低音最强的五寸书架箱设计

y12365

低音最强的五寸书架箱
举一个书架箱的设计例子可以清楚的显示出这种新型双音盆扬声器的优缺点，书架箱合适的单元是四寸到八寸，高低音兼顾性最好的是五寸中低音，五寸单元的振膜直径不到10CM，音圈直径最大可以取75MM,当双音盆扬声器也采用75MM的双音圈时,75MM的双音圈的音圈长度和散热表面积相当于2个75MM的单音圈之和,BL值能达到150MM单音圈的水平,不同的是这种双磁隙差动双音圈的绕制方向相反,总电感比75MM的单音圈电感还小,小电感的巨大的75MM双音圈意味着更好的低音动态和瞬态。
只有直径75MM双音圈的驱动力是不可能有大的低频声压的，双音盆扬声器独特的前后双振膜设计无疑会大幅提高振动面积，当后振膜取5寸、6.5寸或8寸时与五寸的前振膜相加后约相当于6.5寸、8寸或9寸的振动面积，结果是双声道五寸书架箱的低频能达到双6.5寸、双8寸或双9寸的ASW带通超低音箱的水平，在低频上是非常令人满意的。
这种在低频方面几乎无对手的双音盆单元,它的中频是需要仔细分析的，由于只有五寸的前纸盆幅射中频，所以在指向性方面与普通的五寸没有差别，最大的不同就是8寸的后纸盆也连接在音圈骨架上,它的分割谐振区要比五寸的前纸盆更低,纸盆与其它的材料比很轻强度不高,内阻尼很好,也就是说8寸纸盆在1.5KH开始的分割谐振区是比较平滑的,它对音圈，特别是巨大的75MM双音圈所产生的不利谐振的影响不会很大,天郎的同轴低音的口径8寸,十寸单元也很大,却以纸盆的明亮中频著名,当然如果后纸盆明亮的中频谐振通过五寸的前纸盆幅射,应该也不会很差。
单75MM音圈单元已经需要巨大的功放才能推动，双75MM音圈双音盆单元推动起来却无需同样的大电流功放，因为双音圈可用双功放单独各自输入全频、低频信号，经过低通滤波器的低频功放可容易的推动一层音圈，发出巨大的低音声压。

y12365

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这种新型双音盆扬声器和新式音箱是有样品的，保证真实。在中低音方面真的是没有对手。

壮家汉

请楼主上个图看看。

y12365

我做的可不是75MM双音圈的五寸，是25MM双音圈的五寸。样品很低档，但也能说明问题。

fncliker

原帖由 y12365 于 2006-9-24 12:05 发表
这种新型双音盆扬声器和新式音箱是有样品的，保证真实。在中低音方面真的是没有对手。

本来呢，自己做点东西应该鼓励的~  不过看你这样，大约只能给四个字：夜朗自大

音响界放卫星的事多了去了，还是安心做好东西再说，好吗

[ 本帖最后由 fncliker 于 2006-9-24 14:34 编辑 ]

y12365

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原帖由 fncliker 于 2006-9-24 14:30 发表


