累积的精髓。）
一般来说，纸盆的声音特性为平顺自然，明快清晰而不神经质。因为内含无数的纤维相互交织，因此在其中传递的能量可以很快被吸收掉，形成很好的阻尼，因此在发声频域的高端造成的盆分裂共振不明显，滚降的截止带也就很平顺。这可说是一种很好的特性，因为这样就可以用很简单的分音器，不需额外的剪裁，系统的整合也就很健康。
另外，纸盆的刚性颇佳，对于瞬时反应和听感的细节表现有很好的成绩。别看手边常见的纸张都是软软的，在适当的形状和厚度下，纸的刚性是能够做得很不错。再者，若设计和制作得当，纸盆可以做得很轻，比最轻的塑料振膜还轻15％以上。虽比起最新的高科技合成纤维材料，纸质还是稍重了点，但其实相差不大，因此发声效率高。audax的6.5吋纸盆中音pr170系列，效率便高达100db/w。
纸盆可能的弱点是其特性会随环境湿度而变化，因纸吸收了湿气后其密度会变高（变重）、刚性会变差（变软），所以发声的特性也会受影响。至于这样的改变是好是坏也很难说，英国的lowther俱乐部成员便宣称在下雨天时，家里的lowther喇叭特别好听。
较令人担心的应该是干湿循环次数多了之后，可能会造成材料本身的疲劳，进而改变其原本的特性。但君不见许多古董纸盆单元在工作了数十年后还是照样唱得很好，所以这种情况应该还算轻微而渐进，有点像是熟化后进入另一个稳态的阶段，对我们用家来说应该是不成问题才对。
近年来生产的纸盆单元，有一大部分便在这方面有各种改善的方式，使纸盆的特性可以更加稳定。常见的有表面涂膜，或是在纸质配方上作文章，有些厂家就宣称他们的纸盆能防水，从某些户外用的pa喇叭看来，应该有相当的可*度。当然，就像先前提到的，对于这类事情，我们一般人顶多看看热闹，要瞧出门道就不是那么容易了。另外，千万别把纸盆的悠久历史和“落伍”划上等号。若以整体音响产业的视野来看，纸质锥盆喇叭单元所占的比重稳居各类单元的首位。不信瞧瞧你家的电视、手提收录音机、床头音响、计算机……等等，是不是大部分都采用纸盆单元的小喇叭？你说，嗐！这些东西怎么能跟我的高科技high-end喇叭相比！但换个角度看，若这些“次级品”都换用非纸盆单元，保证更难听，而且更贵。这是因为纸盆这种材料可说已经发展得相当成熟，所以能够获得很好的成本效益比。再者，更有许多经得起时间考验的传奇老喇叭和超级制作的新世代霸主都有纸盆的身影：we/altec
755a全音域、goodman axiom 80全音域、altec a5/a7、ar3a、lowther全音域、tad……等等族繁不及备载。一些热爱此道的资深玩家更是直接了当的说：“给我纸盆，其余免谈！”很多人也认为，将纸盆的制作称为科学还不如说是一项艺术，足见其引人入胜之魅力。
塑料振膜
因石化工业的发达，在我们日常生活环境中便随处可见塑料制品，低廉的原料和加工程序简便自然就获得了
长见识！
不过，有些观点不敢苟同好文章.顶一个.
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跨入全音域咦？这篇文章不是要谈全音域单元吗，怎么光是中音就说了大半天？
莫怪，莫怪！实在是因为全音域发声所面临的问题太多，无法一次说清楚，因此我想由中音切入，再往二端延伸，如此整体概念会比较清楚。因为一个理想的喇叭单元（无论高中低）要具备的条件应该是：一、低失真；二、功率线性佳；三、高效率；四、有效工作频段愈宽愈好。若我们把第四项发挥到极致，便是一个全音域单元了。
下期我将会介绍如何以中音单元为基础推展到全音域发声，其中所会面临到的众多两难和各家厂牌的巧妙解决也是非常精彩，请拭目以待。
乍看之下好象也不很复杂嘛，只要让一个中音单元再多发出一些高音和低音，不就成了全音域单元吗？你看那些汽车音响、计算机喇叭、手提收录音机、床头音响用的，不是到处可见那种不知名的“全音域”单元？好象也没多了不起嘛，穷嚷嚷的！
事情可没这么简单，你可知道上述用途的那些不知名单元能发多宽的频段吗？我想不需要提供测量的数据你也可以轻易地听出，那些喇叭若能发出清楚的人声已属佳作，鼓声及铙钹也常仅供辨识而已，bass声及高音打击乐器声更是常在虚无飘渺间。管风琴？弦乐器泛音？钢琴残响？别闹了！
至于如何才称得上是全音域发声，请参考边栏的说明。接下来我们要来讨论的是，要让一个单元去负担所有的音频范围在设计上会面临哪些问题和两难。
低端延伸问题
