音箱的音腔計算方法

1、ASW計算公式 開口腔計算公式：VA = (2S x Q。)² x VAS(L) 通帶紋波系數(shù)是帶通式音箱的重要設(shè)計參數(shù)。 選取合適的封閉腔帶通Q值QB，查表得出fL和fH，用f。/Q。分別乘以這兩個系，求出音箱頻響曲線上下降3dB的兩個頻率點，要求與設(shè)計值相 符。帶通Q值越高，音箱的靈敏度越高，但通頻帶越窄；帶通Q值取得越低，音箱的靈敏度越低，但通頻帶越寬。 導相管的調(diào)振頻率fB = QB x ( f。/ Q。) 導相管長度L=(c²S/(4*3.14²*fb²*V) -0.82*S² 密封腔計算公式：VB = VAS / a 順性比a =

2、(QB² / Q。²) 1 箱體總?cè)莘e為V = VA + VB 單腔倒相式音箱計算公式 1.低頻揚聲器單元的品質(zhì)因數(shù)Q。、諧振頻率f。及等效容積VAS是決定音箱低頻響應的重要參數(shù)。 品質(zhì)因數(shù)Q。、諧振頻率f。及等效容積VAS由喇叭供應商給出，或自己根護喇叭的基本性能參數(shù)進行公式計算，在已知品質(zhì)因數(shù)Q。、諧振頻率f。的前提下計算VAS。 2.箱體容積計算公式：VB = VAS / a 箱體順性比a值可由倒相音箱設(shè)計圖表查出(91頁圖3-9)，設(shè)QL=7。也可由下面的簡表進行估算，如下表： 3.確定倒相管截面積。 4.確定導相管長度，可用公式： L=(c²S/(4*3

3、.14²*fb²*V) -0.82*S² 5.音箱的調(diào)整要點： 原則是將倒相箱的諧振頻率調(diào)整到最合適的頻率點，使音箱的低頻響應平坦。調(diào)整音箱的系統(tǒng)品質(zhì)因數(shù)，使音箱的低音深沉，聽起來即不干澀也不混濁；調(diào)整分頻網(wǎng)絡(luò)的分頻點和相位特性，使音箱各頻段的聲壓均勻，頻率響應曲線平坦。 一般的設(shè)計流程 多媒體音箱并不是簡單的將功放音箱結(jié)合到一塊，因為使用環(huán)境上的不同，所以在設(shè)計上也應該注意到這個問題。但是很少有廠家注意到這個問題，這些廠家大多只是注意到了音箱外表的美與丑，根本沒有考慮到音箱的工作環(huán)境，也就是說根本沒有進行正確的音箱設(shè)計，所以其音質(zhì)平平也就不足為奇了。有關(guān)這個問題

4、以前曾先生寫過不少文章，大家可以參看，我在此著重的談一談作為一款高質(zhì)量重放聲音的多媒體音箱的具體的設(shè)計過程，以及如何處理在設(shè)計時所遇到的問題。 一 選擇合適的單元 多媒體音箱工作狀態(tài)處于近場小環(huán)境聽音，因此決定了我們只能使用小容積箱體，選擇小口徑單元，這要求單元擁有合理的重放聲壓，以及足夠?qū)挼闹胤艓?。但從性能價格比來看，在中高檔多媒體音箱中還是采用稍大一些口徑的單元為好，4.5寸的口徑可以認為是最易于做到性能價格比的一種尺寸，同時如果要生產(chǎn)高保真產(chǎn)品的話5寸是一種不錯的口徑。我覺得現(xiàn)在的多媒體音箱大都體積偏小，不過惠威的M200是一種不錯的入門產(chǎn)品。我認為現(xiàn)代多媒體音箱應該將箱體控制在4-8

