CN1108856A

CN1108856A - 一种不需分频器的高保真音响***音箱

Info

Publication number: CN1108856A
Application number: CN 94103477
Authority: CN
Inventors: 陈国富
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-04-23
Filing date: 1994-04-15
Publication date: 1995-09-20
Anticipated expiration: 2014-04-15
Also published as: CN1038805C

Abstract

本发明涉及的顶级高保真度(Hi-End)音箱的特征是在音箱内的音响***中不使用分频器，它通过为数众多的扬声器按不同频响宽度多级串联、相同或相近频响宽度的扬声器同级并联的结构实现对音频信号的自动分频。本发明利用为数众多的扬声器在小振幅振动下失真极小的原理，极大地降低了整个音箱***的总谐波失真(THD→0)，并大大地提高了扬声器对信号的响应速度及对相邻频率信号的分辨能力。因而，其频响、动态范围、瞬时反应均达到顶级高保真度(Hi-End)音箱的指标要求。

Description

本发明涉及的是顶级高保真度（Hi-End）音响***的设计与制作技术，特征是一种不需分频器的高保真音响***音箱。

现有技术中的普通音箱与高保真度音箱的放音***设计与制作的常用标准方案是：音频信号通过末级功率放大后，先进入音箱中的分频器，通常是经三分频或两分频将音频信号分解成高、中、低音，然后分别由高、中、低音通道驱动音箱内的高、中、低音扬声器，在设计方案中，分频器的各分频点是固定的，即根据高、中、低音扬声器的电声性能及分频器的特点确定。显然，按照该设计方案，要提高或确保音箱放音***的高保真度，必须选择质优的扬声器和分频器，并确定好与扬声器匹配的分频点。为了实现音箱放音***的高保真度，即使音箱的扬声器的频响能对人耳可听觉的20～20000HZ频率范围真实再现，人们作了大量的努力，例如，在目前许多国际名牌音箱中，分频器是经专门精心制作并与所用的扬声器匹配的，扬声器的制作也采用了特殊的工艺和特殊的材料，如：采用经Co⁶⁰辐照处理获得的高纯度无氧化铜漆包线，采用优质磁性材料，特殊的磁路及铝镁合金薄片音圈骨架等，由于所述原因，使目前的高保真音箱的价格非常昂贵。而且这种高保真音响一但由于种种原因失去保真度就很难修复。不仅如此，由分频器和扬声器本身引起的失真度都是不可避免的：无论何种设计的分频器都不可避免地在其频响曲线的分频点处出现谷点，且分频器还会对某些频率信号产生相位移动而引起干涉效应，这两个原因都将使信号发生畸变;由扬声器本身造成的失***要有两类，一种是谐波失真，目前国产优质的扬声器的谐波失真度不低于0.5%，普通扬声器的谐波失真度大于2%，另一种是频率段两端的衰减度造成的失真，目前国产优质的扬声器的频率段两端的衰减度平均约为±2.5dB，而普通扬声器的衰减度至少在±10dB以上。因此，将音箱放音***的高保真度依赖于分频器与扬声器的品质而获得，是不完全可靠的。

本发明的目的是选择另一种获取高保真度音箱的设计方案，提供一种不采用分频器，而通过扬声器之间的连接关系实现高保真度的音箱，并且原则上讲，扬声器的总数越大，则每只扬声器的负担越小;即每只扬声器处于小振幅状态，因而非线性失真极小;亦即整个音箱***的总谐波失真THD→0。

本发明的目的是通过这样设计方案实现的：即将不同频响宽度的扬声器组串联后并接在音箱音频信号的输入端即末级音频功放器输出端，其中，相同或相近频响宽度的扬声器并联后构成每一级扬声器。使用的扬声器之总数不受限制。

按照上述设计方案，虽然音箱中没有分频器，但是多级串联同级并联的，有效振动直径从大至小的扬声器阵列自身具有自动分频的功能，亦即是，按有效振动直径从大至小串连的扬声器组自动地将20HZ～20KHZ的可听觉的音频信号近似地分解成N段，每一级扬声器组自动对N段中相应的频率段响应，定性地讲，高音扬声器对高音频率段响应，吸收该频率段的电能并转化为声能，而让其余的中、低频信号通过，依次类推，由于扬声器阵列中的各扬声器将分别工作在从最低频率（20HZ）到最高频率（≥20KHZ）的N个频率段中，因而自动地实现了分频作用，结合所用以制作音箱的各级扬声器质量或频响宽度及同级扬声器并联的只数的确定可以大幅度地降低每只扬声器自身的两种失真，即前述的谐波失真和频率段两端的衰减造成的失真。其原因是：同级的多只扬声器并联后可以降低单只扬声器对信号的响应速度慢及对相邻频率信号的分辩能力低所导致的谐波失真，亦即是将单只扬声器的负担分配给多只扬声器，以及同级扬声器之间存在的个体差异即频响速度及分辨率的细微差别，使信号能得到真实的响应;由于某一级的每只扬声器只工作在（20000～20）/N HZ狭窄频率段中，因而每只扬声器在频率段两端对信号的衰减大大降低。

