低音炮作為AV系統(tǒng)中核心的配置，現(xiàn)在已經(jīng)被越來(lái)越多的燒友所共識(shí)。有些燒友在低音炮上的預(yù)算甚至超過(guò)了總預(yù)算的50%，可以見(jiàn)其對(duì)低音炮的推崇備至。本文將配合實(shí)踐來(lái)深一步的講述低音炮的基本原理。希望和大家一起溫故而知新。現(xiàn)對(duì)2017年低音炮技術(shù)特點(diǎn)分析。

　　低音炮的形式主要分為兩種，一種是密閉炮，一種是倒相炮。其它的形式都是這兩種形式的等效變形或者組合。如另外兩款常見(jiàn)形式——無(wú)源輻射器和帶通箱。

　　密閉炮是常見(jiàn)的一種炮，因?yàn)樗O(shè)計(jì)成本低，對(duì)喇叭參數(shù)的要求不高。密閉炮的原理很簡(jiǎn)單，就是用箱子把喇叭的前后兩個(gè)輻射面隔開(kāi)，在箱體內(nèi)填充適當(dāng)?shù)奈舨牧?，把喇叭后面的聲輻射全部吸收，?lái)阻止低頻擾射，從而提高低頻段的聲壓。

　　密閉炮有兩種基本結(jié)構(gòu)，就是AS(氣墊式)以及IB(無(wú)限大障板式)。區(qū)別在于箱體相對(duì)的大小。具體量化是根據(jù)α的大小來(lái)劃分的，α是喇叭等效容積與箱體實(shí)際容積的比值。α大于3是氣墊式，小于3則是無(wú)限大障板式，也就是氣墊式的箱體小于無(wú)限大障板式的箱體。由于氣墊式低音炮的截止頻率F3較高，箱體相對(duì)又小，所以在低音炮領(lǐng)域，應(yīng)用的不如無(wú)限大障板廣泛。

　　在音箱領(lǐng)域有人做過(guò)實(shí)驗(yàn)，在20平方聽(tīng)音室中，為了產(chǎn)生105dB的聲壓級(jí)，當(dāng)截止頻率F3為40HZ、規(guī)定的二次諧波失真為3%時(shí)，密閉箱的體積至少要65L。但是很多人也包括很多媒體，在描述密閉炮時(shí)，不管什么結(jié)構(gòu)經(jīng)常喜歡用氣墊二字，這是一個(gè)人云亦云式的錯(cuò)誤。舉個(gè)例子，一個(gè)12寸的密閉炮的低頻截止頻率F3為25hz，如果是氣墊式的話(huà)，那喇叭的共振頻率就要為13hz左右，這樣的喇叭很難被使用。而無(wú)限大障板式的低音炮由于F3可以做的相對(duì)較低，所以應(yīng)用很廣泛。

　　2016-2021年中國(guó)低音炮音箱行業(yè)市場(chǎng)供需前景預(yù)測(cè)深度研究報(bào)告表明，一些密閉炮利用喇叭自身的性能，就可以獲得不錯(cuò)的低頻下潛，例如MK;一些密閉炮則由于箱體較小的原因，需要EQ對(duì)低頻段加以補(bǔ)償來(lái)獲得足夠的聲壓，例如Revel。但是加了EQ會(huì)導(dǎo)致喇叭的振幅加大，而帶來(lái)額外的非線(xiàn)性失真，另外EQ也會(huì)改變低頻的滾降曲線(xiàn)，使瞬態(tài)變差等等。只是由于人耳對(duì)超低頻失真的容忍度很大，所以造成了這種影響并不是很明顯，這也是很多低音炮廠(chǎng)家經(jīng)常用到的一個(gè)原理。

　　密閉炮的優(yōu)點(diǎn)是瞬態(tài)特性好，在同等F3下低頻更加豐滿(mǎn)，量感更足。與主箱容易融合，優(yōu)秀的密閉炮在聽(tīng)交響樂(lè)時(shí)會(huì)有很不錯(cuò)的表現(xiàn)。

　　缺點(diǎn)是效率差，對(duì)箱體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度要求高，要求功放板要有較大的功率余量，由于在F3附近喇叭的振幅最大，所以在F3及半個(gè)倍頻程處失真較大。

　　來(lái)看一個(gè)實(shí)例，低音炮是MK的一款密閉炮，從曲線(xiàn)上可以看出在低頻段聲壓上升曲線(xiàn)比較緩慢，這是密閉炮的典型特點(diǎn)。

　　接著來(lái)看一下失真曲線(xiàn)，可以明顯看到在F3處失真是很大的，隨著頻率的上升，失真隨之減少。在50HZ以下失真小于20%人耳都不易查覺(jué)，所以這款炮算是一款合格的低音炮。