5、升之間，當然還要與相關(guān)參數(shù)相配合，也就是我們常說的Thiele-Small參數(shù)一定要合適，而不是片面的夸大某一參數(shù)。 由于低音單元口徑小，所以更應該注意低頻大動態(tài)性能，因為低音單元的震動系統(tǒng)最大線性位移量即反映了揚聲器系統(tǒng)的大動態(tài)性能。如線性位移量偏小，則在高聲壓級大動態(tài)時，不但低音不能有效重放而且各種失真也會增大，特別是影響音質(zhì)的奇次諧波失真。現(xiàn)在大多數(shù)多媒體音箱的磁路設(shè)計也欠佳，磁體小，上下夾板導磁率低，對振盆控制能力低，因此而引起的非線性失真也較大。因此在現(xiàn)代多媒體音箱中的總的失真率將達到7%左右或更高。這在HI-FI看起來是不可容忍的。還有就是振盆材料，由于近年來低檔PP盆，防彈布盆，

6、玻璃纖維盆，碳纖維盆的價格日益低下，再加上外觀好，因此更多的被用在了多媒體音箱上來，但殊不知，后三種振盆的自阻尼很小，工作狀態(tài)是極難控制的，一般在中高端的某一頻率點上會產(chǎn)生很多的失真，大到不可忍受的地步，這個頻率點就是我們常說的盆分裂點。因為現(xiàn)代多媒體音箱都沒有分頻器，再加上設(shè)計不合理的箱體，是很難壓制這個分裂點的。而第一種振盆即PP盆，雖然聽起來韌性好，中頻飽滿，低頻富有彈性，但由于剛性相對較低，因而在大音量下引起的失真也較大。中頻的層次感也不是很好。而相對個性較小，較容易控制的質(zhì)量好的紙盆單元，卻很難見到有廠家應用。 就個人DIY制作而言，南京的110，150系列防磁低音，銀笛的QG4,Q

7、G5系列防磁高音單元，都是不錯的DIY選擇，要求高一點的還可以選擇惠威，發(fā)友等廠家專為多媒體音箱設(shè)計的單元。選用這些廠家的單元經(jīng)過精心設(shè)計制作后能夠得到質(zhì)量相當高的高保真多媒體音箱來。 二 根據(jù)單元確定音箱形式并設(shè)計出符合單元的箱體 其實挑選單元確定單元工作狀態(tài)是放在一起通盤考慮的，但為了讓大家對多媒體音箱的工作原理和設(shè)計過程有個系統(tǒng)的認識，我盡力而為，將他們分開，單獨羅列出來，較為程序化的介紹一下。 等選定了適合的單元后就開始根據(jù)單元的一些特性來確定讓單元工作于何種的工作環(huán)境（即音箱形式）在多媒體音箱上常見到的音箱形式有密閉箱，倒相箱以及帶通式音箱（所謂的低音炮）這里告訴大家一個較為簡便的方

8、法，根據(jù)廠家提供的fs和Qts的比值來確定單元是適合于工作在密閉箱還是倒相箱，或者是帶通式音箱。fs/Qts的比值在4080之間時是適合于制作密閉箱的。而當這個比值在80120之間的時候這個單元更適合于制作倒相箱，制作帶通式音箱主要要求較低的Qts（約0.3-0.4之間）較小的等效容積Vb以及較低的諧振頻率fs，為了保證有足夠的聲壓還要求單元擁有足夠高的聲壓及線性位移能力。 設(shè)計密閉箱 當揚聲器單元裝入箱體后，由于箱體內(nèi)部的空氣與外部隔絕，揚聲器在工作時箱體內(nèi)的 空氣會給單元增加一個額外的阻尼，這個阻尼會使箱體諧振頻率升高，但換來的是清晰而深沉的低音，速度上感覺也要比倒相箱要快一些。 在多媒體

