现代号角喇叭的新发展(ZT)

叶荣玉

       音响器材有三大古董：胆机、LP和号角喇叭。这些古董之所以能够存活至今，真正的原因并不在于它们的收藏价值或人们的怀旧情结，而是因为仍然有人不断地用新技术、新材料、新理念在改造它们，使它们的生命周期得以延长。今年的CES展有一些用新技术武装起来的“古董”亮相，例如VTL公司的Siegfried参考级电子管放大器和Avantgarde Acoustics公司的号角喇叭等。Avantgarde 号角喇叭有许多独到的创新之处，与传统的古董号角喇叭已有很大不同。

    在三大古董中，号角喇叭似乎是最不受国内爱好者青睐的。究其原因，既有技术和商业因素（技术难度大、门槛高，国内几乎没有厂家生产，因而缺乏宣传热情），也有心理方面的因素（过去遍布城乡的有线广播喇叭大多是号角式的，低劣的音质使号角喇叭声名狼藉，以致拖累了发烧级号角喇叭）。由于缺少推介文章，更由于当前市场上的号角喇叭大多是些只可远观而不可近玩的天价货，以致多数人对它的原理、优缺点和发展现状知之不多。笔者认为：尽管没有必要去掀起一场“号角热”，但作为一种曾经辉煌一时、至今活力尚存的音响器材，有些爱好者可能希望对它有所了解。本文将以Avantgarde公司的号角喇叭为实例，介绍一下这种喇叭的来龙去脉，供有兴趣的读者参考。

    历史的回顾
    大约在100多年前，Emil Berliner发明了机械留声机。唱针滑过唱片沟槽所产生的机械振动非常微弱，无法听到，当时又没有电子放大器，所以用一个号角把振膜的振动放大，使人耳可以听见，这就是最早的号角喇叭。此后，一些号角喇叭的先驱者如Gustavus、Webster、Klipsch和Voigt花费了数十年的时间探索号角技术的基本规律。1926年，Paul Voigt首次向英国专利局提交了tractrix号角的专利申请。

    此后就开始了号角喇叭的黄金时期。那时的电子管功放输出功率很小，必须使用高效率的喇叭与之配合，于是号角喇叭成为一时之盛。著名的经典产品有Altec Lansing设计的The Voice of the Theatre、Paul Klipsch的Klipschorn、Jensen公司的Imperial Hyphex Horns、Paul Voigt的Voigt Domestic Corner Horn以及英国Lowther公司的Acousta和Audiovector等。

    1925年，Kellog和Rice发明了动圈式喇叭，当时把这种喇叭称为“没有号角的喇叭”，但在相当长的一段时间里，号角喇叭仍然居于优势地位。直到1947年，贝尔实验室的Bardeen、Brattain和Shockley发明了晶体管。由于晶体管可以获得更大的输出功率，高效率的喇叭已经不再是不可缺少的必要条件，随着电子管的衰落，号角喇叭也日益衰落了。但即使在今天，仍然有一部分人认为：高效率并不是号角喇叭的唯一优点，它具有一些其它扬声系统不具备的独特优点，仍然有存在的理由，并坚持不断地推出新产品。

    号角式扬声器所运用的是最基本的物理概念，它的工作原理正好与我们的耳朵相反。外耳道的直径是从外向里逐渐缩小的，声压也会随之逐渐增加。这种结构可以帮助我们听到更细微的声音。耳聋助听器发明之前，听力不佳的人曾经把一个号角放在耳朵上以放大声音，这就是最原始的助听器。基于同样原理，用两只手掌放在耳朵旁边，也可以提高听力。

    穴居的原始人就已经懂得：用手围成一圈放在嘴上，声音可以传得更远。古希腊和古罗马人对此有了更深刻的了解，他们的半圆形剧场实际上就是一个庞大的号角：舞台相当于号角的喉部，演员相当于振膜。在这样的剧场里，即使坐在剧场的最后一排（与舞台相距113米），也可以清晰地听到演员的轻声细语。在中国，天坛的寰丘和回音壁也利用了同样的原理，制造出奇妙宏伟的声音效果。

