倒相式音箱的技术特点
倒相式音箱是国内较为流行的样式,其特点是效率高,箱体相对较小,但设计比封闭式要复杂,在密闭式音箱的前面板上开一个或几个出声孔。并在出声孔后面安装硬质材料做成的导相管(导声管),就构成了倒相式音箱,如图9-6所示,扬声器背后辐射的声波可从倒相孔传出,以补充扬声器发出的声功率,倒相管内的空气起着与纸盆类似的作用,形成一个附加的声辐射器,通过合理设计倒相孔的大小,使箱内空腔的力顺和倒相管空气质量发生共振,将大于共振频率的声波相位倒转180度,从而实现了声波的反相,这样当音箱的共振频率等于或稍低于扬声器共振频率时,倒相孔辐射的声波与纸盆前面辐射的声波呈同相叠加,从而加强了低频声的辐射,这就是其设计的关键之处,这样就是低频段的声音得到了加强,理论上可使其低频声功率加倍,倒相箱的频率由扬声器辐射声波与倒相管辐射声波合成得到,图9-7所示为典型的倒相箱频响曲线。图中两条戏曲线1.2分别为扬声器辐射声压和倒相管辐射声压。曲线3(粗线)为合成声压即音箱的输出声压,显然,曲线3所示为平直响应。
实际上,倒相式音箱的性能同许多因素有关,如开孔尺寸,开孔位置,音箱体积与长度比例等,因此倒相式的箱体设计要更为复杂,在选购倒相式音箱时,要注意音箱箱体的材质,要有一定的厚度,材料要好,这样才能符合良好的重放要求。
与密闭式音箱相比,倒相式音箱具有如下的优点。
1)低频效率高。在密闭式音箱中,纸盆向后辐射的声波被完全吸收,消耗在音箱内部,因而有1/2的辐射功率被白白浪费了,而倒相式音箱则充分利用了扬声器的后辐射声波,因而提高了低频辐射声压级。
2)低音好。与同体积密闭式音箱相比,倒相式音箱能够在声压不下降的情况下,扩展低频重放的下限频率,且低频能量更多。
3)低频失真小。密闭箱在其共振频率附近纸盆振幅最大,故由定心支片等的非线性位移所造成的失真也最大,但在倒相式音箱中,在共振频率附近纸盆的振幅却最小,此时音箱的辐射声压仍很高,这主要是有导向孔辐射的,从而使非线性失真也减至最小。
4)箱体体积小。在相同的低频重放下限频率的条件下,倒相式音箱的体积小于封闭箱。
导向箱的设计与制作难度较大,尽管目前倒相式音箱品种很多,但鱼龙混杂,选用理想的倒相式音箱不是一件容易的事情,倒相式音箱在日本和东南亚地区比较流行,超过音箱总量的一半,我国的专业音响系统中也普遍采用倒相式音箱。
空纸盆式音箱是倒相型音箱的变形,空纸盆式音箱又叫做牵动纸盆音箱,辅助低音辐射器音箱,无源辐射音箱等,他是用空纸盆代替倒相管所构成的,空纸盆振动产生的辐射声与扬声器前向辐射声处于同相工作状态,即完全和倒相型音箱工作状态相同,由于技术上的问题,空纸盆式音箱并不普及。
迷宫式音箱是倒相型音箱的又一种变形,这种音箱是在扬声器背后设置声学导管并加吸声性材料而制成的,导管的长度正好等于重放时的低频波长的1/4或1/8,以便导管开口的声辐射正好与扬声器下潜向辐射声波同相叠加,从而使总辐射声压得到了加强,由于这种音箱要将低频扩展,它的声导管须做得很长,这样就要在音箱内加装多层隔音板,这不仅加重了音箱的重量,也使其结构更为复杂,所以中、小型专业音箱很少采用这种形式。