自製High-end A4監聽音箱方法

本音箱設計合理、製作簡單、性能優良，唯一的缺點是造價高昂。本文介紹的high—end A4監聽音箱麥S是R Smulders先生專門為喜歡動手製作的音響發燒友設計的(見圖1)，它使用丹can—Speak公司最新推出的High—end揚聲器單元，音質可達到同類二分頻小型音箱目前的最高水平，能滿足發燒友在狹小室內空間欣賞音樂的需要。由於箱體的面板尺寸只相當於一張A4複印紙，故取名為“A4監聽音箱”。本音箱的主要規格見表1。

一、設計及製作

由於普通家庭室．內空間不夠寬敞，要求音箱做得儘可能小巧一些，擺放在室內不致引人注意。然而，音箱的效率no與箱體容積VB和低頻-3d8滾降點f3有以下關係：

no＝kn·f33·VB

上式中，kn是箱體系數，對於設計良好的低音反射式音箱，kn＝2x10-6；對於優質的密閉式音箱則kn＝10-6。箱體容積VB的單位是l(升)，f3的單位是Hz(赫)。因此，若要減小箱體容積，就必須升高-3dB低頻滾降頻率使低頻響應變差，再不然就只好允許音箱在較低的頻率下工作。如今的大功率功放一般都具有足夠的功率富餘量，用它們驅動低頻率音箱已不成問題，因此某些精心設計的小音箱也有可能具有較寬的帶寬和較好的低頻響應。當然，箱體容積不能無限制地減小，以免超過揚聲器功率極限而燒壞音圈或增大音箱的非線性失真。

本音箱的設計者通過精心設計使小容積箱體與優良音質這兩個看起來互不相容的屬性成功地實現了恰當的兼顧。低音反射和分頻濾波器的調諧都計算得非常正確，結實的箱體無任何共振。當然，使用Scan-Speak公司的high-end驅動單元也是本音箱取得成功的重要因素之一。經試聽，本音箱的音質非常接近比它大得多的音箱，以致許多試聽者(他們看不見被試音箱)以為他們正在聆聽體積較大的音箱．

1、採用二分頻方式

兩路揚聲器系統受蔑視和嘲弄的時代已經一去不復返，四路或五路系統在曇花一現之後已經逐漸減少，許多high-end音箱製造廠家又回到了兩路或三路系統。然而，多年來音響界面臨一個問題，即兩路和三路系統相比哪個更好一些?本音箱的設計者認為，只有當全部條件都是已知時才能找到這個問題的正確答案。即便到了這一步也要記住，任何多路系統都是折衷的結果。理想的解決方案是音箱只使用一隻驅動單元，由該單元為20Hz-20kHz整個音頻範圍提供筆直的相位和頻率響應。由於目前還沒有這種理想的全音域驅動單元，迫不得已才用兩隻或三隻驅動單元來重放音頻範圍的聲音。在這些單元的分頻點上不可避免地會產生一些難以消除和補救的誤差，這正是大多數音箱生產廠家限制分頻點的數量(即限制驅動單元數量)的原因所在。

多路系統驅動單元的選用取決於重放所需的聲壓。例如，要求低音具有很高的聲壓級(SPL)，則需使用一隻口徑25cm以上的低音單元。遺憾的是，這種大口徑驅動單元具有低頻響應隆起的傾向，不宜用於1kHz以上頻率，也不宜用於兩路系統，因為目前的高音單元還不能覆蓋1kHz-20kHz頻率範圍。28mm球頂高音單元通常不能可*地重放2kH2—3kHz的聲音，19mm球頂高音單元的低端極限頻率則高達4kHz-51kHz。它們的低端頻率響應與大口徑低音單元的高端頻率響應不能實現平滑的過渡。

如果允許低音範圍的聲壓級低於100dB，則可使用一隻口徑較小的低音單元。在這樣低的聲壓級下通常難以使低頻響應下潛到50Hz以下，但本音箱使用的Scan-Speakl5cm低／中音單元在低頻下卻能產生足夠的聲輸出並能令人滿意地重放2kHz-3kHz的聲音，這樣就不必使用中音單元了。某些口徑較小的低音單元設計成能在較小的音箱中令人非常滿意的重放低音，本音箱使用的低／中音單元就是一個很好的例證。