     号角喇叭的声音是由安装在号角喉部的振膜产生的。振膜在工作时需要克服因号角形状而增高的空气压力，所以在相同功率的驱动下，安装在号角上的振膜的振幅会比安装在音箱里时小，减小的程度取决于号角的尺寸和形状。由此，我们可以推导出这样一个命题：振膜的振幅减小得越多，声音的强度就越高。


     这个命题似乎是矛盾的，因为我们通常认为振幅越大，声音就越大。但这是一种误解。利用能量守恒定理可以说明这个问题：施加在喇叭单元上的电能将等于辐射的声波所携带的能量与因摩擦而造成的能量损失（会转换成热量）之和。运动部件的行程变短时，这些部件与空气摩擦而造成的能量损失会降低，更多的能量将被转换成有效的声能，或者说，号角所产生的机械阻力会提高电－声转换的效率。对于高效的能量转化机构来说，高的机械阻力是必不可少的条件。这就好像是一个赛跑运动员，把他穿着平底的皮鞋在光滑的跑道上时的情况和穿着钉鞋在正式跑道上的情况相比，后者的能量转换效率显然更高。

    除了能提高效率之外，行程变短的另一个好处是使瞬态响应得到改善。与安装在音箱中的喇叭相比，号角喇叭的行程会减小到无号角时的1/10，运动速度则将因之而增加10倍。如果要在相同的时间内从静止状态启动而达到这一速度，加速度也必须增加10倍，其结果是所吸收的能量将增加100倍。

    因此，号角喇叭具有非常快速的瞬态响应，它所驱动的空气几乎没有惯性，这种快速启动和刹车能力是非号角喇叭无法实现的。当驱动信号过去之后，振膜会极其迅速地恢复中立位置，讨厌的残余振荡可以得到有效的抑制。因此，号角喇叭的解析力特别好，音乐细节特别丰富。

    指数号角与球形号角
    号角的形状是非常重要的，必须通过复杂的数学计算得到，不同的形状和长度会造成不同的声音。即使形状微小的变化，也会使声音有明显的变化。我们可以想一想乐器中的小号和圆号，正是它们的形状和长度造成了各自不同的音色。号角喇叭的设计目标则正好相反：它所产生的声音必须是平衡的、没有失真、没有个性的。
号角的形状有许多种，过去主要有指数形、抛物线形、双曲线形等，其中最普遍的是指数号角。这种号角早在上世纪20年代就出现了，此后曾长期占据主导地位。但Avantgard认为：指数号角的理论基础是错误的，会引起严重的声染色。关于这个问题的理论推导比较复杂，涉及到一些难懂的概念，在此就不详述了。

    该公司认为球形号角是最优越的。从外观上看，当频率响应范围相同时，球形号角的开口比较大，长度比较短。指数号角的开口约为90°，球形号角则扩展到180°。这种号角不仅可以避免指数号角的声染色问题，而且低频响应特性也优于指数号角，由左上图可以看出：在低端截止频率（f0）附近，指数号角的频响曲线有许多峰和谷，而球形号角的响应曲线则是比较理想的。

    此外，球形号角的指向特性也优于指数号角。从左下图可以看出：指数号角在高频段发生了集束效应，而球形号角则没有。

      CDC声学分频器
     LC分频器的设计一直是一个令人头痛的问题：理论计算的数值并不可靠，每个系统都必须经过小心的、多半是凭经验的调整。这是一个非常复杂而且费时的过程。

     选择滤波器的类型和阶数也是很困难的。在常用的滤波器中，切比雪夫（Chebyshev）滤波器的滤波效率最高，脉冲响应却是最差的。贝塞尔（Bessel）滤波器的脉冲响应和相位特性是最好的，但在转折频率区的效率是最差的。巴特沃斯（Butterworth）滤波器则是两者的折衷，它的滤波效率和脉冲响应均居于其它两者之间。

