倒相音箱设计倒相音箱设计.doc

倒相音箱设计 一、什么是倒相音箱如图所示，在前面障板上装有声导管，将扬声器背向辐射的部分声音经过导管倒相后，从导管口辐射到前方。从导管口辐射出的声音与扬声器纸盆前向辐射声音分量进行同向叠加，而后一并向前方辐射出去，结果大大增强了扬声器系统的低音特性。按这样设计的音箱，叫倒相音箱。扬声器背向辐射分量与其前向辐射分量在相位上是相反的。但背向辐射分量中比某一特定频率（最低共振频率f0b）高的成分能经过声导管全部反转成与扬声器前向辐射分量同相，并从导管口辐射出去，故称倒相。倒相扬声器系统的特性之一，是具有丰富的低音量，听起来使人有舒展感。在音箱容积相同的条件下，低频重放下限频率可比封闭音箱展宽60％左右。另外，在同样的低音极限要求下，倒相音箱容积为封闭音箱容积的60％即可。总而言之，倒相音箱是一种用小型音箱就可能放出丰富低音的音箱。尽管如此，仍需要进行精心设计和严格调整，如果马虎从事，就不能获得理想的效果。倒相音箱是一种具有很多优点的音箱，但其工作原理要比封闭音箱稍微难懂一些。在进行设计之前，如果能尽量多考虑一些问题，那是很有好处的。对于初学者来说，经过努力，可以很快达到熟悉的程度。图4～5图4～5是说明倒相音箱工作原理的特性曲线。本节中出现三种共振频率，即f0?f0c?f0b?，下面说明一下这几种频率的意义：F0是扬声器的最低共振频率，是将扬声器装在无限大障板上测得的一个参数。F0c是将扬声器装在封闭音箱内测得的最低共振频率，它比扬声器的f0高些。F0b是将扬声器装在倒相音箱内时测得的最低共振频率，也叫声导管的调谐频率。图（a）是声压频率特性。如果设计得很好，则由扬声器纸盆前向辐射产生的声压和声导管前向辐射产生的声压在前向空间进行合成，可使声压频率特性展宽到综合调谐频率f0b（图中的xc是指在f0b时的f0b/f0值）。图（b）是扬声器纸盆前向辐射声和导管的前向辐射声的相位差随频率变化特性。可以看出，以f0b为分界点，相位反转（相位差1800）。F0b以上，综合声压频率特性曲线急剧跌落。图（c）是阻抗曲线。在倒相音箱的情况下，其特性是以调谐频率f0b点为谷底具有双峰值，而在无限大障板和封闭音箱的情况下，却只有一个峰值。图中xc是频率f=f0b时f0b/f0值，约为0.7.二、倒相音箱的设计依据倒相音箱设计，包括音箱内容积计算和声导管尺寸计算。先谈谈音箱内容积计算。倒相音箱内容积计算公式与封闭音箱内容积的计算公式相同，即?????355a4式中4为上标4次方V=————[?l?]????????????????????????式（4～6）?????af02m0式中2为上标平方在倒相音箱的情况下，内容积具有一定程度的自由选择度，一般在a=0.5~3的量值范围内求音箱内容积为宜。为了获得和扬声器口径相适应的实际音箱尺寸，将a值选为1～2即可。倒相音箱也可以分为A、B两类。振动系统轻、效率高为大型音箱，效率低的高声顺型为小型音箱，这样的分类原则，封闭音箱和倒相音箱可以说是相同的。在倒相音箱设计上，因为存在有一种理想的特性曲线，所以，先来谈谈理想特性曲线是什么样子及产生条件。为使倒相音箱有效工作，并将低频特性做得更平坦，必须使扬声器的Q0为0.5左右，这是由于音箱的有效重放下限频率可达到0.7f0。因此，Q0=0.5左右的扬声器适合用于倒相音箱。用倒相音箱能得到低音频率特性很平坦的理想设计。图4～6图4～7为了用适合倒相音箱的扬声器获得平坦的频率特性，按图4～6所示条件进行设计即可。在给定扬声器Q0值的条件下，从决定最佳a值和最佳调谐频率f0b值开始进行设计，以该图上表格数据为基础，用双对线坐标纸自己动手作成曲线图可能更精确些。按式（4～6）决定音箱容积之后，再进行声导管设计计算。为了求出导管尺寸大小，必须先决定导管的调谐频率f0b和导管的开口面积S0调谐频率f0b根据扬声器的Q0和f0值用图4～7所示方法求出。用Q0值低的扬声器时，要将f0b取高些；用Q0高些的扬声器时，要把f0b取低点。声导管的开口面积S一般取为扬声器纸盆面积（πa2）的0.1～0.4倍。开口面积的形状有矩形和圆形（管式导管）的等几种，然而，只要面积相等，其倒相效果就相同。用两个以上导管时，以导管开口总面积为准。????30000SL=————-0.825√S[?cm?]???????????????式（4～7）?????F0b2V式中2为上标平方式中：f0b导管的调谐频率【?Hz?】；??????V?音箱有效内容积【?L?】；??????S?导管开口面积?【?cm2?式中2为上标平方】；导管开口面积的结构尺寸可按下述方法求出。矩形导管时，????????????