9、音箱中使用密閉箱的形式，主要是應用于X.1的多聲道系統(tǒng)中的衛(wèi)星箱中。因為衛(wèi)星箱不要求有很低的低頻下限，這樣箱體就可以做的很小，以節(jié)約成本。當然，用專門開發(fā)的單元安裝在合理的密閉箱中，也可以做出很優(yōu)秀的音箱來，例如在HI-FI界擁有悠久歷史的LS3/5A就是一例，體積很小，但聲音優(yōu)美。由于密閉箱擁有能夠嚴格的控制低頻響應和瞬態(tài)特性，以及相對較容易獲得正確的箱體參數(shù)，所以密閉箱最適合于DIY的制作，特別是初學者。 設(shè)計音箱有很多種方法這里就簡單的介紹一種，以供讀者參考。其它的設(shè)計程序請讀者參考有關(guān)資料。 首先，要設(shè)計一款密閉箱需要知道以下幾個揚聲器的參數(shù)：揚聲器的諧振頻率fs，揚聲器的系統(tǒng)總Q值Q

10、ts，揚聲器的等效容積Vas。接下來我們要確定合適的密閉箱的諧振頻率fc，一般說來fc大約比fs高1.2到2倍（在這里不要貪心呀，這個比值越低音箱的低頻下限也越低，當然音箱的體積也要幾何級的增大）確定fc后就可以計算出整個系統(tǒng)的聲順比a（a=(fc/fs)(fc/fs)-1）根據(jù)聲順比我們就可以求得密閉箱的箱體體積Vb（Vb=Vas/a）最后確定音箱的箱體尺寸就可以了，當然并非音箱的長，寬，高可以任意取值，因為揚聲器后面輻射出的聲波會在箱體內(nèi)部多次反射，當音箱的某一邊長度等于聲波波長的1/2倍或是整數(shù)倍時，箱體就會在這一頻率點產(chǎn)生駐波，當大量駐波集中到某一頻率時就會嚴重影響音箱的聲音回放，所以

11、需要使整個駐波均勻的分布在整個頻帶內(nèi)。比較理想的箱體尺寸比例是7：5：3或7：5：2。 需要注意的是，在設(shè)計完箱體參數(shù)后，應該計算一下音箱的總品質(zhì)因數(shù)Qtc（Qtc=fc/fsQts）Qtc參數(shù)是影響音箱低頻表現(xiàn)的主要參數(shù)之一，它表明了音箱對振動系統(tǒng)的控制能力，一般Qtc的值應該介于0.6-1.2之間。Qtc低（小于等于0.65）音箱處于過阻尼狀態(tài)這時瞬態(tài)特性優(yōu)良，細節(jié)表現(xiàn)力好但低音稍欠缺；Qtc高（大于等于0.85）音箱處于欠阻尼狀態(tài)這時低音更為強烈，但瞬態(tài)特性很差，細節(jié)表現(xiàn)力差。Qtc適中（0.707）這時音箱擁有最佳的低頻平坦響應及延遲特性。 設(shè)計密閉箱的要點就是要密封箱體，不能使箱體出

12、現(xiàn)泄漏，這可以通過在膠接處涂抹熱融膠來達到密封的效果。箱體可以使用1.0到1.2cm的進口中密度或是國產(chǎn)高密度板材。制成的箱體還應該在內(nèi)部填充一定量的吸音棉可以起到吸收緩沖箱體內(nèi)部的駐波，調(diào)節(jié)產(chǎn)品設(shè)計偏差的作用。 設(shè)計倒相箱 倒相箱能夠利用倒相管將揚聲器背部輻射出的低頻能量反轉(zhuǎn)180度與揚聲器正面的輻射出的低頻能量同相，使有效低頻范圍內(nèi)的聲音利用率被提高，從而獲得更多更好的低頻。 倒相箱的優(yōu)點在于有效低頻范圍內(nèi)的高效率，在理箱條件下，用同樣的低音單元制作出來的倒相箱其低頻下限可以擴展至密閉箱的0.7倍左右，而在同樣的低頻響應前提下，倒相箱的箱體容積僅為密閉箱的60%左右。由于聲學效率的提高，使