随着滤波器滚降特性的不同（主要取决于滤波器的阶数）和滤波器类型的差别，会出现不同的交叠曲线，这就意味着喇叭单元必须在指定的频率范围之外的一段区域也必须能保持线性工作状态。阶数越低，这个问题就越严重。而阶数越高，滤波器的相移就越大。

      高阶的巴特沃斯滤波器或切比雪夫滤波器的滚降率较高，对喇叭单元带宽的要求可以低一些。但这种滤波器会损害脉冲响应特性。想要改善脉冲响应，只能采用一阶滤波器，但一阶滤波器会使交叠区域变大，使得喇叭单元必须在其转折频率以外额外覆盖两个八度（倍频程）。

     为了克服上述问题，Avantgarde的号角系统采用了一种特别的“CDC系统”。CDC的全称是“Controlled Dispersion Characteristic（受控辐射特性）”，这是一种声学滤波器，可以避免LC滤波器的缺点。它的工作原理并不复杂：

      号角喇叭的低端截止频率主要取决于号角喉口的面积，面积越大，低端截止频率就越低。在截止频率点以下的区域中，响应曲线将以18 dB／倍频程的斜率急速下降。因此，即使没有滤波器，号角喇叭也能自动地切除截止频率以下的响应。

    高端响应则主要取决于驱动单元的特性和号角的声学特性。在喇叭单元与号角之间安置一个小空腔，这个空腔就是一个声学谐振器，其作用相当于一个带通滤波器。空腔的谐振频率取决于其中的空气体积，在高于谐振频率时，响应曲线将以6dB/倍频程的斜率下降。如果选择一个适当的喇叭单元，使它在这一频段的自然滚降率为6dB，就可以获得滚降率为12dB/倍频程的声学频响而无须使用LC分频器。

      CDC系统可以确保喇叭只工作在预定的区域中，而且在转折频率点以外的区域里陡峻下降。球形号角在低频转折频率处的陡峻下降及大功率承受能力使我们可以使用相位特性较好的一阶高通滤波器，而且在中低音频段可以无须使用任何滤波器。

    制造工艺
    号角喇叭就像是一个放大镜，无论是美好的东西还是丑陋的东西，在它下面都可以看得清清楚楚。它不仅会突出音乐中的正面因素，而且使平时不易觉察的缺陷也显现出来。它对设计、制造方面的任何微小错误都十分敏感，某些对于普通音箱无须特别小心的问题，在号角喇叭上却有可能造成严重后果。尤其是号角的制作，必须十分精密。

    制作号角的材料和工艺有许多种，其中最容易的方法是用车床将木材切削成号角的形状。但是，木头会随环境温度、湿度及气压等的变化而伸缩，导致号角的形状偏离精确设计的曲线。较好的材料是用玻璃钢，但是用脱模工艺制作的玻璃钢制品表面非常粗糙，必须用手工将其打磨光滑。手工打磨无法保证尺寸的精度，打磨得越多，误差就会越大。

    既要制造出精良的、毫无妥协产品，又要把成本控制在一定范围内，就必须寻找新的材料和工艺。Avantgarde采用了注塑法来制作号角。所用的钢模具重达8000kg（950mm口径的号角），模具的尺寸公差小于±0.05 mm，熔化的树脂（ABS塑料）加以2500吨的压力注射到模具里。这样制造出来的号角非常精确，其形状可以长期保持不变，外表光亮，产品的一致性也非常好。

    Avantgarde一共推出了四款号角喇叭：两分频的DUO和UNO（连同低音音箱则为三分频），同轴式的SOLO，以及三分频的TRIO（连同低音音箱则为四分频）。TRIO是该系列中的旗舰，其低中音单元型号为L3，具有特别高的效率（107dB/1W/1m）和极大的功率承受能力。由于采用了CDC技术，所以无须外加分频器就可以自然地工作在预定的频率范围内（100-600Hz）。中音单元M3的工作频率范围为600-4000 Hz，高音单元H3则工作在4000Hz以上的区域中。