　　再來(lái)看威力登的一款密閉炮，這款炮的失真就明顯的比MK要好得多。但是和同價(jià)位的倒箱炮來(lái)比，20HZ以上的頻率失真還是太大了。

　　對(duì)于密閉炮來(lái)講，我們要清醒的認(rèn)識(shí)。在F3附近頻率的聲壓廠(chǎng)家吹得越大，失真也越大，特別是平價(jià)炮，失真曲線(xiàn)慘不忍睹。 倒箱炮是最常見(jiàn)的一種，特別是在多媒體領(lǐng)域，幾乎是清一色的倒箱炮。這是由于倒箱炮與密閉炮相比，在箱體容積接近的情況下，可以獲得更低的F3。由于利用了揚(yáng)聲器后面的聲輻射，所以發(fā)聲的效率也要比密閉炮高出不少。一般來(lái)說(shuō)，同款喇叭做出的炮理論上倒箱結(jié)構(gòu)要比密閉結(jié)構(gòu)高出3dB的聲壓。另外在低頻F3處的聲壓主要以倒相管為主，所以F3處的非線(xiàn)性失真要遠(yuǎn)小于同規(guī)格的密閉炮。

　　我們來(lái)看一下倒箱炮的工作情況，主要分為三個(gè)階段。

　　第一種情況：當(dāng)信號(hào)頻率F

　　第二種情況：當(dāng)信號(hào)頻率F=Fb時(shí)，引發(fā)亥姆霍茲共振。錐盆的輻射振幅大大減弱，聲壓主要由倒相管口輻射，所以，此時(shí)喇叭的諧波失真大大減小了。但由于以管道輻射為主，使倒相炮的瞬態(tài)響應(yīng)比密閉炮稍差(因?yàn)樵谛盘?hào)結(jié)束后，要過(guò)30-40ms，管道才停止發(fā)聲)。正因?yàn)樵跁r(shí)，倒相炮會(huì)以管道輻射為主，所以倒相管的開(kāi)口面積以及形狀對(duì)低頻的影響就顯得尤為重要。

　　第三種情況：當(dāng)信號(hào)頻率F>Fb時(shí)，錐盆與倒相管是同相輻射，效率提高。一般在F>2Fb時(shí)，增強(qiáng)作用會(huì)明顯減弱。此時(shí)，信號(hào)頻率提高了，波長(zhǎng)變短，管道輻射將越來(lái)越不明顯;此外，錐盆往后輻射的聲波也大部分被箱內(nèi)的吸音材料吸收了。

　　所以，倒相炮實(shí)質(zhì)上是使頻段的聲壓增加及處揚(yáng)聲器諧波失真減少。 通過(guò)以上分析，可以明顯的看到，倒箱管在整個(gè)炮的工作系統(tǒng)中占有相當(dāng)高的地位。倒相管的開(kāi)口形狀、面積與fb這個(gè)頻段的表現(xiàn)息息相關(guān)。我個(gè)人認(rèn)為，對(duì)于低音炮來(lái)講，倒箱管的開(kāi)口面積最小要為喇叭有效輻射面積SD的25%，優(yōu)秀的低音炮開(kāi)口面積應(yīng)該在SD的35%以上。還有很重要的就是開(kāi)口形狀，根據(jù)流體力學(xué)，在容器開(kāi)口管道內(nèi)流動(dòng)的液體(空氣在自由空間內(nèi)低速流動(dòng)時(shí)與液體有著相似的特性，低速是指流動(dòng)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于聲速)受壓縮所損失的能量，與管道的開(kāi)口形狀以及位置有著密切的關(guān)系。

　　管道開(kāi)口處受壓縮而損失的能量He=Ke*V2/2G，Ke是損失系數(shù)，可以看到圖3的損失系數(shù)最大，原理由于篇幅所限就不多說(shuō)了。結(jié)論大家都耳熟能詳，就是倒箱管的開(kāi)口處要圓滑，最好呈喇叭狀。

　　具體來(lái)看下面的實(shí)例，這是一款SVS的倒箱炮?？梢钥吹剿那€(xiàn)上升得比較快的，這是典型的倒箱炮的曲線(xiàn)。

　　接著來(lái)看一下它的失真曲線(xiàn)，可以很明顯的看到低頻F3處失真非常小，在F3-2F3之間的失真有些稍大，這是由于倒箱管所引起的失真，由于失真度很小，所以這是一款相當(dāng)不錯(cuò)的低音炮。

