王正青

（瀟湘職業(yè)學(xué)院，湖南 婁底 417009）

家庭影院音箱的設(shè)計(jì)

王正青

（瀟湘職業(yè)學(xué)院，湖南 婁底 417009）

文章介紹了家庭影院的設(shè)計(jì)參數(shù)和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，特別是對超重低音箱的形式進(jìn)行了介紹，對揚(yáng)聲器的選擇方法做了重點(diǎn)介紹，對箱體的制作工藝做了推介。

家庭影院；超重低音箱；揚(yáng)聲器

家庭影院（AV，以后簡稱AV）音響系統(tǒng)比重較大，在這里對AV音響系統(tǒng)所使用音箱簡單敘述。AV音響系統(tǒng)注重營造身場的氣氛，配合畫面表現(xiàn)影片中排山倒海的氣勢，這就要求：①場定位準(zhǔn)確，聲像能隨畫面精細(xì)化準(zhǔn)確地移動(dòng)；②足夠大的功率儲(chǔ)備，能適應(yīng)大動(dòng)態(tài)的要求。

主要內(nèi)容圍繞以下方面敘述：①性能參數(shù)要求；②功率要求；③結(jié)構(gòu)裝配要求；④外觀要求。

1 AV音響系統(tǒng)性能參數(shù)

AV音響系統(tǒng)的主要性能參數(shù)：①主聲道，副聲道一般頻響應(yīng)為20～20000Hz。②左、中、右聲道的功率放大一般應(yīng)為50W以上。③環(huán)繞聲道功率放大一般不低于20W，數(shù)字環(huán)繞聲系統(tǒng)要求環(huán)繞聲道與主聲道功率一致。④信噪比應(yīng)在85dB以上。⑤失真度應(yīng)小于0.05%。⑥聲道分離度應(yīng)在35dB以上。⑦動(dòng)態(tài)范圍應(yīng)在100dB以上。

從AV音響系統(tǒng)的主要性能參數(shù)來講，單一的一只音箱難以達(dá)到20～20000Hz頻響一致，也就是說一只音箱是不能重放整個(gè)音頻的頻率范圍。于是將用不同的音箱來表現(xiàn)不同頻段：①SUBWOOFER（重低音箱）表現(xiàn)低頻段,常為40～250 Hz范圍。②SATILLITE（衛(wèi)星音箱）表現(xiàn)中，高頻段，常為200～20000Hz范圍。

2 重低音箱

在音箱系統(tǒng)中，常用的重低音箱有多種形式，如密閉式、倒相式、管道式、帶通式等，以倒相式為主流產(chǎn)品，這里僅以倒相式音箱設(shè)計(jì)中常見幾個(gè)問題說明。

倒相式音箱，箱體體積沒有特殊要求時(shí)，應(yīng)盡量選用大功率，大口徑，長沖程的超低音揚(yáng)聲器，以獲得較高的效率和較好的低音效果。

重低音箱工作在很低的頻段，而且效率往往不高，需要輸入較大的功率，容易引起箱體的振音，因此要求箱體堅(jiān)固，結(jié)實(shí)，密封性好。

（1）揚(yáng)聲器（SPEAKER DRIVER）的選擇。①揚(yáng)聲器的諧振頻率與它的質(zhì)因子比值應(yīng)滿足下式的要求FO/QCS=80～120。②揚(yáng)聲器的質(zhì)量因子QTS值應(yīng)在0.2～0.5之間，QTS值高，單元產(chǎn)生不平坦的響應(yīng)，造成頻響及瞬態(tài)響應(yīng)較差；采用QTS值低的揚(yáng)聲器，就可使用較小的倒相箱體得到重放飽滿低音的效果。③因倒相音箱的下限頻率可以接近或者低于揚(yáng)聲器的諧振頻率，因此揚(yáng)聲器的諧振頻率不須嚴(yán)格要求，諧振頻率低更好。④使用長沖程的單元可獲得更高的輸出聲壓和更低的失真。⑤在條件許可的情況下，應(yīng)采用口徑較大的低音單元，以獲得較高的效率和較低的下限頻率。

（2）倒相式音箱的調(diào)試。①箱體損耗QC值的調(diào)整。箱體損耗QC值不同，音箱的低頻響應(yīng)有不同，QC值低表示箱體密封性不好，漏氣嚴(yán)重，導(dǎo)致?lián)P聲器的輸出聲壓下降。理想的QC值為QC=7。當(dāng)輸出系統(tǒng)的實(shí)際QC值大于設(shè)計(jì)目標(biāo)時(shí)，可以減少箱內(nèi)填充物來降低系統(tǒng)的QC值；當(dāng)實(shí)際QC值小于設(shè)計(jì)目標(biāo)時(shí)，可以增加箱內(nèi)填充物來增加箱內(nèi)QC值。②箱體容積的調(diào)整。同一個(gè)揚(yáng)聲器在不同的箱體中其頻率特性不同，可以通過測出初步已確定音箱的阻抗曲線來調(diào)整箱體的容積，重新測調(diào)整音箱的阻抗曲線來調(diào)整箱體的容積，重復(fù)多次即可，最理想的就是阻抗曲線的第一個(gè)谷值與第二個(gè)谷值的阻抗值相等，第二個(gè)谷值阻抗是音箱的額定阻抗。③相管的調(diào)整。當(dāng)出現(xiàn)第一阻抗峰值遠(yuǎn)大于第二阻抗峰值時(shí)，可以增長倒相管的長度以降低倒相管的諧振頻率。阻抗曲線的阻抗谷值頻率就是倒相管的諧振頻率，如果倒相管的諧振頻率小于設(shè)計(jì)值，可將倒相管縮短達(dá)到合適的長度，反之加長倒相管以達(dá)到合適的長度。

