制作全频单元前后加载号角，动工前请各位指点

二胡1982 · 发表于 2012-9-26 09:17

1. 为什么要做号角

目前我的听音系统是 DVD+解码器+300B单端+飞乐3004障板，虽然都是土炮，而且高频（>12 kHz）和低频（<100 Hz）几乎没有，但我还是很满足的。因为我主要听民乐，喜欢障板和全频的干净、清澈。没有折腾器材的想法。去年在“野生乔木”兄那里听了西电的蜗牛号角（we15a），声音真的太美了（当然他的CD和300B也都是古董级极品）。即便是不听音乐，看着号角的曲线也是一种享受。后来在论坛上又看了很多形形色色的号角图片，越看心越痒。于是开始起了制作号角的念头。

2. 理论准备

从论坛上看到，号角的水是很深的，要做容易，做好就很难。而且一般工程较大，如果设计不好是搭钱又搭时间。于是开始恶补号角的理论知识。首先在胆艺轩和hifidiy两个论坛开始搜索号角的帖子，又用百度，发现关于号角的文章不少，但大多是介绍性的，看了还是一头雾水。又翻看《声学手册》（马大猷著），《理论声学》（莫尔斯著）等专著，相关内容还是很少。后来终于在黄锦煌教授的赠送的教学讲义《Electroacoustic transducers》一书中找到答案。其中第9章”High power loudspeakers--Horns”给出了各种号角在平面波近似下的理论解与频率响应，以及有限长号角的频响的计算方法，也给出了号角设计的基本方法。这才有了定心丸。由于该书尚未正式出版，不便将具体内容贴出，各位烧友见谅。

3. 做什么样的号角

尽管理论上号角频响在远大于低频截至频率以上是近乎平坦的，然而对于高频声波，在喉口处的失真就变得很严重。所以一般一个号角只负责4个8度以内的频带。整个音频需要4个以上的号角分工完成。然而，在没有测试条件的情况下， 4个号角之间效率的平衡是很困难的，对号角驱动器的选择要求也很严格。参考论坛里的帖子“贴一篇号角译文”（http://bbs.hifidiy.net/viewthrea ... amp;extra=page%3D13），用一个宽频单元的两个面，同时驱动两个号角，分别负责80Hz－1.2kHz和1.2kHz－18kHz的声音，是一个可取的选择。引用一段原文的话“双号角系统最吸引人的地方是，只需要一只扬声器：低频由扬声器背面负载，同时中高频由扬声器前面负载，以排除由结构和磁体在低波长处带来的干涉和衍射效应。前面已经强调过，号角的喉部必须在高频段与单元尺寸精确地匹配，如果采用双锥盆单元的话，这种布置更是独具魅力。背腔可以防止高频进入低频号角，…………”。全频单元，不需要分频器，设计调试简单，更符合我的要求和喜好。
天朗的旗舰产品“皇家西敏寺”，正是用这一原理设计的，只是为了适应家居环境，将后号角折叠在箱体里。这也坚定了我做一个全频单元前后加载号角的想法。

二胡1982 · 发表于 2012-9-26 09:19

本帖最后由二胡1982 于 2012-9-26 16:35 编辑

4. 前后加载号角设计
4.1 单元
首先是选单元。根据试算，计划选8寸全频单元，高低频兼顾，我知道的有声韵（共四款：572/对，680/对，1780/对，2960/对）、老曹8寸钴磁（2400/对）、fostex fe206 en（1760/对），都在考虑范围内，优先考虑声韵最便宜的两款。Lowther 和Feastrex太贵了，暂不考虑。还请各位推荐一款适合号角价格又不太贵的喇叭。
4.2 号角设计
喇叭选定后，就可以计算号角参数了。首先确定号角截面的形状，后号角负责低频，长度长，用方形截面容易加工，前号角负责高频，长度短，可以用圆形截面。后号角低频截至频率设定为100Hz，负责100Hz-600Hz的频带（注释：原来设计的是100Hz-1200Hz，hoolion 提醒说“背负载号角运行频域不但有口部面积决定的频率下限，而且有上限。这个上限频率由单元的参数决定：Fh=2*Fs/Qts,一般情况下能达到400-500hz就很不错了。”，这个我还没搞懂，不过还是把低频号角的高频截至频率降下来了），悬链线号角的低频较好，所以号角形状用悬链线，是双曲型的一种，方程为r(x)=r_t*cosh(x/h)，其中r_t为喉口处半径，x为到喉口的距离，h蜿展系数，cosh为双曲函数；前号角负责600Hz以上的频带，为了使前后号角在交叠频段内缓慢变化，前号角选用指数型，指数型号角方程为r(x)=r_t*exp(x/h)，截至频率选为400Hz, 则在600hz以上的频响是可以接受。400Hz—600H为前后两个号角的交叠频带，干涉造成的梳妆滤波是难免的，不知如何解决。

4.3 后号角

4.3.1 口部面积。
无限长号角的开口面积是无限大的，这当然无法做到。实际上口部周长C>λ, 或者口部面积Am=π*(C/(2πf_c))^2，就可以使口部的辐射阻抗以阻为主。其中C是口部周长，Am是口部面积，C是声速，f_c是可传输的最低频率，λ是相应的波长。f_c=100Hz时，口部面积0.93平方米，对家居环境仍然是太大了，不得不进行妥协。根据客厅现在的空间，我选取了0.6平方米。C>λ是是指号角被悬挂在自由空间中的指标，每当空间角度被二等分时，这个值都可以被除以2，考虑到号角只向2π立体角的空间辐射，而且当放置在地板上时，只有π立体角的空间。也就是f_c=100Hz时口部面积只需要0.93/4=0.2325平方米. 选取0.6平方米应该可以了。

4.3.2 号角长度。

号角长度是应该由截至频率，口部面积，后部面积最后计算出的。这里之所以先计算或者先确定号角长度也是考虑到空间有限进行的妥协。而且要考虑到后号角需要弯折，弯折后应口部和前号角口部平行。也要考虑到口部尽量不弯折。还要考虑到尽量方便制作。是经过反复计算得出的。最后的方案是：后号角中心线为一个半径0.4m的半圆加上一段0.4m的直线，总长度为1.656m。号角形状如上图所示。此外，hoolion 提醒“前后号角的衔接频率，要考虑相位，与号角的长度有关。”。对于一个单元前后两面负载，信号是反相的，两个号角总长应是交叠频率是半波长的奇数倍。然而交叠频率是一个频段，不是一个频率点。500Hz半波长的基数倍可以正好是600Hz半波长的偶数倍，梳妆滤波在所难免，不知如何解决。

4.3.3 喉口面积：1/4—1/2单元的等效面积，单元的等效面积=0.7*单元面积，这里取喉口（正方形）边长为0.09m。喉口面积=0.35*单元的等效面积。

占位，待补充………………

设计图如下

普通视图1