    价格最低的SOLO是为家庭影院设计的，同时兼顾了音乐重放的能力。它由一只305mm(12英寸)的低音单元和一只25.4mm(1英寸)的高音单元组成，所以无须另配低音音箱。高音单元安装在低音单元的中心，构成一个同轴系统。两者都配备了球形号角。

    低音的重放
    号角喇叭的最低重放频率取决于号角的尺寸，频率越低，波长就越长，相应的号角尺寸就必须越大。如果要重放频率为30至50Hz的声音，做出来的号角将非常巨大，难以应用。1889年，Avantgarde曾开发了一种号角式低音喇叭，号角开口的面积竟达6m2，由9只203mm(8英寸)的低音单元驱动。这个庞然大物无法整体运输，只能拆成部件，然后在用户的房间里重新组装，极不方便。因此，这款低音号角从未投入商业销售。

    使用折叠式的号角可以减少喇叭的总长度。在折叠号角中，声音传播时要经过多次转折，总的传播长度与一个直号角相同。典型的例子是前面提到过的那种有线广播喇叭。这种结构会引起一个严重的问题：每一个转折都会引起频率响应的极大峰谷（>10dB）和相位偏移。这也是以往的号角式喇叭声音不好的原因之一。

       另一种办法是用非号角的普通音箱来播放低音，这样配置成的“混血”系统会有一个问题：号角喇叭的速度快，而低音音箱的速度慢。在两种不同喇叭的交接处，声音的整体性和连贯性将被破坏。该公司所开发的专门与号角喇叭配套使用的低音音箱采取了一些措施以加快响应速度，包括采用大音圈、大磁钢的喇叭单元。此外还采用了一种“速度反馈电路”。这种电路与普通负反馈电路的不同之处在于：它不是将输出信号与输入信号相比较，而是将振膜的速度与输入信号相比较，这样的负反馈环路不仅能消除放大器自身的偏差，而且能够消除喇叭单元的偏差。一旦发现偏差，电路就会立即调整输出功率。经过这样的调整后，不仅响应速度得以提高，而且在整个响应频段内的偏差可以降低到0.8dB。 尽管采取了这些措施，非号角喇叭毕竟很难与号角喇叭搭配得天衣无缝。为了消除这个遗憾，Avantgrarde终于在2000年底开发出了一款真正具有实用价值的号角式低音喇叭BASSHORN。吸取前一款号角低音的经验教训，新的型号采用了两项措施以减小体积：一是采用模组化结构，每个模块的外形尺寸为104（宽）×99（深）×71（高）cm，重量为75kg，比较便于运输。用户可以根据自己的需要选择2个、4个或6个模块来组成自己的低音系统。每个模块由两只305mm(12英寸)的低音单元驱动，并内置有一个输出功率为350W的功率放大器。六个模块堆叠在一起时，外形尺寸为206（宽）×99（深）×211（高）cm，重量为450 kg，在较大的房间里还是可以摆放得下的（该公司推荐的房间面积为25m2）。照片所示就是六模块组合的样子。

       第二项措施是采用ADRIC技术（Active Dynamic Radiation Impedance Compensation，主动式动态辐射阻抗补偿）。这是一种特殊的电路，在它的补偿作用下，号角的开口面积可以做得比较小而不致影响低频延伸。这款BASSHORN的开口面积仅为0.84m2，号角长度为1.4m，低频下限却可以达到18Hz。同时，这种电路还可以使截止频率以下的低频响应线性化，使重放的低音更加准确。由于此项技术的专利正在申请中，所以该公司没有透露更多的细节。 所使用的低音单元采用了大磁铁、大音圈、长行程的结构：音圈直径为102mm(4英寸)；磁铁直径为226mm(8.9英寸)，每个磁铁的重量达9kg；行程为18mm。每只喇叭的可承受功率为600W。