2、驅動單元的選用

本音箱的驅動單元選用丹麥Scan-Speak公司的產品(見圖2)。該公司原本是獨立的製造廠家，幾年前被Vifa公司收購后成為Vifa公司的high-end產品分部。Scan-Speak公司的驅動單元大都是手工製作的高品質錐盆式和球頂式產品，它在上世紀八十年代推出的D2905／990000型Revelator(啟示者)高音揚聲器曾在全世界獲得很高的榮譽，被認為是市場上最好的球頂高音揚聲器之—。

本音箱使用的15w 8530K00型15cm低／中音單元也屬於“Revelator”系列，其盆架設計成適合特殊的長衝程音圈並便於氣流通過。由於不存在共振，增強的紙盆具有極好的阻尼作用而且紙盆支環具有良好的線性，該單元在同類產品中能提供最真實的重放和動態性能。

直到現在，Scan-Speak公司生產的高音單元全部是織物球頂式，只有本音箱使用的D2904／980000型28mm高音單元是該公司最新推出的鋁球頂式產品。任何球頂的聲壓頻率響應都有一系列的谷點(零點)，它們出現在聲波到達球頂頂點與邊緣之間的路徑差正好是聲波在空氣中傳播路徑的入／2倍的頻率上。結果在這些零點附近產生相位差，使軸向聲輸出朝向零點逐漸減小。

出現零點的頻率fn是球頂高度h的函數。28mm鋁球頂的h＝5mm，於是

fn＝C／入＝345／5×（10）-3＝69kHz

因此，第一個谷點出現在34.5kHz。當球頂單元由裝在邊緣的相同直徑的音圈來驅動時，第一個分裂共振出現在第一個相位零點(即本例中的34.5kHz)的附近，該頻率遠高於人的聽覺範圍。該高音單元的共振頻率較低(500Hz)，它在重放最高頻率時由一個單獨懸挂的特製擴散段來使聲音實現線性化。它的聲音非常開闊、清晰並富於細節。

3、分頻濾波器

本音箱的無源分頻濾波器為兩個驅動單元分別提供相應的高、低音頻段，它經過仔細設計使驅動單元的特性與箱體達到匹配，製作時不要輕易改變濾波器電路和驅動單元。



分頻濾波器的電路見圖3。低／中音單元的1階低通濾波部分主要由電感L1與電容C1組成，其頻響滾降率為每倍頻程6dB。網路R1-C1在高頻下對該單元(LSl)的阻抗增加起補償作用，沒有它濾波器就不能正常工作。為了盡量減小L1的內阻，該電感用直徑0．5mm的漆包銅線絞合成厚1.5mm的Tritec絞合線繞7圈製成盤狀空芯電感，其電感量為2.2mH，內阻為0．52歐。使用絞合線的另一優點是集膚效應小。

高音單元的3階高通濾波部分由C2、C3和L2組成，其頻響滾降率為每倍頻程18dB。由於兩個單元的靈敏度不相同，分壓器R1-R3使加到高音單元LS2的功率衰減5dB，以便使兩個單元的聲輸出保持一致。C2和C3對音箱的性能有很大影響，必須由高品質電容器來擔任，至少要用金屬化聚丙烯(MKP)電容器。據設計者介紹，C2最好是由一隻1pF與一隻4.7pF的錫箔式(KPSn)電容器並聯組成，C3則由兩隻並聯的10uF MKP電容器與一隻47uF KPSn電容器串聯組成。但試聽時，在裝有MKP電容器的樣品與另一個裝有KPSn電容器的樣品之間並末聽出差別。

整個濾波器的分頻頻率設計在2kHz，主要目的是在低／中頻響應與高頻響應之間實現無縫的過渡。從圖4所示的頻響特性曲線查覺不到分頻點，說明本音箱分頻濾波器的設計是成功的。由於元件數量少，分頻濾波器可裝在一塊自製的或市售的分頻濾波器印製電路板上，如圖5所示。該圖左邊的盤狀線圈就是用絞合線繞制的空芯電感L1。注意，LSl和LS2兩個驅動單元必須按圖3所示的極性進行同相連接，否則會嚴重降低音箱的性能。

