漫谈扬声器系统（二）——失真

GMA · 发表于 2009-11-19 01:02

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扬声器系统重放过程中，出现馈入扬声器系统的电信号中所没有的频率成分称为失真，它包括谐波失真，互调失真等等。
      扬声器系统失真的原因很多，扬声器单元的材料品质，装配工艺、单元设计的合理性、箱体设计正确性以及使用是否合理等因素都会引起扬声器系统的非线性失真。
一、谐波失真
      放大器输入扬声器某一个频率的正弦波信号，扬声器系统输出的声音信号中除了原输入信号之外，同时又输出原信号中没有的二次、三次谐波声音信号，这种现象称之为谐波失真。例如放大器只是输入给扬声器系统的原信号是440HZ，但扬声器系统输出的声音信号除了440HZ的基波外，还有880 HZ（二次）、1320 HZ（三次）的声音信号，这就是谐波失真。谐波失真常用百分之多少来进行定量，如果超过3%就有听觉上的感受。扬声器系统的谐波失真主要由三个方面所造成：
1、磁气隙中沿轴向的磁感应密度不均匀，造成磁场推动音圈的力与电信号变化不成比例。
2、低音扬声器单元在大振幅时，支撑系统的折环（悬边）和定心支片（弹波）的工作已出现非线性状况。
二、互调失真
      扬声器系统中的每一个单元都要负担一个很宽的频段区域重放，而不是一个频点，既有大振幅的低频信号，也有小振幅的中高频信号，扬声器单元重放的声音信号中除了应有的低频信号基波FL和中高频基波FH之外，不但有二、三次谐波，还有FH±nFL的新的频率成份（n=1，2，3……。），这种失真称之为互调失真。磁场对音圈驱动的力满足关系式F=BLI（式中F为驱动力，B为磁场强度，L为磁场中的音圈线长），磁气隙内的磁场强度B是均匀的，但气隙之外是非均匀区域，由于磁场强度B沿轴向为不均匀，音圈在运动时将造成机电转换系数（即BL值）的变化。低频信号的大振幅周期地改变机电转换系数，此周期远大于高频信号周期，使得高频信号的振幅受到低频信号的调制，从而出现互调失真。
三、分谐波失真
      理想的扬声器单元纸盆应该是刚性的，保持活塞状运动，但实际上受材料本身制约，这种刚性是有限的。在低频段的重放时，音圈受到较大的电动力推动，在纵向力的作用下纸盆的母线会产生弯曲变形，也就是常说的一种分割振动，使得纸盆局部的声波幅射与理想的幅射不一致而造成失真，这种失真叫做分谐波失真。
四、瞬态失真
      扬声器系统阶跃特性和延迟这二个指标就是指瞬态。所谓瞬态失真是指扬声器单元的振动系统跟不上快速变化的电信号，当出现电信号时振动系统的响应慢了一些，当电信号终止时，振动系统不能立刻静止下来，在这种状态下扬声器系统不能准确重放急促变化的音乐。
五、其它失真
      分频电路设计不合理也能造成失真，例如吸峰回路的Q值，高低音单元双功率区的调制，相位等。
六、平衡度
扬声器系统的重放最重要的一点就是平衡与否，倘若听感上不平衡，也就说明重放的声音中各频段声压比例与馈入扬声器系统电信号中各频段电平高低不成比例，这其实也是一种失真，造成这种失真是由分频器、箱体、倒相管、单元分布设计不合理等因素所造成的。一般只把非线性失真称为失真，将重放的不平衡也称为"失真"是笔者的理解，个人认为凡是不忠实于原信号的重播都是“失真”。

[ 本帖最后由 GMA 于 2009-11-19 01:05 编辑 ]