      由于采用了上述的一系列措施，使它达到了较高的总体指标：频率响应范围为18至250Hz，单模块的灵敏度为102dB，六模块组合时的灵敏度可达到109.5dB。电子分频器的分频点可在40至200Hz的范围内调整，以便与中高音喇叭匹配。

      号角喇叭的主观听感
      号角喇叭的声音特点是动态庞大，声场定位准确。另外，号角喇叭受房间的影响比较小。这是由于它的辐射角度比较小，在特定角度之外的区域中，声压将急剧下降，这就大大减少了房间的反射声。在房间里聆听球形号角时，我们听到的声音中大约85%是直达声，只有15%的反射声。因此，号角喇叭对摆位及房间的要求比较宽松，在不同的房间里，无论是大房间还是小房间，声音差别不会很大。而且，它不会像辐射角度很大的普通音箱那样有大量反射声迭加在原始录音上，从而使声像含糊不清。号角音箱的声场清晰准确，能够保持原始录音的空间感和现场感。可以感觉出每件乐器的位置。

    此外，正如前面已经说过的：号角喇叭具有很强的解析力。它就像一个放大镜，会把系统中的一切优点和缺点都暴露出来而不会加以掩饰和美化。所以，要用号角喇叭获得好声音，也不是一件容易的事。

     为何低音号角难度高
      为什麽低音很少採用驱动器加上号角的设计呢？前面说过，拥有强力磁铁的低音驱动器难寻，再者，低音号角的长度与开口都非常大，如果真要按照理论製造低音号角，其体积不是一般家庭所能够容纳者的。举例来说，号角的长度至少也要有最低截止频率波长的四分之一，假若要让低音号角再生30Hz，30Hz的波长大约为11.3公尺，四分之一波长大约为2.8公尺。假若您要运用二分之一波长来设计号角长度，想要再生30Hz的低频更需要长达5.6公尺的号角，您想想看，谁家能够容纳那麽长的号角？

      号角长度是一个问题，号角的开口大小则是另外一个问题，号角的开口大小可以用公式来计算：其中Afm是号角开口面积，单位是平方米，C是音速，每秒大约340公尺，F0是最低截止频率。依照公式计算，30Hz的最低截止频率需要大约10.2平方米的号角开口面积，这是多大的号角啊！就算退一步说，我们只要求最低频率为50Hz，那也大约要3.8平方米的开口面积。

      由于低音号角的长度与开口面积对于一般家庭使用而言都是不实际的，所以就产生了许多「替代性方桉」，例如Lowther的背载折叠号角，Klipschhorn的牆角号角，以及採用传统动圈锥盆单体做驱动器的低音号角（这已经不是真正的号角，因为此处的号角只不过具有导波Waveguide作用而已。），甚至有些号角喇叭採用分离的锥盆主动式低音（如Avantgarde）。

      号角的种类
      前面说过，一般常见的扁号角通称为指数型（Exponential）号角。其实，号角依照从喉部到开口的由窄渐宽的扩展曲线设计，可以分为指数型、双曲线型（Hyperbolic）、指数/双曲线溷合型（Exponential/Hyperbolic）以及曳物线（Tractrix）等四种，其中开口曲线最大的是曳物线号角。到底设计号角喇叭时要採用哪种扁号角？这就看各家设计师的功力与诉求了。

      与扁号角相同的是，圆号角也有不同的扩展曲线，形成不同角度的向外开口。也就是因为这样，几乎每家圆号角製造工厂皆宣称拥有世界专利，但它们之间却仍能保持「互不侵犯」的状态，因为只要把扩展曲线更改一点角度，就可以避免侵权了。事实上，要申请圆号角的专利几乎是不可能的，因为早在音响用的圆号角出现之前，乐器裡早已存在许多「圆号角」。如果专利局要发给专利权，也应该发给发明小号与法国号的那个人。