本发明的制作方法是：

（1）.根据所用扬声器的品质确定扬声器的级数N以及每一级中并联的扬声器只数M。扬声器的品质愈佳，级数N和并联只数M就小，反之就大。如果使用品质非常优良的扬声器，整个扬声器阵列的级数N可简化到2，每级只数M为1，而使用一般的普通扬声器，为了获得高保真的音响效果，则须增加级数和每级并联只数，其中N可在2～50中选择，M在1～1000选择。

（2）.选择工作频率最低的低音扬声器，估计音箱频响的最低频率之下限，如20HZ。

（3）.选择工作频率最高的高音扬声器，估计音箱频响的最高频率之上限，如20KHZ。

（4）.估计每只扬声器的标称阻抗及标称功率。

最后，通过专门仪器测量或人耳的测听调整以确定扬声器的串联并联只数，使其达到满意的高保真度。

由此可见，选用各种不同的扬声器，不同的级数N以及不同的每一级并联扬声器的只数M，就可制作出各种不同的高品质音响***的音箱，即箱式、屏风式及墙式音响装置。箱式音响装置与通常音箱相似;屏风式音响装置，特征是外观为屏风状，每声道扬声器总数约数百只，可承受数百瓦之连续功率（RMS）;墙式音响装置，特征是外观为墙状，每声道扬声器总数在数百只到数千只之间，可承受高达数千瓦的连续功率（RMS）。屏风式或墙式音响装置中为数众多的扬声器密集地排列在屏风面板上或墙面上，因而这些为数众多的扬声器振动时产生的是平面波，即屏风式或墙式音响装置为我们提供了平面声源，这更能逼真地再现午台音场。这一特点是以点声源为特征的传统音响装置不能比拟的。

附图为本发明的一个具体实施例的箱式扬声器阵列示意图;

如图所示，本实例中的全部扬声器均采用普通扬声器，在每只音箱体内安装25只，按有效振动直径的不同共分十级，根据上下限频率的设定及对保真度的精心调试，得出如图所示的扬声器阵列：其中

K1.1为一级，12寸，8Ω，250W，型号为Nippon扬声器一只;

K2.1～K2.2为第二级，18cm，4Ω，15W，型号为YD206-4的扬声器两只;

K3.1～K3.2为第三级，5寸，8Ω，10W，型号为YDZ120-1的扬声器两只;

K4.1～K4.2为第四级，10cm，4Ω，5W的扬声器两只;

K5.1～K5.2为第五级，5cm，8Ω，0.25W的荷花牌扬声器五只;

K6.1～K6.3为第六级，4.5cm，8Ω，3W，型号为YDG52-4的扬声器三只;

K7.1～K7.4为第七级，4.0cm，8Ω，0.25W，型号为YD40-45Hb的扬声器四只;

K8.1～K8.3为第八级，3.5cm，8Ω，0.25W，型号为YD40-45Hb的扬声器二只;1.5cm，6Ω，1W，型号为YQDG1-6E的扬声器一只;

K9.1～K9.2为第九级，1.5cm，6Ω，1W，型号为YQDG1-6E的扬声器两只;

K10.1为第十级，球顶，8Ω，50W，型号为PT-19的扬声器一只。

上述规格的扬声器安置在1220×396×232mm³的音箱箱体的板面上，板面为厚度18mm的微粒板，箱内填充18mm厚的泡沫板吸音层。经测试，单只音箱的频率范围20HZ～20KHZ，灵敏度大于100dB/W/m，静态标称阻抗为35.7Ω，最大功率100W，通过使用激光唱盘作音乐信号源，上述音箱的听觉效果毫不比一些国际名牌音箱逊色，特别是在播放音色丰富，乐器种类繁多的交响乐时，本音箱对各种乐器的还原能力非常理想，当乐曲到达高潮时，各种乐器声还清晰可辨。其频响，失真度，动态范围，瞬时反应均满足高保真音箱的指标要求，真实再现了20～20KHZ频率范围的音频。

由上述说明可见，本发明能够在以较为简单的制作技术及结构获取高保真品质的音箱方面，达到了事半功倍目的。

Claims

1、一种不需分频器的顶级高保真度(Hi-End)音响***音箱，它包括为数众多的扬声器，其特征在于音箱内的音响***中不使用分频器，N级不同频响宽度的扬声器组串联后并接在音箱音频信号的输入端即末级音频功放器的输出端，其中，每组扬声器组由相同或相近频响宽度的M只扬声器并联构成。

2、根据权利要求1所述的顶级高保真音响***音箱，其特征在于：扬声器组串联的级数N以2～50，每组并联只数M以1～1000为宜。

3、根据权利要求1、2所述的顶级高保真音响***音箱，其特征在于：可制作成以下三种类型的顶级高保真度（Hi-End）音响***音箱：

A.箱式音响装置;

B.屏风式音响装置;

C.墙式音响装置。