本来呢，自己做点东西应该鼓励的~  不过看你这样，大约只能给四个字：夜朗自大

音响界放卫星的事多了去了，还是安心做好东西再说，好吗

是呀，我这个样品已做了三年多了，我正是想请教您，我那里自大呢？[s:31]
难道五寸双音盆扬声器低音可以达到9寸ASW带通式音箱的水平，是自大吗？

y12365

本人业余爱好者，欢迎专家指点
等响曲线频响系统的 ---具有密闭式音箱结构的倒相式音箱
1、        摘要
一种由双音盆扬声器构成的具有密闭式音箱结构的倒相式音箱，针对现有的倒相式音箱中高频和低频难以兼顾的问题，提供了一种新的解决方案，包括结构、原理、频响特性、设计公式。
2、新型音箱简介
    一种由双音盆扬声器构成的具有密闭式音箱结构的倒相式音箱，是一种真正兼顾中高频和低频的音箱，使用了一个名为双音盆扬声器的中低音单元。这种新式的低音单元的音圈骨架两端连接的两个低音振膜各自与箱体构成倒相式音箱和密闭式音箱，其中的倒相式音箱有一个小口径的低音振膜，具有良好的中高频特性；另一个密闭式音箱与倒相式音箱组成一个带通式音箱，通过倒相箱导声管幅射低频声波，声压特性曲线如图1所示，由倒相箱导声管幅射的声压（1）与倒相箱前纸盆声压（2）合成为双音盆扬声器声压（3），比一般倒相箱的低频声压（4）延伸更低、衰减斜率更小。
3、新型音箱的结构图
    图2是双音盆扬声器的结构图；图3是新型音箱的结构图。
  在图2所示的结构图中，扬声器振膜为前纸盆（1），后纸盆（2）。前纸盆（1）的外缘由前折环（8）支持，前纸盆（1）的中心部由前定心支片（6）支持，后纸盆（12）的缘由后折环（10）支持，后纸盆（12）的中心部由后定心支片（11）支持，双折环和双定心支片的形状使它们在纸盆振动方向易于运动，而在与之垂直的方向却具有良好的刚性。折环起封闭，阻尼和支架的作用。前纸盆（1）中心孔上的罩称为防尘罩（5），它作为振膜的一部分而工作，并起防尘作用。流有相反方向声频电流的前音圈（3）、后音圈（14）绕在音圈骨架（18）上，前纸盆（1）中心部分与音圈骨架（18）前端相粘接，后纸盆（12）中心部分与音圈骨架（18）后端相粘接。上面这些部件统称为振动系统，是扬声器极为重要的部分。
  双音盆扬声器另一个重要组成部分是供给音圈磁通的磁路。前音圈（3）位于前导磁板（19）与导磁柱（4）之间形成的磁隙中，后音圈（14）位于后导磁板（16）与导磁柱（4）之间形成的磁隙中，由磁体（17）通过前导磁板（19）、后导磁板（16）、导磁柱（4）供给磁通；导磁柱（4）与前导磁板（19）、后导磁板（16）的相对位置由导磁柱支架（13）和后盆架（9）保持。磁路和振动系统的相对位置，由前盆架（7）和后盆架（9）来保持。前音圈（3）通过柔软的后引出线（15）同焊片焊接。
  在图3所示的结构图中，双音盆扬声器的前纸盆（1）作为倒相式音箱的振膜与导声管（10）和箱体（6）构成倒相式音箱（9）。双音盆扬声器的后纸盆（7）作为密闭式音箱的振膜与固定在后盆架（8）上的具有密闭作用的后盆架外罩（2），具有向密闭式音箱（5）内传导声音作用的后盆架外罩导声管（3）和箱体（6）构成密闭式音箱（5）。倒相式音箱（9）、密闭式音箱（5）和箱体（6）上的高音单元（4） 组成一个具有密闭式音箱结构的倒相式音箱。
4、新型音箱的原理
    双音盆扬声器增加低频声压的方法是利用一个密闭音箱向倒相式音箱内幅射声波，通过导声管的调谐后增强倒相式音箱的低频声压。利用密闭式音箱阻尼和拓展导声管的幅射带宽，由于新型音箱并没有增加倒相式音箱的振膜半径，并且减小了振膜在调谐频率fb以下的振幅，所以并没有降低倒相式音箱的中高频特性。却减少了振幅失真。双音盆扬声器的双音圈和双定心支片结构，可以减小音圈电感和磁场不均匀度，增大振动系统的横向稳定性和音圈散热面积。
5、双音盆扬声器高频特性
    双音盆扬声器的后纸盆必然会通过音圈骨架对前纸盆的频响和保真度产生影响。纸盆分割谐振区低端频率ftb与环反谐振频率fra由下式给出。
    ftb=c*cosα/2π*Rb         fra=c/2πx*tanα
    式中c为纸盆声速，Rb为纸盆外半径，x为纸盆纵向长度坐标，α为半顶角。当后纸盆与前纸盆的ftb、fra相等时，双音盆扬声器的分割振动区与前纸盆的分割振动区一致；当前纸盆与后纸盆的ftb、fra不相等时，双音盆的分割振动区比单个纸盆的分割振动区展宽了，在合成的分割振动区内的正反谱振数量增加，在频响曲线上的波动值和均值要比单纸盆的变小。这种新的变化对前纸盆的益处是有可能消除其频响曲上的中频谷或扩展其高频带宽，不使后纸盆新增的谐振波动值过大的条件是1/δ*Kb*L值不能过大，其中δ为阻尼损耗系数，Kb为谐振小数，L为纸盆纵向长度L=b-a。
6、与纸盆扬声器相比，双音盆扬声器的声辐射特性
1）平坦的声压响应
    为了方便说明，前纸盆符号取fra1、md1……、后纸盆符号取fra2、md2……
    为了避免前纸盆的fra1取值过大而产生的中频声压谷值，可取后纸盆的fra2＜fra1，通过后纸盆在fra2以上出现的谐振峰来取得平坦的声压响应，其峰值高度由（mc+md1）/md2确定，在fra1后出现的谐振峰高由mc/（md1+md2）确定。式中的mc为音圈质量，md1为前纸盆质量，md2为后纸盆质量。
2）大带宽的实现
在谐振频率f0以下的低频由于低频声压增大得到更低的带宽，在高频取得大带宽的条件是有一个尽可能小的mc/（md1+md2），更大的振膜声速c1、环反谐振频率fra1，更小的半顶角α1。
3）低的效率