4、箱體製作

本音箱的箱體製作比較簡單，只需按圖6所示將．6塊具有相應開口的箱板緊固在一起即可，無需使用加強板或支柱。高音單元裝在偏離面板中央的位置和前面板兩側倒成圓角是為了獲得正確輻射方向因而採取的措施。此外，與通常的做法相比，低音反射口不是位於前面板而是位於箱體背後。該反射口內接的出聲管可用直徑35mm、長123mm稍具錐度的聚氯乙烯塑料管製成。

為了避免箱體共振，對兩側箱板和上、下面板使用22mm厚的中密度纖維板(MDF)，前面板則使用30mm厚的MDF。6塊箱板的內表面最好全部貼上4mm厚的鉛皮(但較貴)，也可貼上相同厚度的瀝青油毛氈進行聲阻尼。在箱板開口處應仔細地將阻尼材料剪掉，以免妨礙驅動單元和出聲管的安裝。

如圖6所爾，兩個驅動單元應平齊地嵌裝在前面板上，否則頻率響應會出現若干谷點。後面板上的音箱接線板也採用相同的嵌裝方式，不過後者只是為了美觀。該接線板具有兩隻連接喇叭線的大型接線柱，如果打算採用雙線分音(bi-wir-ing)連接方式，則可選用具有四隻接線柱的音箱接線板。分頻濾波器電路板裝在箱內底板上，再用優質喇叭線把它與驅動單元和音箱接線柱連接起來。箱體外表可按各人愛好進行噴漆或貼面裝飾。

二、實測結果

為了真實而全面地了解本音箱的性能，試驗時先進行初步試聽，再進行儀器測試，最後進行仔細試聽。結果表明，儀器測試與試聽結果非常一致，一切都在意料之中，實際試聽的效果比儀器測試結果還要好一些。

本音箱的頻率特性見圖4。對其總的平坦響應和100Hz附近的少許加重不再重複說明。500Hz附近的頻率響應有少量下陷，750Hz附近有1.5dB的輕微隆起，這些瑕疵無損於實際性能。它們肯定不是低／中音單元引起的，因為該單元的頻率響應平直得像一支鉛筆。實際上它們是因前面板尺寸較小而引起的，大多數小型音箱都存在類似現象。圖4中用虛線表示的曲線是在低音反射口前面直接測得的低頻響應。該反射口調諧到40Hz，圖7的阻抗特性更清楚地表明了這點。該圖還表明本音箱的阻抗不低於7歐姆，這意味著任何適當的功放都可以驅動它。但最好使用功率儲備量大的功放，因為本音箱的靈敏度較低(距離lm處約為85。5dB／W)。

三、試聽評價

儀器測試固然重要，但音箱的使用性能只能通過仔細試聽來作出最後評價。儘管本音箱容積較小、貌不驚人，但能產生非常開放而真實的聲音，用於重放優良的現場錄音時效果更佳。它在中音和高音範圍重放的聲音細節使人聯想到靜電式音箱，低音緊實、不加渲染且下潛之深出人意料，其低頻響的-3dB點位於40Hz附近。

正如人們對優質監聽音箱所期待的那樣，本音箱不偏向任何一種音樂，它重放古典音樂、爵士樂和通俗音樂都同樣地完美、圓潤和自然。重放帕瓦羅蒂、里德、菲茨傑拉德和布賴特曼等富有特色的歌聲與重放帕爾曼的小提琴聲、古德曼的單簧管聲和威廉斯的吉他聲都一樣地真實。總之，本音箱是那種使你很快忘記試聽並完全沉浸在音樂之中的少數音箱之一。

然而必須記住，即便是性能這樣好的小型音箱，其低頻性能也存在某些局限性。不過本音箱的低頻局限性並不突出，只是在與大型音箱直接對比時才變得明顯。此時需要使用容積比本音箱大10倍的大型音箱才能顯露出低頻性能的差別。

由於低音反射口位於箱體背後，本音箱不宜直接面朝牆壁擺放。但在試聽時把它放在牆壁附近得到的效果比遠離牆壁好，此時低音格外溫暖，遠離牆壁時則聲音顯得較為冷艷。