揭开闭箱重低音之谜--锐丰

　　揭开闭箱重低音之谜

　　广州市锐丰音响股份有限公司研发中心工程师 黄瑞哲

　　要重放出重低音，对于扬声器来说是一本难念的经，虽煞费苦心，但是成功者依然寥寥无几。

　　把扬声器单元裸露地放在空气中，给它加入一个50Hz的电信号，扬声器的振膜就只能徒劳地驱动振膜前后的空气，发不出声出来。这就是声短路效应，也可以理解成声音的绕射。对于同样大小的障碍物，频率越高，绕射越差，干涉就越小。因此，存在声短路的扬声器依然能够听到中高音。

　　要避免声短路就要使扬声器边的前后隔开，一个简单的办法就是将扬声器装在一个封闭的箱子里面。这个封闭箱把扬声器前后分隔成两个互相不通气的空间，一个是无限大的箱外空间，一个是具有一定容积的箱内空间。这是一个比较理想的声学装置。它的低频下降缓慢，瞬态反应较好，但是由于扬声器后面的声音没有被直接的利用起来，导致低频灵敏度不高。为提高低频的灵敏度可以使用倒相式音箱。

　　倒相式音箱，顾名思义，亦就是把扬声器朝箱里辐射的反相声波，通过音箱的声学部件，使之在某一频段进行倒相，从而让它和扬声器朝外辐射的声波一起同相位地辐射出来。

　　除此以外，迷宫式音箱、超重低音音箱等等。可以加强加重低音效果的各种音箱设计。但是只靠扬声器振膜仍然很难获得深沉的低音，还要认真的加上各种技术措施来配合。例如:由于要能重放出丰富的低音，就得配置专用的放大器，即低音驱动能力强的放大器。这种专用的放大器也是一种妙招。

　　LAX DH1512音箱

　　本文尝试以近期推出市面的LAX DH1512音箱为例子说明其中的技术亮点。

　　LAX DH1512音箱高312mm 宽192mm 深210mm，重量：单只接近7kg，单元为一个高顺性的134mm单元，外加一个2.54mm的钛球顶单元，是一个有源封闭音箱结构。从尺寸上讲，绝对是属于小型音箱之列。而重量方面则明显偏重，据厂家介绍，该音箱的电源部分与散热是充足的，而且，音箱内部使用一种能防止沥青挥发的工艺，将沥青板黏贴在音箱的内部，以消除音箱箱体的有害振动。因此重量方面明显偏重亦属正常。

　　音箱的频率响应

　　LAX DH1512音箱最突出的亮点，就是音箱的频率响应。该音箱的频率响为40Hz-20kHz +-3dB。由于采用闭箱结构，低频的下降缓慢，实际听感上可以达到30Hz。

　　见到这样的频响曲线，这款音箱使用了EQ作均衡，将低音部分予以提升以获得良好的技术指标，厂家的工程师讲，非也，使用EQ作均衡将低音部分予以提升以获得良好的技术指标是会牺牲音响系统的动态范围的，而且失真会加大，听起来会非常别扭，倒不如不用EQ会使听觉效果上更为顺畅。原来，获得如此好的低音效果，背后是使用了

　　能获得如此好的低音效果是使用了一种叫速度反馈音频功率放大技术，这是一种针对低频扬声器的低失真扬声器驱动方法。除了要获得更好的低频响应外，还要保证失真较低。采用封闭音箱而不采用倒相音箱则是封闭音箱的低频响应下降比较平缓，而倒相音箱的下降较急速，用封闭音箱可以获得更好的听觉效果，其中的高顺性扬声器也是该音箱获收获良好听觉体验的一个关键。

　　速度反馈音频功率放大技术

　　这种技术目前是专门针对低音扬声器的一种驱动技术。为了改善上述常规超低频有源扬声器存在的缺点，早在 1961 年英国人 E.D.Boer提出了动生反馈理论，可惜很长时间没有相关的产品问世。中国电声学专家管善群教授，先后在 1964 年和 1978 年，用动生反馈理论电声学的方法在电子管放大器和晶体管放大器上作过扬声器音质改进，取得明显效果，并公开发表了两篇论文。从管教授 1978 年论文中可见，在调试到位后，低频扬声器性能得到较大的改善，如系统阻尼性能提高，系统瞬态性能得到改善，超低频段的非线性失真及频响曲线波动也有所改善。但是，这种采用电容采样的有源扬声器速度反馈电路设置调试适应能力较差，电桥交流平衡频率范围较窄，调试到位非常困难，这是由于电容容量改变起来非常不方便。在此原理的基础上，LAX DH1512音箱的速度反馈应用的是电感补偿采样的电桥电路，同样，声性能各项指标有较大提高，特别是降低了批量生产调试到位的难度。