在f0以上的低效率是由于振动系统增加md2使质量变大造成的，但在f0附近的低音效率却随着振动面积Sd和声阻抗变大而提高。
4）宽广的指向性
宽广的指向性要求前纸盆振动半径Rb1小，音圈半径Ra小，半顶角α1小，比较大的振膜声速c1和阻尼损耗δ。
7）、具有密闭式音箱结构的倒相式音箱的设计
1）测量落实双音盆扬声器的参数：f0、m0、Vas1、Vas2，在测量f0、m0、Qts后，可用公式计算出双音盆扬声器的Vas1（倒相箱等效容积）、Vas2（密闭箱等效容积）。
Vas1=34909.14*(a1²+a2²-r²)/f0²*m0
Vas2=34909.14*(a2²-a1²)/f0²*m0
(a1、a2分别为前、后纸盆半径，r为音圈半径)
2）利用ASW音箱的公式和表格推导双音盆扬声器的设计公式
（1）确定密闭箱箱体等效Qbp值，计算fc、f3值。
fc=f0*Qbp/Qts
表1 f3/fc与Qbp的对应关系表
Qbp        0.3        0.4        0.5        0.6        0.7        0.8        0.9        1.0        1.1        1.2        1.3
f3/fc        3.04        2.12        1.55        1.21        1.01        0.90        0.83        0.79        0.76        0.74        0.72
(2) 确定倒相箱的前纸盆低频截止频率f3`；当前纸盆为五英寸时，f3`>120Hz；当前纸盆为六英寸时，f3`>100Hz；当前纸盆为八英寸时，f3`>80Hz。
（3）确定ASW音箱采用的S值
倒相箱导声管高端截止频率fh应与前纸盆低频截止频率f3`相等，以保证两者的合成的声压曲线平直，然后计算表2时所需的fhf值。
fhf=fh*Qts/f0=f3`*Qts/f0    （f3`=fh）
设定导管与前纸盆之间的声压差值Se≤10lg[（a1²+a2²-r²）/a1²]，与已确定的Qbp、fhf通过表2确定合适的S值。
表2
S=0.7  Ripple=0dB        S=0.6  Ripple=0.35dB        S=0.5  Ripple=1.25dB
Qbp        flf        fhf        Se        Qbp        flf        fhf        Se        Qbp        flf        fhf        Se
0.601        0.340        1.061        -3dB        0.662        0.339        1.295        -4dB        0.708        0.316        1.587        -6dB
0.637        0.371        1.092        -2dB        0.701        0.371        1.327        -3dB        0.750        0.347        1.619        -5dB
0.674        0.404        1.125        -1dB        0.743        0.405        1.361        -2dB        0.794        0.382        1.653        -4db
0.714        0.440        1.160        0dB        0.787        0.443        1.399        -1dB        0.841        0.419        1.690        -3dB
0.457        0.478        1.198        1dB        0.833        0.483        1.449        0db        0.891        0.459        1.730        -2dB
0.801        0.518        1.239        2dB        0.883        0.526        1.482        1dB        0.944        0.503        1.774        -1dB
（4）确定倒相箱的容积Vf（单位L）
Vf=（2S*Qts）²*Vas1
（5）确定密闭箱的容积Vr（单位L）
Vr=Vas2/[（Qbp/Qts）²-1]
(6)计算倒相箱导声管低端截止频率fl
fl=flf*f0/Qts+∆f   (flf查表2可得,∆f为前纸盆反相声波对导声管fl的修正值,约5―10Hz)
(7)求倒相箱导声管的调谐频率fb
fb=Qbp*f0/Qts
(8)求导声管的长度Lr
Lr=94250R²/fb²*Vf-1.595R   (R为导声管半径,单位为cm,Vf为倒相箱容积,单位为L)
参考文献：1、吴文波  高保真音响设计制作  电子工业出版社  2000.3
          2、[荷]弗兰科特  扬声器锥体的振动和声幅射  科学出版社  1988.2