13、有效范圍內(nèi)的聲音失真明顯減小并放寬了對揚聲器單元性能的要求。這也是為什么倒相箱能夠主導現(xiàn)今多媒體2.0市場的主要原因。 現(xiàn)在流行的設(shè)計倒相箱的方法有好幾種，最簡單的是查表法。查表法的基本思想是通過在倒相式音箱響應表選擇和調(diào)節(jié)有關(guān)參數(shù)來獲得某個特定期望低頻響應所需的箱體容積和調(diào)諧頻率，由于倒相式音箱擁有多種低頻響應期望，并且考慮到市售單元的特性參數(shù)，這里就不平坦響應BB4響應（表1）為期望響應來簡單的介紹一下倒相式音箱的設(shè)計流程。 首先我們根據(jù)單元的Qts值在圖表中選擇相對應的參數(shù)值，從而可以算出箱體凈容積為Vb=Vas/a，然后接著計算調(diào)諧頻率fb（fb=(fb/f0)f0）和倒相管的長度Lv

14、 （Lv=(2350DvDv)/(fbfbVb)-0.73Dv(mm)），同時還可以計算出來的還有音箱的重放頻率下限f3（f3=(f3/f0)f0）(Dv到想管的截面積） 同樣，倒相箱的制作也許要對箱體進行嚴格的密封，可以用跟密閉箱同樣的方法來對倒相箱進行處理，倒相箱內(nèi)也要填充吸引棉，但主要作用是吸收揚聲器背面的中頻段以上的能量，因為有倒相管的存在所以不可避免的有中高頻段的聲能量從倒相管內(nèi)泄漏，所以要特別注意這個問題，還有就是倒想管不要放置于箱體表面的各個對稱中心或是1/2，1/3處，會影響聲音品質(zhì)。 倒箱箱的擺放也與密閉箱稍有區(qū)別，密閉箱的擺放比較隨意，對環(huán)境要求不高；倒相箱就不同了，倒相孔

15、在前面的擺放比較容易，倒相孔在后面的一定不要貼墻擺放，而是要有一定的距離，此時音箱的低音會顯得格外溫暖，而遠離墻壁時則顯得冷艷。 帶通式音箱 帶通式音箱就是我們經(jīng)常說的低音炮。它實際上是由密閉箱和倒相箱組合而成的。因為這種音箱輻射出的低頻響應呈雙峰帶通特性，所以稱之為帶通式音箱。 由于它的特性所至，帶通式音箱特別適合于制作家庭影院系統(tǒng)中的超低頻音箱。它的特點總的來說有以下這么幾點：低音單元在fb以下的頻率時振盆位移幅度比倒相箱小，而與密閉相差不多，因此失真也就更小，而且部分失真已落入頻帶范圍之外，被箱體所濾除，因此可以提供深沉有力的低頻能量。而且用專門為帶通音箱設(shè)計的單元制作出來的音箱體積較小

16、，擺放容易。因此，在X.1系統(tǒng)中，被廣泛的應用。 由于設(shè)計帶通式音箱相當?shù)姆爆?，而且市場上很難覓到符合要求的單元，所以具體的設(shè)計過程被免去。有興趣的讀者可以參考有關(guān)書籍，或來信大家共同探討。 三 其他 箱體設(shè)計完畢，接下來該考慮的就是分頻器以及內(nèi)置功放了?，F(xiàn)代中低檔多媒體有原音箱，其絕大部分都未裝有分頻器，這在Hi-Fi界幾乎是不能容忍的。因為一個設(shè)計合理的扎實得分頻器，對一對單元起到了調(diào)整頻率曲線，分配高低音單元功率（聲功率與電功率），融合單元之間的差異，使各單元都工作在自己的最佳工作頻段內(nèi)的重要作用。 我在自己做土炮音箱時用電腦掃頻儀就曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)-國內(nèi)某些大廠名廠的4寸中低音單元，在工作于1

