不再抄袭，为FOSTEX FE-103设计制作前后负载号角扬声器

hoolion

15年前，我制作了第一个直线圆截面号角。感受到了曳物线号角的低音染、声像扎实、定位清晰的特色。但是，受号角本身尺寸、延展类型等限制，那对号角没有低频，低音乐器被隐藏，听听人声还凑合，就是一个“瘸腿”喇叭。当时酝酿着继续做下去，应该是一个三分频号角系统。没想到一搁置就是15年，期间一直没有放弃号角梦，时常看些资料，思考有关号角的问题，直到2020年底才又有激情重新开始新系统的设计、制作。
市面上销售的单元大部分是为倒相箱设计的，Q值过高，适合装号角的低Q值单元很少。2006年在耳机论坛@甩袖汤处团购了一对FOSTEX FE-103，看参数作为号角负载的单元还凑合，一直放着没用。就以这对单元作为本次号角设计制作尝试（折腾）的基础吧。积累一些经验后再考虑其他单元。
一、扬声器形制：前后负载号角，前置号角输出中高频，后置号角补足低频部分。
二、延展曲线选择：前置号角采用曳物线tractrix延展曲线，取其中高频响应平直、声像定位好的优势。后置号角采用双曲线hyperbolic延展曲线，取其低频下潜深的特点。
三、前后号角的配合。前置号角的频率相应下限FL与后置号角频率响应的上限FH应该有一定的重叠。前后号角的频率交叠处（类似高低单元分频点）的相位应该同相。由于单元前后的声波是反相的，因此前后号角总长度应该等于该频率的波长，这个长度还应考虑背腔的长度。调整背负载号角的背腔容积，可以滤除“分频点”以上的过多高频，同时让前置号角有更好的中低频响应。
四、前置号角的尺寸大小主要由其负载的频率下限Fc决定。喉部尺寸与单元的直径大致相当。口部尺寸由设计的预期频率下限Fc决定。喉部面积、Fc定下来之后，号角的长度、延展形状就确定了。
五、后置号角的尺寸由设计的截止频率Fc、位置系数（平地、靠墙、墙角）、双曲线-指数号角参数M、单元的T-S参数（Qes、Vas、Fs）。这些参数确定后，输入号筒计算工具，很方便地得到号角轮廓的一系列数据。
Fc不低于单元的Fo，虽然是越低越好，但是，50hz和60hz所得出的号角尺寸是差别巨大的。谨慎、克制地选择截止频率是理性的。本案例选择单元的fs作为截止频率（80hz）。
位置系数：我们不必要做一个全尺寸号角，那是一个巨大的家伙。选择4（背靠墙）或者8（靠墙角）可以获得“可接受的”频率响应。如果家居环境允许，宁可选择4，获得的效果是8无法代替的。本案例选择8，即墙角位置。
双曲线-指数号角参数M：双曲线计算中有一个可变参数M，可以在0-1之间变动。0.5可以获得非常接近截止频率fs的低频，0.6-0.7可以获得较平直的频率响应和截止频率以上非常一致的负载。为了榨干这个小单元的低频（80HZ），本案例选0.5
号角的几何形状：前置号角尺寸不是很大，采用圆形截面，以期获得理想的响应。后置号角采用矩形截面，折叠，以尽量获得紧凑的体积。

大.非

不错，很期待帖子的后续情况

魔幻蓝天

15年磨一劍.期待大作

hoolion

前负载曳物线号角的设计重点是确定这个号角的截止频率fc和喉部尺寸。这个截至频率必须与背负载号角的上限频率Fh相衔接，即前负载号角的截止频率在背负载号角的响应范围内。所以，本案的设计从背负载号角开始。
背负载号角的频宽决定于单元本身的fs和Qes，其频率上限：Fh=2fs/Qes。在设计背负载低音号角之前，应仔细检查单元的T-S参数，从中挑选出较高fs、较低Qes的单元，以便Fh接近或超过400hz，与前负载号角的衔接具有更大的灵活性。
对于FE-103这个单元，fs=79.5hz，Qes=0.40，计算得出的背负载号角的响应上限FH=79.5*2/0.4=397.5，可以用。市面上低Q值的喇叭比较稀少，fostex全频喇叭是能方便买到的品牌之一。
确定了背负载号角的基本参数之后：fc=80hz，位置系数8，双曲线-指数号角参数M=0.5，还有单元的fs=79.5、Vas=6.9、Qes=0.40，把这些数据输入计算工具，得出一个喉部面积40.5平方厘米、口部面积1796.7平方厘米、长度147.4厘米的号角。

