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标题: 为什么会有号角喇叭 [打印本页]

作者: LoveVideo 时间: 2018-7-25 13:51
标题: 为什么会有号角喇叭
　　相信大家都做过一个有趣的实验，用厚纸板卷成头大尾小的圆锥状，然后把嘴靠在纸筒的锥部喊话，结果发生了一个很有趣的现象：那就是面对纸筒的直线位置，听到的讲话的音量变大了、变清楚了。
　　为什么会有号角?

　　这个现象大家都习以为常，自然而然地把它视为常识的一部分，并且实际运用于生活当中。例如我们隔远喊人，一定会很自然地把双手靠拢在嘴巴上形成号角，这样可以让自己的声音显得更雄壮些、对面的人听得更清楚些。就是因为利用了这个简单的物理原理，不但可以让声音传得更远，而且可以让号角投射的方位声音更集中，音量更大些，这就是号角最基本的好处。

　　其实前人早就掌握了号角的好处，发明大王“爱迪生”就把他生产的留声机，用固定在发声振膜上的竹针从蜡筒的刻纹上拾取声音信号，振动传导到小小的振膜，在没有加装号角的情况下，把耳朵靠在振膜旁才能听到叽叽喳喳的微小声音，这时往振膜外套上一个号角的话，音量立即就剧增了几十倍，不但音量大了，还扩展了频宽，让整个房间充满音乐。因此，我们现在见到那些古老的留声机的那些大喇叭，就是号角。

　　而在电声扩音的年代，首先将号角技术运用到商品化的是美国音箱设计师 Paul Klipsch，他被誉为号角喇叭的研发先驱。他的试验表明，喇叭单元加上合适的号角之后，由于空气压力的阻抗匹配良好，因此可以使得发声的效率大为提升10倍甚至50倍之多，这样就意味着要达到相同的声音压，使用号角技术可以大大降低喇叭单元振膜的振幅，相对之下喇叭单元在小振幅运动中可以获得更低的失真、更线性的表现。
　　就片面的音响特性而言，使用号角就是提高最大音压的上限，降低失真，增加动态范围，以及控制声音的扩散角度，对使用小功率电子管功放的用家而言，由于号角喇叭的效率普遍都很高，因此只需几W输出的电子管功放，如 300B、2A3 等等，同样能够享受到爆棚音乐聆赏的乐趣，这就是号角喇叭至今依然受到音响迷欢迎的最主要原因之一。
　　低音号角遇到的问题
　　虽然知道了号角有增加效率以及降低失真的优点，不过号角的长度以及开口大小，密切关系着号角的声音特性。要详细说明号角展开时的数学方程式是非常艰深且困难的，因为需要运用大量的指数式运算，对于一般读者和玩家而言，只需了解号角的基本原理就足够了。

　　首先，号角开口的大小面积，影响着号角能够产生的最低频率截止点，简单说：号角的开口面积越大，所能重播的频率下限延伸得越低。这个数值大约是多少呢?延伸至35Hz 时的开口面积，大约是一张标准办公桌的桌面大小;
　　如果要设计一个延伸至 28Hz 的号角，开口的面积就要暴增至一辆大货车车头那么大了。开口这么大显然制造和使用都是不现实，那是否可以把号角展开的角度加大些呢?当然并没有这么简单，因为这又会涉及到另一个问题，那就是号角的展开角度是要公式计算的，依照不同形式号角的特性，基本的公式是一个指数方程式，抛物线方程式或是混合的双曲线方程式，配合单元机械特性的不同，分别在方程式中加入不同的系数而成，利用公式计算出来的数据显示一个号角的展开原则。

　　以能够产生球面波的号角方程式而言，从单元发声的振膜位置开始算起(通常称为号角的喉部)，每增加单位距离，号角的截面积就会成指数性的增速，指数的特性就是这样，开始的时候数值增加的速率很慢，但是越接近到后面，数值增加的速度就越来越快，最后几乎呈直线上升向无限大发展，这就是指数的特性。
　　基于此，因为号角每增加单位长度，其号角的截面积就会呈指数性增加，所以通常见到的号角形状，越接近单元的喉部就呈细长缓慢展开的样子，而开口的部分就和喇叭花瓣一样快速弯曲展开，所以大家别自以为聪明要亲自动手为单元加上号角，没有经过精密计算的号角，其频率响应，扩散波形，扩散角度等参数都难以达到理想的状态。

　　如此一来，号角展开的弧度无疑要公式精确计算，加上延伸够低的低音号角体积十分巨大，大到家居根本无法安放，所以从很多媒体上看到那些超级号角玩家，其低音号角不是从聆听室的后墙穿墙而来，就是像鹦鹉螺或低音大号般，把号角管路卷起来。音响发烧过头的玩家如果聆听室无法施展“隔壁穿墙术”，当然唯有把整只长度超过两层楼的号角吊起来，从三楼向下一直延伸到一楼的聆听室。
　　高音号角和低音单元的效率协调
　　大部分号角喇叭迁就于体积限制，折中采用两路设计，其中中高音使用纯号角设计，而低音部分则使用大尺寸的高效率传统单元取代，因为中高音号角喇叭的效率十分高，动辄能达到110dB 的超高灵敏度，相较之下低音单元就无法与中高音单元取得效率上的协调，解决之道就是刻意通过分频器压低高音的输出，以求和低音取得平衡。
　　设计中普遍的做法大概有三种：
　　一是在中高音号角上串联一个低阻抗的无感电阻，通过增加负载阻抗的方式，达到降低单元效率的目的，但是，在喇叭单元上串联电阻的做法并不纯粹，因为单元的阻抗特性是集合机械和电气性能的综合阻抗，串上电阻只能片面的降低效率，整体的声音表现都将受制于电阻的性能而受到严重的破坏。
　　另一种比较讲究的方法，是在分音器的高音输出部分，加入一个号角专用的降压变压器，同样达到降低号角单元效率的目的。
　　而最佳的做法，是采用主动式电子分音的方式，如此一来不但不必添加额外的元件影响音质，还可以通过电子分音自由调整分频点、相位和灵敏度的规格，从而令每路喇叭单元的衔接更平顺自然，但这种方式最大的缺点，就是需要配合电子分音的音路来配套相应数量的功放。

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