17、0-12.5KHz時就能聽出失真開始增大，根據(jù)原理及單元材料設(shè)計意圖，可以分析出這個失真是由防塵帽和磁路設(shè)計不當引起的，（注意只有在掃頻時才會出現(xiàn)，單聽單一頻率不會有）而且大多數(shù)單元都有中頻谷及高頻聲壓爬升的現(xiàn)象，如果不通過分頻器對單元進行校正的話，其最終重放聲音品質(zhì)會如何？ 設(shè)計分頻器要考慮到許多問題，業(yè)余條件下很難設(shè)計完成考慮全面得分頻器，而且繞制電感線圈也是一大頭疼的事情。所以推薦DIY人士選用廠家推出的配套分頻器產(chǎn)品，雖然不如專門設(shè)計的分頻器效果好，但由于是廠家推出的折衷產(chǎn)品，所以用在任何環(huán)境下效果都還不錯，沒有太大的差異。 直到現(xiàn)在為止，所有的多媒體有源音響都在使用集成電路功放，原因

18、有兩點：1，性能穩(wěn)定可靠，外圍元件簡單，組裝后無需調(diào)試即可投入使用，價格低廉，適合大批量的集成化生產(chǎn)。2，發(fā)展到現(xiàn)在，集成電路功放的性能已接近分離元件功放的性能，因此一大批名管被窮人追捧，像TDA1521A，LM3886，LM1875/6，TDA1514，TDA7296等等。其音質(zhì)要比街上一，二百元的家用功放強的多，所以絕大多數(shù)廠家也樂得其所，順其自然的采用了集成電路功放。對此我也沒什麼好說的，因為多媒體音箱有其局限性，硬要讓其使用大型分離元件功放，也是不可能的，因為從價格到維修，都會大大的提升，而音質(zhì)的提升并不如金錢的提升那樣明顯。 一般說來，現(xiàn)在絕大多數(shù)廠家在高檔音響上用的都是LM1875

19、/6芯片，從音質(zhì)到功率都已能滿足家用需求（發(fā)燒友除外） 但是，關(guān)鍵在于變壓器，這幾乎是多媒體劣聲的主要根源。在所有的多媒體音箱中，全部用的都是普通E型變壓器，E型變壓器本沒有什麼壞處（雖然現(xiàn)在都在炒環(huán)變，但E型在國外卻還有廠家在使用）但多媒體音箱廠家的的制造工藝令人擔心。 讓我們先來看一看E型變壓器的結(jié)構(gòu)，這是目前使用最為廣泛的一種變壓器。其特點是：初，次級共用一個骨架，窗口占空系數(shù)較高；鐵心散熱面積較大；鐵心可保護繞組；使之不易受到機械損傷；制作簡單。但它銅線用量大（效率低）損耗大，初次級漏感大，易受外來磁場干擾。所以當它裝到了音箱內(nèi)部時，一切惡聲皆由它引起，因為E型變壓器在工作時會產(chǎn)生很大

20、的漏磁，這個磁場會與揚聲器，功放電路產(chǎn)生相互調(diào)制，引發(fā)多種我們不需要的聲音。而且其內(nèi)部電流變化速度慢，因此在大動態(tài)時有聲音發(fā)渾，底氣不足的情況。而且所有的功放內(nèi)至電源功率都很小，大都在二十瓦左右，大的也不過五十余瓦，在這樣小的功率下，再加上損耗，實際上功放輸出的功率不足十瓦（按電源功率二十瓦算）一旦遇到大動態(tài)，強音壓時，就會因為電源供應不足，出現(xiàn)電源電壓低落，功放得不到應有的電壓，輸出功率自然要打折扣，同時因為晶體管電路的特性所至，此時會出現(xiàn)大量的削波失真，表現(xiàn)在聲音上就是不堪入耳。此時整個音響系統(tǒng)已進入嚴重的失真中。 因此在選擇有源音響時有必要知道電源質(zhì)量的好壞。 多媒體音箱的發(fā)展趨勢 多媒體音箱發(fā)展到現(xiàn)在，基本上還是很不成熟的，沒有國家規(guī)定的統(tǒng)一標準，造成質(zhì)量控制不過關(guān)（這里指的是音質(zhì)）但由于原先HIFI廠家的介入，使得原先的市場格局有了新的變化，我想以后在HIFI廠家的帶領(lǐng)下，市場會逐步規(guī)范化，多媒體音箱的總體質(zhì)量會有較大