caojy

原帖由 y12365 于 2006-9-24 12:05 发表
这种新型双音盆扬声器和新式音箱是有样品的，保证真实。在中低音方面真的是没有对手。

5寸的中音确实不错，低音没有对手有点夸大。

qqwwqq

5寸的低音要潜得深，冲程一定要大。

高手不发烧

"低音最强的五寸书架箱设计"....请教箱体深度？？？

何灏东

请发个照片参观一下.[s:21]

双音道

顶上，看看，请楼主发个图。

y12365

图没上去，介绍一下结构：二单元三分频，LC分频点：3KHZ，电子分频点70HZ
箱体：密闭箱、倒相箱各一个通过导声管连接，（类似于ASW带通箱）
单元：高音一个、中低音双音盆扬声器一个（五寸PP前音盆、六寸半后纸盆）
音圈：铝架双层双音圈，两前、两后四输入端
低通滤波器：70HZ一阶、二阶可调
功放：双路全频、低频双功放
振动系统：对称双音盆、双磁隙、双定心支片、低电感双层双音圈
高频特性：指向性相当于五寸PP盆，分割振动区相当于六寸半纸盆加五寸PP盆
低频特性：相当于八寸ASW带通箱（振膜面积为六寸半加五寸）
低频提升：+3dB---+40dB(100HZ相对1KHZ)
给大家介绍一种低音与传统纸盆扬声器有很大差别的新型双音盆扬声器，它有一个五寸的PP盆和一个六寸半的纸盆分别连接在同一音圈架的前后两端，虽然在倒相箱外只看到一个五寸的PP盆，但从倒相孔幅射的低频却包含六寸与五寸双振膜的声波，所以相当于八寸的ASW带通箱的低频声压。
双音盆扬声器五寸的PP盆指向性优异、音圈的分割谐振区综合了五寸和六寸半的特性，远强于八寸盆。
一般传统扬声器频响曲线的低端难以避免会过早衰减，双音盆扬声器则可以依靠其双振膜至少提升+3dB的低频，但对实际听感变化并不明显，为此可以用下面的方法改进驱动电路可以提升40DB的低频，因为这种新型扬声器可以绕制一种双层双音圈，分别输入全频和低频各到一层音圈，可用独立的电位器调节使合成的频响曲线接近理想的人耳等响曲线形状。
这种音圈的每一层都有双倍的散热面积，音圈架泵式气流冷却，当双层音圈的层内和层间单点多点短路时，阻抗至多变为原阻抗的1/2，不容易彻底短路，具有极高的可靠性。
尽管我所使用的原材料都是很低档的，但实际听感可以得到清晰的中频，快速的低频，如果把电子分频的低通滤波电位器拧大，有一种专业音箱的低频感，因为这是相当于八寸ASW带通箱，但轻柔的中高频绝不吵人，因为可用独立的全频电位器控制想要的响度。

[ 本帖最后由 y12365 于 2006-9-25 18:42 编辑 ]

y12365

原帖由 caojy 于 2006-9-24 21:46 发表

5寸的中音确实不错，低音没有对手有点夸大。

虽然五寸的双音盆扬声器只有五寸，但一只扬声器可以看到有两只五寸振膜连于同一音圈架前后方向上，所以它在低频是用两个振膜相加一起通过倒相管幅射的，所以它至少相当于两个五寸的低频，与常见的哑铃箱不同，它只有一个振膜幅射中频，从原理到结构与纸盆扬声器和倒相箱是不同的。

风吹柳花

与楼主类似的设计我20年前实践过。
楼主有一些概念性上的错误。事实上楼主的设计本质上是与两只扬声器背靠背装在密闭箱子里的推挽形式是一样的，不过单元是不同。

使用相同单元做推挽形式的低音驱动在几十年前就有，小日本在上实际80年代中期有些中型的书架箱就依靠此方式获得比较不错的低音，但终究经不起时间的考验。

辐射面积并不会相加，不过是通过气偶连接使施加在一个振膜面上的驱动力近似相加了。

楼主有一点概念性上的想当然的错误：
1.同一音圈上两端连接不同辐射面积和声阻抗的振膜是危险而有害的。
2.共轴双音圈上同时施加严重不同步或幅度相差过大的信号是危险而有害的。
3.楼主的思路不如切实回归到内置独立单元的ASW结构上来。