　　速度反馈音频功率放大技术的基本方法是：采用采样电阻与采样电感动态地提取扬声器的内电动势，输入给扬声器的电信号通过电阻分压得到一个参考信号，代表内电动势的信号与参考信号送入IC进行比较，得出正比于扬声器内电动势的一个信号，该信号即是扬声器振膜的真实运动信号，将该信号反馈给主放大器，即可改善低频段的非线性失真及频响曲线的波动。

　　听了公司工程师的介绍，笔者又好奇地提问，为何这项技术诞生已经很长时间了，但鲜有相关产品问世。公司的工程师笑着回答，要用好这项技术，关键的不是速度反馈音频功率放大技术本身，而是在运用此项技术所会引起的影响音响效果的因素，这些因素会导致应用者放弃使用该技术。也就是说，如果没有办法解决此项技术所会引起的各种不良因素，这项技术是根本用不上的。这项技术难以应用在相关产品上的问题所在。

　　于是笔者再次刨根问底，这些因素用是那些呢?公司的工程师笑着回答，就是各种自激，低频的、高频的都有。涉及到原理，涉及到PCB的布线，涉及到温度的变化，简直就是在刀尖上跳舞。为验证音箱频率响应的有效性，在研发阶段分别在北京电声电视研究所，南京大学声学所，国艺检测中心进行检测，以确认数据的有效性，最终，证明设计是成功的!

　　良好相位差分频电路

　　LAX DH1512音箱除使用了速度反馈音频功率放大技术驱动低音扬声器外，分频电路所用到的技术也是一大特色。

　　由几个不同有效工作频率范围扬声器组合成的音响，一般都要用到分频器。其中，分频器的形式有无源与有源两种，即无源分频与有源分频。其中，通过分频器可将一路音源信号分频为两路或多路输出信号，并根据输出信号传输至对应的音频功率放大器，经功率放大后，驱动扬声器发声。

　　传统衡量全频域扬声器系统的性能的方式，主要是衡量全频段扬声器系统中不同频段的声音的幅频特性，并根据幅频特性考量音响的音质。因此，传统的基于分频网络设计的全频域扬声器系统，主要注重幅频特性的设计，追求全频范围幅频特征的平坦，着重避免幅频响应不平坦造成的失真。 然而，由于任何单一的扬声器都不可能完美的将声音的各个频段完整的重放出来，而传统的全频段扬声器系统设计中缺乏不同有效工作频率范围单元的相频特性的设计考量，造成不同有效工作频率范围单元的输出信号相位差较大，影响全频域扬声器系统输出信号的幅频特性以及各次谐波的相位特性，影响全频段扬声器系统的输出声音的音质。

　　LAX DH1512音箱的电子分频电路在设计之初就已经将分频器在分频点上的相位差作为一个重要的考量。一个使用RC阻容元件的分频电路是一定会产生相移的，但是经过仔细认真的设计，可以使低通滤波器与高通滤波器之间的相位差接近为零。由于功放电路有足够的带宽，相移变化可以忽略，也就是说经过分频后的信号经过功放电路放大，分别送到高音扬声器、低音扬声器接线端子的电信号的相位差接近为零，致使高音扬声器、低音扬声器重放出来的声音能够浑然一体，接近于点声源，提高两分频音响系统的声音音质水平。又由于已经将分频器在分频点上的相位差作为一个重要的考量，LAX DH 1512音箱的电子分频电路采用的是-24dB/oct斜率的分频电路，使高通滤波器与低通滤波器的带外滤除得更为干净。声音也会更好听。

　　实际的试听

　　为更好地展示LAX DH1512音箱的非凡能力，公司的工程师特意安排到公司录音室进行试听。原来在锐丰公司内还有一个供录音制作用途的录音室，除可以满足社会上的一些需求外，还供公司内部进行录音、音的对比，以提高产品的音质。为演示LAX DH1512音箱的非凡能力，首先播放的春江花月夜，只听到琵琶演奏及其出色，琴弦的声音清洗夺耳，直有大珠小珠落玉盆之妙，配上大量敲击乐器，低频深潜有劲，营造出一个又深又阔的声场。从信号的频谱显示其中部分的低频直达30Hz，而音箱能够应付自如，低音喇叭单元并没有打底现象出现，可见箱体的技术功底不容小觑!

　　LAX DH1512音箱在高频的延展上如再有所拓展，那么距离完美的扩声的重新展现，将又将走近一步了!