以外观而言，若尺寸相近，如同为6吋或7吋左右，锥盆中音和低音单元的差异实在有限，顶多是低音单元因需要较大的工作冲程而具备了较宽大而松软的悬边，其它的部分似乎“看起来”都差不多。但这也只是一般性法则，不见得放诸四海皆准。
那么，若给你一个6吋至7吋的中音单元，是否有办法把它改成能发低音？若只求发得出低音而不管音压和失真程度，应该是可以的。一般来说，单元的操作频率下限一般可以粗略地由它的自由共振频率看出来（注1），也就是一般习惯性标注为“fs”者。
那么，要如何调低这个频率呢？声学（音响）阻抗（注2）、振动部分质量、磁力强度，和悬挂顺服性等几项应是关键要素。其中，声学阻抗（或简称为『声阻』）与发声面积和工作频率直接相关，若以同尺寸直接发声和同频段工作而言，这项因素可视为相等而不必考虑（声阻这个概念对于低音的再生和全频段的发声效率息息相关，下次有机会再来谈这个主题）。所以，我们先来讨论其它的几项要素。
让我们回头看看低频段工作时，单元振膜的行为。其实粗浅的说低频动作就是“慢速”的往复运动，单位时间内往返的次数少，这就是低频了。那么，就基本的物理学观念来看，在一定的施力大小之下，物体的加速与其
质量成反比。所以，在其它条件相同或相似的情况下，振动质量愈大的单元，其自由共振频率就愈低。所以，若你稍仔细一些，去比较一下各种单元的数据资料，就会发现这项因素可说八九不离十。15吋以上的低音单元若自由共振频率在25hz以下，则振动部分质量常高达100公克以上。
要调低一个单元的自由共振频率，最简单的就是增加音盆的质量了。但是，这实在不是个好主意，因为重的音盆势必会带来低效率和很糟的高频延伸。所以，看起来此路不通。那么，接下来我们可以减少音盆的外部阻尼 ─ 主要有机械性阻尼和电气性阻尼二个因素。无论是哪一种阻尼，都是对音盆的动作施与制动力，阻止其原本的动作。
对此，我们可以用汽车的悬吊系统来作个比喻：传统的美国大车常为了舒适性而将悬挂调得非常软，要做到这点，简单说就是要用低弹性系数的弹簧和柔顺的避震器（减震筒），这样的组合便具备了很低的系统调谐频率（注3），因此就可以船过水无痕的吸收掉绝大多数的坑洞颠簸，因为这些外力都是短暂时间内的脉冲响应，转换成频率领域就是中高频，所以能够有效的被吸收而不会激起系统的共振。但遇上波长很长（也就是频率很低）的脉冲，如桥面的起伏，就常会产生二到三周期的缓慢上下晃动，这便是整套系统的共振频率被外力激发而引起的共振。
同样的，在喇叭单元上，要调低系统的共振频率也可以从悬挂的顺服性上面着手。将阻尼减弱，共振频率就降低了，直接了当。但采用此法还是会面临一些问题，我们再细看下去：
机械性阻尼方面：指的就是音盆悬边及音盆和音圈筒相接处附近黏附的波状折纹悬挂所施予音盆之制动力。这套悬挂系统除了对音盆整体的运动产生阻尼之外，另外对音盆的盆分裂共振也有抑制的作用，尤其是外围悬边。所以一个单元若换用不同的悬边，将会大幅改变其音色，因为整体的共振控制及音染的模式和程度都已不同。若为了调低系统共振频率而贸然大幅减低悬挂阻尼将会带来音染程度的增加，尤其是中音域部分。所以，调整机械阻尼须小心从事，适可而止。
电气性阻尼方面：指的其实是单元磁力对音圈的控制力。当然，单元的磁力愈大，驱动音圈的动力就愈大，同时制动力也愈大。强大的驱动力是我们所希望的，因为可以带来高效率低失真，但是如影相随的高阻尼却使得系统共振频率无法降低；这里，进退两难的态势便
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磁路系统看过了形形色色的振膜，我们再来看看磁路系统。前二期陈运双先生已介绍了许多的磁铁材质，在此便略过，而将讨论重点放在磁路系统的整体设计上。严格说来，磁路系统应包含音圈的部分，而不是只有磁铁和磁极结构，因为它们是一起动作，也应该在设计时一并考虑。
简单的说，音盆之所以能动作就是*音圈，而音圈的动作是*其中电流变化的改变所产生之磁力与磁铁、磁极所产生的固定磁场相互作用而动作，这个原理大家应耳熟能详。其中，音圈的设计和磁隙的宽度、长度等有许多值得探讨的地方。
音圈设计顾名思义，音圈就是发声用的线圈，是由漆包线加上特殊接着剂紧密整齐的缠绕在音圈筒上而成。漆包线的材质有铜、铝、银或其它合金，其横截面的形状大多做成长方形或六角形，以期能够达到最大的缠绕密度，也就是说在一定的音圈长度（注5）下能绕出较多的圈数，而较多的圈数便意味着更大的磁力，驱动力也就更好，音盆的加速度系数也就更高，结果便是能有高效率、大动态的能力。以扁线音圈来说，若横截面的形状做成长宽比1:5的扁长方形，绕制时以短边*在音圈筒上，做出来的音圈将可提供比圆形截面的音圈高出30％的加速度系数、效率和动态。