      号角喇叭的优点
      号角喇叭的优点在哪裡？我们都知道号角喇叭的效率很高，其实效率高并不是号角喇叭的优点，许多锥盆喇叭的效率也达九十几dB啊。号角喇叭的优点是因为只要振膜往复运动一点点距离，就能够推动很大的空气能量，由于振膜往复运动的距离很短，失真率就低很多。而锥盆式喇叭想要推动很大的空气能量，就必须做剧烈大幅度的往复运动。当锥盆在做剧烈大幅度的往复运动时，失真往往非常高。换句话说，表面上看号角喇叭的优点是效率高，其实真正的优点是失真非常低。

       1980年代以后，市面上开始出现圆形号角(Spherical Horn)，这些圆号角的喉部比指数型扁号角更短，但开口曲线更大，而且开口是圆形。圆号角有什麽好处呢？根据德国AvantGarde所发表的白皮书，他们实验证明圆号角的声波扩散角度远比扁号角大，而且扁号角在低端截止频率附近区域会有锋值出现，圆号角却仍然能够保持平坦的频率响应曲线。

       既然号角喇叭有失真极低的优点，为何目前的主流喇叭仍然是动圈锥盆喇叭呢？最主要的原因是动圈锥盆单体便宜好用，製造成本低。而号角喇叭製造难度高，数量也少，售价通常居高不下，自然难以普及。再者，号角喇叭的体积通常都要比动圈锥盆喇叭还大，这也是号角喇叭不利之处。第三个原因是：号角喇叭的低频段延伸能力通常不如动圈锥盆喇叭，而製造不良的高音号角又尖锐生硬，以至于号角喇叭的美声形象不易建立。其实，只要能够拥有真正优质的号角喇叭，再配上适当的扩大机，号角喇叭所表现出来的高度传真、直接、活生、宽阔、细节特点真会令人毕生难忘。

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李齐车

顶叶大师发的好帖，我是做了园号角音箱以后，其它结构音箱都无心做了。

叶荣玉

原帖由 李齐车 于 2010-4-15 16:22 发表
顶叶大师发的好帖，我是做了园号角音箱以后，其它结构音箱都无心做了。

[s:97] [s:97] [s:97] 是啊，为什麽有人对号角喇叭总是念念不忘呢？


为什麽会有号角？

      记得在上中学的时候有一个有趣的自然实验，用厚纸板卷成圆锥状，然後把嘴靠在纸筒的锥部讲话，结果发生了一个很有趣的现象。那就是面对纸筒的直线位置上，听到讲话的音量变大了，而且变清楚了。这个现象大家都习以为常，自然而然的把它视为常识的一部份，并且实际运用于一般的生活当中。例如我要隔街叫人，一定会很自然的把双手合拢靠在嘴巴上喊话，因为这样可以让对街的人可以听得更清楚些。就是因为利用这个简单的原理，不但可以让声音传得更远，而且也可以让号角投射的地区声音更集中、音量更大些，这就是号角的好处。