hoolion

大.非 发表于 2021-2-7 14:10
不错，很期待帖子的后续情况

有空就慢慢续。

hoolion

找到了当年手工磨出来的前负载曳物线号角的图片。现在他们还时常发声。
直径60多厘米，花了将近20天做完。正是这个制作过程，让我认识到了号角的魅力。

csdmq

我的FE168EZ也是2006年在耳机论坛@甩袖汤处团购的

周波涛

十多年过去了，对楼主的这个ID还是记忆犹新，期待大作。不情之请，老兄能再发次计算器，造福我等“不劳而获”的菜鸟吗？

sunjl6113

15来又一次关注，一点小建议，前号的喉口适当压缩，用JMLC曲线更好，jmlc曲线计算公式我以前的回帖里。后加载系数8，M=0.5要考虑低频音染和量不足。可以考虑1/4PI，M0.7～1.0，这样号长度不会增加很长，低音可能好很多，毕竟低音难求。

sunjl6113

，自己经常用到的号角资料http://www.jhsaudio.com/JMLC_elliptical/，号角博士米歇尔的文件收藏，网站所有人也是号角爱好者，和博士生前有很多的交流，米歇尔死后，他把博士传给他的文件公开给了大家。
忽悠过佛山烧友，用4个B&C8PE21驱动1/4PI的80Hz~800hz低音圆号，号口用了百威的专利增加海绵降噪。玩友基本满意。

hoolion

谢谢各位的建议！这个号角制作案例是我号角路上迈出的又一步。尝试制作方法，获得新的经验，加深对号角的认知。成功以后再开始下一个尝试（折腾）

hoolion

看过好的关于号角的资料，以为个人的知识背景，我觉得Bruce Edgar先生的文章靠谱，我基本上按照他的路数搞号角，避免走弯路。但是制作过程还是要亲手来一遍。

hoolion

sunjl6113 发表于 2021-2-11 04:43
，自己经常用到的号角资料http://www.jhsaudio.com/JMLC_elliptical/，号角博士米歇尔的文件收藏，网站所有 ...

多谢指教！以下载了JMLC号角的资料，慢慢学习。

hoolion

今天再来说说背负载号角的折叠问题。低音号角的体积是硕大的，即使妥协的情况下采用1/8尺寸，也不小。为了缩小号角的体积，也为了方便用板材制作，折叠是必需的。
按照Bruce Edgar先生的说法，低音号角的折叠需要注意几个问题：1.尽量少折叠；2.采用90度折叠，避免180度折叠；3.反射板放在折叠处的对角线上，而不是切线上，这样波前才能够完整地通过折叠处。
在他的文章中只看到了成品的图，具体怎样设计还是没有说明。这个问题我琢磨了很久，在图上“折叠”了好多遍，得到了一个折叠的方法。
一、采用等宽折叠的方法，便于将一个不规则的号角外形弄进一个方形的箱体里面，制作安装也比较方便。
二、先用计算工具做一个等宽号角的侧面图，然后在设定的矩形（也就是号角箱的侧面）内进行折叠设计。如果不理想，需要调整箱体的长宽高比例，反复尝试，以达到理想的效果。
三、在那个地方折叠？反射板放在哪儿？我用了一个“田”字格作为折叠的参照，以方格中心为圆形旋转90度。方格的对角线就是反射板的位置。
在图上试验了几遍，感觉很满意，声波的路径长度与起初设定的号角长度一致。具体可以参考附图。右边是未折叠的等宽号角侧面图，灰色的是折叠的结果。