（3）箱體的制作工藝。①箱體的外形及尺寸比例。當(dāng)確定了箱體的容積、倒相管、揚(yáng)聲器等之后,需要選擇合適的箱體內(nèi)部尺寸比例，以使駐波均勻分布，避免在某一個(gè)頻率上產(chǎn)生過強(qiáng)的駐波，一般要求箱體的長、寬、高的比例不能成整數(shù)比，如下兩種比例為較適合的比例：0.8：1.00：1.25；1.00：1.25：3.2。②箱體的材料。因?yàn)橄潴w在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)，對音質(zhì)有不利影響，要求箱體材料具有以下性能：密度大，隔音性能好；剛性大，不易變形；內(nèi)部損耗大，有利于阻尼。①箱體內(nèi)部的加固處理。箱體內(nèi)部加固是為了抑制晶體的振動(dòng)，產(chǎn)生的箱體振音的原因有如下方面：第一，由于揚(yáng)聲器箱形狀及尺寸比例不當(dāng)，所產(chǎn)生的內(nèi)部駐波所引起的激勵(lì)振蕩。②由于揚(yáng)聲器背面向箱體內(nèi)部輻射聲音，使箱體內(nèi)部聲壓變化而產(chǎn)生空氣壓力變化，從而導(dǎo)致箱體激勵(lì)振動(dòng)。③揚(yáng)聲器與箱體共振產(chǎn)生的振動(dòng)。④由于揚(yáng)聲器分頻路板，功放板等輔助器件與箱體的接合不牢固而產(chǎn)生共振。⑤箱體的氣密性不好，產(chǎn)生的振音和漏風(fēng)等現(xiàn)象。

3 SATELLITE（衛(wèi)星喇叭）

（1）揚(yáng)聲器要求。在AV音響系統(tǒng)中，低頻段均已分布到超重低音箱中，中高頻段的音頻成份均由衛(wèi)星喇叭組來體現(xiàn)。因此中高音揚(yáng)聲器應(yīng)滿足下列條件：①中高音揚(yáng)聲器的靈敏度不低于低音揚(yáng)聲器的靈敏度。②要求中高音揚(yáng)聲器的指向性要好。③中高音揚(yáng)聲器應(yīng)具有盡量高的頻率上限。④中高音揚(yáng)聲器應(yīng)有較小的失真，而且失真類型也應(yīng)一致。⑤要求中高音的瞬態(tài)特性，相位特性良好，及中高音頻的音色統(tǒng)一。

（2）音箱要求。在AV系統(tǒng)中，要求各音箱使用的揚(yáng)聲器一致，以保證重放時(shí)各聲道聲音的音色和諧統(tǒng)一。因中高頻段的音頻振膜振幅不大，功率成份所占比重較小，所以常選擇小型音箱為主，以滿足音箱小型化的趨勢。①主聲道音箱（即前置音箱）。前置音箱，應(yīng)具備以下條件：在聽感上要達(dá)到高保真的要求；具有寬闊平滑的頻率響應(yīng)，不勻均度在小于±3dB；具有較低的失真；瞬態(tài)響應(yīng)要好，音箱的解析力要高。②中置音箱。AV系統(tǒng)的中置聲道主要表現(xiàn)影片中的語言對白，大約75%的聲音信息由中置體現(xiàn)。中置音箱在聲場定位，提高對白的清晰上起到至關(guān)重要的作用，要求能承受較大的功率，音色與前置一致，要注意音箱的防磁性能。③環(huán)繞聲音箱（后置音箱）：環(huán)繞聲道是配合前方聲道形成一個(gè)逼真的包圍聲場，杜比定向邏輯環(huán)繞聲系統(tǒng)要求環(huán)繞聲道頻率范圍為100HZ～7000HZ。環(huán)繞音箱應(yīng)注意其聲場的擴(kuò)散性要好，中高音表現(xiàn)清晰。杜比數(shù)字環(huán)繞聲系統(tǒng)、DTS系統(tǒng)要求環(huán)繞聲道音箱是全頻帶的，所以環(huán)繞聲音箱也應(yīng)該頻響盡量寬，功率與前置音箱一致。

（3）音箱箱體材質(zhì)要求。常選用小型木質(zhì)、塑料等等。

（4）制作工藝要求。以塑料衛(wèi)星音箱為多，因?yàn)樗芰厦芏刃?，壁厚薄，剛性小，在中頻段易共振產(chǎn)生振音，所以接合之間的減振考慮應(yīng)為重點(diǎn)考慮對像。

［1］Bob McCarthy.音響系統(tǒng)設(shè)計(jì)與優(yōu)化［M］.北京：人民郵電出版社，2009.

［2］張慶雙.經(jīng)典音箱設(shè)計(jì)與制作300例［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社出版，2011.

［3］鞏云.音響原理與技術(shù)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社作，2007.

Design of Home Theater Speakers

WANG Zheng-qing
（Xiaoxiang Vocational College，Loudi，Hunna 417009，China）

This paper introduces the design parameters and design experience of home theater，especially overweight subwoofer.Italso introduces the selectionmethod of loudspeakerand the production processofbox.

home theater；overweightsubwoofer；speaker

TN946.7

A

2095-980X（2017）05-0109-01

2017-04-23

王正青（1961-），男，湖南婁底人，大學(xué)本科，工程師，主要研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)。