  古人老早就知道号角的好处，发明大王爱迪生，就把他生产的爱迪生留声机，用竹针从腊筒的刻纹上拾取声音讯号，传到小小的发声振膜，没有加装号角的情况下，只能把耳朵靠在振膜旁听到叽叽喳喳的微小声音。这时如果在发声振膜外面套上一个号角时，音量突然钜增数十倍，不但扩大了响应的频宽，也可以让整个房间充满音乐的声音。
喇叭使用号角的理由
  Paul Klipsch
可以说是研究号角喇叭的先驱，他在实验室中发现，单元振膜加上号角之後，由于空气压力的阻抗匹配良好，因此可以使得发声的效率大为提升十数倍甚至高达五十倍！这样一来就意味著要达到相同的音压，使用号角技术可以大大的降低单元的输出，相对之下单元在小振幅的运动中可以获得更低的失、更线性的表现。就片面的音响特性而言，使用号角就是提高最大音压的上限、降低失真、增加动态范围以及控制声音的扩散角度，对使用小功率单端电子管机的用家而言，由于号角喇叭的效率都很高，所以只须使用只有七、八瓦的300B电子管机，一样可以享受爆棚的聆赏乐趣，这就是号角喇叭的最大优点。  Paul Klipsch是一个声学科学家，对于号角的研究更是倾尽心力，当然会利用科学的实验数据来证明号角的好处。他的实验是这样子的：在无响室中拿出一个单元，并用扩大机对这个单元输入两个不同频率的正弦波讯号，然後分别利用频谱分析仪测试这个单元在发出相同音量的时候，加上号角与拿掉号角之後的各项差异。这个实验的结果发表在美国AES（Audio Engineering Society）期刊上，由于加装号角之後的工作效率较高，因此发出相同音量的时候，有装号角的输出只需没装号角的几十分之一功率，因此各项谐波失真的比例便大大的降低。利用单元在低功率下工作以降低失真的原理，就好比现在大型喇叭系统，喜欢用多数的单元并联，以求取每个单元较低的输出，是完全相同的道理。使用号角不必多个单元并联，只需一个单元即可，更是大大的降低了制造成本，这就是Paul Klipsch致身努力的目标。
低音号角遇到的问题
  虽然知道了号角有增加效率以及降低失真的优点，不过号角的长度以及开口大小，密切关系著号角的声学特性。要详细说明号角展开时的数学方程式是非常艰深且困难的，因为需要运用到大量的指数式运算。对于吾辈一般用家而言只需了解号角计算的原理就行了。

  首先，号角开口的大小面积，影响著该号角能够产生的最低频率截止点。简单的说，就是号角的开口面积越大，低频就可以延伸得越低。这个数值大约多少呢？延伸至35Hz 3dB时的开口面积，大约是一个标准办公桌的桌面大；如果要设计一个可以延伸至28Hz的号角呢？它的开口面积大约要大到福特重载卡车的车头才够！

  开口要那麽大，那我乾脆直接把号角展开的角度加大些不就得了？当然没有那麽简单，因为这儿又牵涉到一个问题，那就是号角的展开角度是要套公式的。依照不同号角的特性，基本的公式是一个指数方程式、抛物线方程式或是混合的双曲线方程式，配合单元机械特性的不同，分别在方程式中加入不同的系数而成。利用公式计算出来的数据显示出一个号角的展开原则。

  以能够产生球面波的号角方程式而言，从单元发声的振膜位置开始算起（这个地方我们称为号角的喉部），每增加单位距离，号角的截面面积就会成指数性的速度增加。指数的特性是这样子的，开始的时候数值增加的速率很慢，但是越接近到後面，数值增加的速度会越来越快，最後几乎呈直线上升向无限大冲去，这就是指数的特性。

  基于此，因为号角每增加单位长度，其号角的截面积就会呈指数性增加，所以您见到的号角形状，越接近单体的喉部就呈细细长长缓慢展开的样子，而开口的部份就和喇叭花瓣一样快速弯曲展开。所以您可别自以为聪明要亲自动手将单元加个号角，没有经过精密计算的号角，其频率响应、扩散波型、扩散角度等等因素都会受到严重的影响。

  如此一来，号角展开的弧度要套公式，加上延伸够低的低音号角体积十分巨大，大到家居聆听室根本塞不下。所以从「Stereo Sound］杂志上看到的超级号角玩家，其低音号角不是从聆听室的後墙穿墙而来；就是像鹦鹉螺或低音号般的把号角管路卷起来。发烧过头的玩家如果聆听室无法施展「隔壁穿墙术」当然只好把整只长度超过两层楼的号角吊起来，从三楼向下直拉到一楼的聆听室了。

摺叠式的低音号角
  Paul Klipsch

厉害的地方就在这里，既然号角的开口要大到一个程度低音才沉得下去，但是开口大到一个程度之後，其号角长度势必不短。Paul Klipsch为了这个问题无法解决而伤透脑筋，听说有一天Paul Klipsch在午睡中突发奇想，何不把号角给「折起来］，利用精密的计算与调整，把低音单元藏在音箱最内层的密闭空间中，然後利用巧妙的木头隔间，组装出一个经过计算的通道，这样一来既不损号角开口的面积，又可以大大的缩减体积。这位科学家又开始了一连串的计算与实验，终于制造出了摺叠式低音号角的鼻祖Klipschorn（即Klipsch与Horn的连写）。