（注5：音圈长度是指绕好的音圈在轴向上的长度，而不是绕线展开的长度。）
音圈绕在音圈筒上，其压力总和是非常可观的。你可以做个简单的实验：用一段细绳（缝衣绵线、尼龙钓线或牙线皆可），使三分力气密密的绕在手指上，绕上十圈就好，看看有什么结果？相信不用几秒你就会急着将它松开。有些单元的音圈在高张力的缠绕下，对音圈筒所施加的总压力可达到以吨计！所以音圈筒必须是要非常的强固，同时，为抵挡音圈的发热，音圈筒也要相当的耐热才行。一般是用铝（合金）、kapton，或其它质轻、高强度且耐热的材料来制造圆筒。一些较讲究的厂家会将绕好的音圈组合做多重热处理，以达到更佳的稳定性。
klipsh的jim hunter便曾在“speaker builder”的专访中提到，他们曾收到顾客送修的喇叭，其中高音号角驱动器已从烧熔的塑料质号角喉部掉下来，可见当时整个驱动器实在是烫得不可开交，但拆开后其中的音圈组竟然还是好的！
音圈尺寸的决定存在着两难，若求驱动力以达到高效率及大动态，大直径的长音圈应该能担当大任；但这么一来，重量增加，电感量也增加，又将不利于瞬时和高频响应。而长音圈便代表了音圈只有一部分被磁隙涵盖，如此磁隙中的磁场对音圈的控制力较弱，也较容易被音圈产生的磁场所调变，造成失真较高。若音圈做得很小，虽本身很轻，但驱动力又太弱，达不到理想的发声效率和控制力，承受功率也受限。所以，音圈的大小和振膜面积、形状，及磁铁的磁力大小等因素应该要有一个最适化的妥协。
磁铁及磁力系统
再来看看磁铁及磁极的结构。传统上喇叭单元中的磁铁都是轴向极化，也就是磁铁的两极方向和空心圆柱形磁铁的中心轴方向平行，然后再使用导磁材料做成的磁极将磁力线引导至磁隙中，构成回路。而音圈动作所需要者便是磁隙中的径向磁场，也就是磁场方向平行于半径方向，呈向心收敛或离心放射。磁隙中的总磁力强度和磁束密度便是源自于磁铁的磁力，而这其间和磁铁种类、大小有关。绝大多数单元采用的磁铁便是铁氧陶瓷磁铁（三氧化二铁），因为这种材质的抗温度变化力很好，对抗反充磁的能力很强，机械强度和抗蚀性也佳，最重要的是成本低。但缺点是获得单位磁力强度的体积和重量都很大，所以为了要达到高效率，你总会看到巨大的磁路结构。高音单元或号角驱动器就不用说了，磁铁的直径一定比振膜大得多。而有些6吋到7吋的中音单元，其磁铁直径也可做到和振膜差不多大。甚至有些专业的10到12吋的中低音，磁铁直径也和振膜一样大！
高磁力是我们所希望的，因为它能带来高效率、高动态、高控制力等好处。但是大体积的磁铁除了看起来比较雄状威武，其它便不见得有什么好处，甚至于对音波的传播会有一些不良影响。因为巨大直径的磁铁直接挡在振膜后方，背面的音波就只好从四周的侧面挤出来，有一部分还会直接被反射回振膜。若这个单元又是固定在很厚的障板上，情况就更雪上加霜了，因为振膜和磁铁间的距离也许和障板厚度差不多，若无额外的加工处理，那么背波就会从剩下的一圈窄缝间“喷出”。此时振膜背面所面临的，就是很强的近距离反射波和剧烈的压力变化，对整体的频率响应和失真都有很严重的不良影响。
所以若是用上了磁铁结构特大的单元，就必须要将障板的内面做适当的加工，削出信道让背波可以顺利导
出，如theil的喇叭就有这类处理。或者就使用高强度而较薄的金属障板也可避开这个问题。其实，更进一步看，单元的框架设计同样也会面临类似的难题，像旧式以铁板冲压成型的框架，就有着较宽的支撑部分，若同时又和音盆本身*得很近，就会增加背波的反射而造成音染。新的铝质铸造框架则能做出较为理想的形状，同时兼顾强度、美观，及低音染的实用性。
或者，使用高磁力小体积的磁铁来使单元背波得以充分地舒展。大约五年前，vendersteen（注6）推出
GOOD
文章不错好长啊!
这帖还真是技术帖，不该让他沉了。比很多贴着谱 这篇文章觉得还是有些许道理的，比所谓的瞎侃好多了 Eagles 发表于 2005-9-30 08:11 static/image/common/back.gif磁路系统
看过了形形色色的振膜，我们再来看看磁路系统。前二期陈运双先生已介绍了许多的磁铁材质， ...
好像没说完呢？ 扬帆远航 发表于 2014-10-6 22:28
好像没说完呢？
我也觉得还有其它内容，只是不知道怎么不发了。
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