　　再來(lái)看它的另外一款更高檔的倒箱炮的失真曲線(xiàn)，可以看到由于倒箱管設(shè)計(jì)得相當(dāng)合理，所以在F3-2F3處的失真非常小，可以說(shuō)是一款頂級(jí)的倒箱炮。

　　倒箱炮的優(yōu)點(diǎn)是低頻F3下潛較深，低頻更有力度，效率高、低頻失真小。缺點(diǎn)是瞬態(tài)特性稍差，設(shè)計(jì)的難度相對(duì)較高，對(duì)喇叭的參數(shù)要求嚴(yán)格。 無(wú)源輻射器其實(shí)是倒箱管的一種變形，它的特性原理與倒箱炮是很相似的。優(yōu)點(diǎn)是杜絕了倒箱管帶來(lái)的聲壓縮而產(chǎn)生的失真，缺點(diǎn)是瞬態(tài)特性要比倒箱炮要差。倒箱炮是通過(guò)調(diào)節(jié)倒箱管的口徑和長(zhǎng)度來(lái)改善低頻。而無(wú)源輻射器是通過(guò)調(diào)整輻射器的重量來(lái)改善低頻，世界上做得最好的無(wú)源輻射器廠(chǎng)家是美國(guó)的POLK AUDIO，在國(guó)內(nèi)知名度最高的是驕陽(yáng)。下面我們就以驕陽(yáng)為例來(lái)探討一下。

　　驕陽(yáng)炮素以小體積大聲壓低下潛著稱(chēng)，它是怎么實(shí)現(xiàn)的呢?這一部分要?dú)w功于無(wú)源輻射器的先天優(yōu)勢(shì)，在倒箱炮的設(shè)計(jì)中，我們知道F3以及開(kāi)口管道面積不變的情況下，箱體越小倒箱管就越長(zhǎng)，長(zhǎng)度與箱體縮小比例的倒數(shù)成正比。但倒箱管的長(zhǎng)度是有限制的，不能大于FB處波長(zhǎng)的1/12之一，但像驕陽(yáng)這么小的箱體，要保證足夠的開(kāi)口面積與低頻下潛，倒箱管將會(huì)長(zhǎng)達(dá)將近2米，甚至?xí)L(zhǎng)，這顯然是不能使用。不過(guò)無(wú)源輻射器解決了這個(gè)問(wèn)題，前面說(shuō)過(guò)它只用增加輻射器的重量就可以改善低頻的下潛，當(dāng)然前提是主動(dòng)喇叭要有足夠的驅(qū)動(dòng)力。

　　看一下它的曲線(xiàn)，很明顯低頻的上升速率要比倒相箱陡，這就是無(wú)源輻射器的典型曲線(xiàn)。

　　再看下它的失真曲線(xiàn)，由于箱體過(guò)小所以在低頻處的失真比同等級(jí)的倒相炮要大許多。

　　無(wú)源輻射器的優(yōu)點(diǎn)是沒(méi)有風(fēng)噪的干擾，低頻較倒相炮豐滿(mǎn)，低頻可以潛的更深。缺點(diǎn)是瞬態(tài)特性稍差。

　　另外驕陽(yáng)低音炮有個(gè)很有意思的特點(diǎn)，就是在大動(dòng)態(tài)的時(shí)候會(huì)跳著移動(dòng)，這是因?yàn)樗闹魍苿?dòng)喇叭與無(wú)源輻射器是以對(duì)稱(chēng)形式分布在箱體的兩個(gè)面上。

　　由于主推動(dòng)喇叭和輻射器是同向運(yùn)動(dòng)，同時(shí)兩個(gè)錐盆的重量也不一致，這樣在大動(dòng)態(tài)時(shí)作用在一條直線(xiàn)上的兩個(gè)作用力點(diǎn)的動(dòng)量不一樣，就使動(dòng)量大的那個(gè)點(diǎn)要先翹起來(lái)，所以就形成了跳躍。當(dāng)然，驕陽(yáng)炮跳躍的前提是大質(zhì)量錐盆和小質(zhì)量箱體。

　　帶通箱是密閉炮與倒相炮的結(jié)合，最簡(jiǎn)單的是兩腔四階帶通低音炮，其它的還有三腔、四腔、五腔的。

　　帶通低音炮做的比較好的就是BOSE，通過(guò)復(fù)雜的設(shè)計(jì)可以使兩只6.5寸低音發(fā)出不錯(cuò)的低頻效果，但由于腔室太多，所以瞬態(tài)特性差。

　　由于帶通低音炮并非主流，10寸以上的炮很少見(jiàn)，大多應(yīng)用于多媒體領(lǐng)域，所以就不做太多的探討。

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