  当时Paul Klipsch的想法是这样的，他把Klipschorn的低频截止点设定在35Hz -3dB，但是即使摺叠起来之後的体积也像个大木柜般，所以他把号角的开口设计在喇叭的两侧。但是Klipschorn并没有侧板，用家使用的时候必须把它确实的靠紧在三个面互呈直角的坚硬墙壁上，把接触的墙壁视为喇叭设计的一部份。

  由于Paul Klipsch把摺叠号角实用化，所以後来也有不少号角设计师依照这个构想，推出不少类似的设计，只不过大部分的设计迁就于设计时计算的难度。他们遇到最大的问题在于木板隔间是平面构成的通道，但是号角的展开延身是呈指数性增加的，所以难免会遇到一些妥协。摺叠式号角的设计有一个变形的设计，那就是传输线式设计，相同的地方是利用拉长声音通道的长度，达到低频延伸的效果，只不过开口的大小、以及管道延伸的截面积并没有号角喇叭这麽严谨，所以声学特性上当然也必须有所妥协。
高音号角与低音单元的效率协调
  大部分号角喇叭迁就于体积限制，折衷的采用两音路设计。其中中高音使用纯号角设计，而低音部份就使用大尺寸的高效率传统单元取代，因为中高音号角喇叭的效率十分地高，动不动就有1m 、110dB的超高效率，相较之下低音单元就无法与中高音单体取得效率上的平衡。解决之道就是刻意在分音器上动手脚，把号角单元的输出强制降低，以取得中高音号角单元与低音单元效率相同的基本要求。

  普遍的作法有三种：最简单的作法是在号角单元上串一个低阻抗的无感电阻，藉著增加单元阻抗的方式，达到降低的单元的效率。不过在单元上串电阻降低效率是很不卫生的作法，因为单元的阻抗特性是集合机械与电气的综合阻抗，串上电阻只能片面的降低效率，整体的表现将会受到严重的破坏。比较讲究的方法是在分音器的高音输出部份，加入一个号角专用的降压变压器，把号角单元的效率刻意降低。最发烧的方式当然是采用电子分音的方式，不但不必加入额外的零组件，藉由主动式的电子分音器，不但分频点可自由调整，每只单体的增益也在掌握之中，最大的缺点当然需要多部扩大机来伺候。

  以Klipschorn来说，它是三音路全号角设计，高音及中音单体的输出使用一个特制的自藕变压器，来降低效率过高的号角单元，使三只单元发出的音压相同，达到高、中、低频音压平均分布的要求。即使刻意降低中高音号角的效率，整体的效率仍然高达104dB，把喇叭靠在CD唱盘的RCA输出座上，就可以发出声音，这就是它神奇的地方！而它的最高连续承受功率达100W，使用两对Klipschorn塞在体育馆的四个角落，就可以当作高品质的播音系统了！

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[ 本帖最后由 叶荣玉 于 2010-4-15 16:45 编辑 ]

lv1170

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martin_wu

原帖由 叶荣玉 于 2010-4-15 16:42 发表




[s:97] [s:97] [s:97] 是啊，为什麽有人对号角喇叭总是念念不忘呢？


为什麽会有号角？

      记得在上中学的时候有一个有趣的自然实验，用厚纸板卷成圆锥状，然後把嘴靠在纸筒的锥部讲话，结果发生了 ...

JBL的高音品种繁多，为何总是在其顶级制品中才采用号角呢？[s:31] [s:97] [s:41]

叶荣玉

martin_wu

这个是现代制品！俺们喜欢175、275、375；075、076、077！！！[s:6] [s:14]

clk

[s:197]

寸日方心

叶老师的帖子 顶。。。。。

慧扬

叶老师的贴，要好好学习！！[s:97]