香山佬

看图好难折出可用的喇叭BLH

hoolion

还是关于后加载号角折叠：
号角的喉部面积仅数十平方厘米，扩张到口部达到数千平方厘米，扩张倍数几十倍。如果一直按照口部的宽度等宽地延展、折叠下去，将得到一个过于狭长的口部形状。
FOSTEX原厂背负载号角箱就是这样设计的，从喉部到口部等宽，这样制作、安装都方便。而且，原厂箱几乎全是180度折叠。这与我学到的号角理论不符。不清楚原设计师是如何考虑的，设计意图也许就不是一个真正的宽频双曲线号角，而是为了补足单元的低频底部50-100HZ部分，总之有他的道理和考量。本坛有个帖子讨论过这个问题，质疑原厂箱是不是设计错了？这个问题留待以后讨论吧。
在Bruce Edgar先生的“SHOW低音号角”的设计案例中，他采用了两段折叠的方式：从喉部出发，以喉部的宽度做等宽延展，待号角的高度延展到口部的宽度的地方做一次转换，后面以这个“高度”做等宽延展，直到口部扩张到设计高度。最终得到一个合适的口部形状，长宽比在1：2之内，不太狭长的口部。
我画了一个示意图，红色虚线是声波传输的路径。我的画图技巧很拙劣，不知列位看管能否看懂。
在示意图中，背负载号角被分作上下两个部分：上部是在Y-Z平面上绕X轴折叠。下部是在X-Y平面上绕Z轴折叠。
上部：声波从单元背面出发，经过背腔——喉部——向上经过第一个折叠处的反射板——水平传输后经过第二个折叠处的反射板——向下传输进入下部腔体。
下部：声波向下经过角落的反射板——水平方向从口部辐射出去。

香山佬

看明白了，但上、下部对接处扩大比例似乎有较大突变，除非侧头天鹅箱体变高或变长很多？

hoolion

以上全是“纸上谈兵”，还从来没有实际制作过。
为了验证这些想法，在正式设计、制作FE-103号角之前，我搭建了一个试验号角，按照上面的设计流程，设计——开料——安装——调整，找出存在的问题和解决方案。算是练手吧。
试验号角出来后是这个样子，很不协调吧？
这个试验号角是为了验证折叠方法的可行性，双曲线号角的频响，谐振去除，背腔调整，等等，摸索经验来的。用了一张1.8cm厚的多层板。看着板材够，我就把它设计成1/4号角，而不是1/8。口部面积达到3600平方厘米，也就是60*60厘米。看着开料出来的板子没觉得大。当安装出来之后我才感觉到：是有点大！真的象某篇号角文章中说的那样：要想得到理想的低频，你必须付出体积的代价。
在这个试验号角中，仅仅在其上部有2个折叠，没有把下部折叠，而是口部直接向下对着地板。在Bruce Edgar先生的一个设计案例中，低音号角口部向下，借助地板获得了较深的低频下潜。既然是试验，就一起把这个也试一下吧。

hoolion

不知道为什么，没有留下一张内部的照片。号角内部腔体的大致走向的这样的：上部从单元背面的喉部开始等宽延展，高度达到口部宽度时，再超垂直方向上延展，直到口部。
没有多余的材料了，所以只给这个实验号角安上了三只腿，很不好看。

hoolion

香山佬 发表于 2021-2-20 11:44
看明白了，但上、下部对接处扩大比例似乎有较大突变，除非侧头天鹅箱体变高或变长很多？

这是个示意图，实际没有这么“突变”。号角各段的面积都是按照计算工具得来的，宽度小了，高度自然就大。
上部用10cm作为延展的宽度，大约经过一半的长度，在上下结合部号角高度达到50cm；下部就以50cm作为延展的宽度，继续扩张，直到口部。
我是先在计算工具里面输入各个参数，然后设定宽度（例如10cm），得出一系列号角的高度。以这些数据画上部的延展轮廓。再输入下部的宽度（例如50cm），得出一系列高度，以这些数据画出下部的延展轮廓。