前情回顾

为什么口径大的扬声器有利于低频回放？

我记得去年曾经做过一期关于超低音音箱的专题里面就已经解释过这个问题。但时间已经过去那么久了，现在再给大家复习一下。一个扬声器能重播到多低的频率取决于它的共振频率f0，而f0又由什么来决定的呢？

如左面的关系式，共振频率f₀主要受振动系统的等效质量（m₀）和振动系统的弹性系数（S₀）所影响。其中，等效质量就是音盆（包括防尘帽），音圈的质量和因为震动带动的喇叭两侧的空气质量之和。系统的弹性系数（S₀）就是力顺（CMY）的倒数。力顺（CMY）受弹波（又称“定心支片”）和折环所影响，弹波和折环越柔软，会有较高的力顺，共振频率会降低，低频重播下限更低。

为什么口径越小的扬声器越有利于高频回放？

高频重播上限是取决于高频谐振频率f_h ，当重播频率高于此频率时声压级就会急剧下降。那么f_h由什么来决定的呢？下面同样以锥盆扬声器为例说明，再来看以下一组公式。

在公式里面，m₁是音圈质量，m₂是振膜质量，S_n是音圈根部劲度。由此可见，降低音圈和振膜质量，f_h值就会越高，高频重播上限越高。因此，越轻，口径越小的振膜和音圈就有利于高频的回放，这也是高频扬声器的口径都很小的原因。

由此可以知道，口径越大对低频重播有利，但高频重播的兼顾性变差，相反能保证高频重播就无法保证低频重播，这就是矛盾，仅仅靠一只扬声器是无法很好地兼顾高频与低频，所以在音箱设计上通常都会采用多路分频方式设计，且越贵的音箱往往会采用三分频、四分频，甚至五分频，每只扬声器只负责一小部分频率的回放，从而更好地兼顾高频和低频重播。

振膜的几何形状对锥盆扬声器在高频重放的影响

如果你再细心地观察还会发现，不同锥盆扬声器的振膜几何形状也有差异，有直线形振膜，抛物线振膜和指数形振膜，这三种不同的几何形状对扬声器的性能产生什么影响呢？答案是高频重播性能。经过大量的分析和实验可以得到这样一个答案，指数形振膜更有利于高频重播，且高频重播性能最平滑，因此这种指数形几何形状的振膜在全频扬声器里面较为常用，而直线形振膜和抛物线形振膜就常用于中音扬声器和低音扬声器。

球顶扬声器

球顶扬声器来自英文“Dome Speaker”，因为它的振膜是几何形状是往外面凸出的半球形而得名。由于常用于高频重播，所以球顶扬声器的振膜口径很小，最常见是1英寸或1.5英寸，材质都选用质量轻的材料，而且还根据材料选用有“软球顶扬声器”和“硬球顶扬声器”之分。软球顶扬声器的振膜通常是丝、麻等纤维类等软性的材料制作，通常还会在振膜上涂上一层涂料。硬球顶扬声器的振膜通常用金属材料制作，如铍、钛等金属制造，也有使用碳化硼、人造钻石等合成材料制作。

球顶扬声器的振膜除了往外凸出，还有往内凹的半球顶扬声器，也叫“反球顶扬声器”。这种球顶扬声器比较少。其中，法国FOCAL设计的高音单元就是“反球顶扬声器”。这种球顶扬声器可以安装定心支片作为双重支撑（定心支片+折环），这样可以提高振膜运动时的稳定性。

另外，专业音箱里面使用的压缩驱动头，有相当一部分产品的内部的振膜也是半球形振膜，只不过它的振膜安装在压缩腔体里面，我们平时看不到而已。压缩驱动器振膜的口径有1英寸，也有1.5英寸，而且还有更大的3英寸，甚至4英寸。压缩驱动器在使用时需要配合号角扩散器一起，这种组合比上述的球顶扬声器具备更高的效率，能输出更大的声压级来满足扩声要求。同样地，也有厂家在球顶扬声器前方安装一个号角扩散器，主要目的是为了控制声音的指向性。

扬声器的振膜在振动时会发生什么情况？

我们用音响听音乐时会看到扬声器的振膜在振动，而且通过肉眼观察，你看到的情况是整个振膜往前往后移动。事实上是这样吗？很显然地，不是！振膜在前后运动时会发生什么事情？

首先是分割振动，以锥盆扬声器而言，它的音圈位于振膜的中心位置。当重播频率不断上升，振动速度加快的时候就会出现分割振动。简单说，振膜振动并不是整个膜都在做前后运动，而是不规则的振动，使得振膜的局部区域产生反相驱动空气，使得频响曲线产生颠簸；又或者振膜的中心部分振动幅度最大，边缘部分几乎没有振动。因此，使用锥形扬声器在播放高频时，而且播放频率越高，高频会越往中心发出。锥盆扬声器减少分割振动的手段通常都在振膜上做文章。比如，你看到JBL的大口径低音扬声器的纸盆振膜上有一圈圈环状造型的纹理，目的就是降低分割振动。另外，也有使用硬度更高的碳纤或者三明治结构作为振膜。

如果是半球型扬声器，因为音圈位于振膜外围。当它产生分割振动时，往往振膜的边缘在振动，中心部分几乎不动，或者不均匀地变形。于是，为了减少这些分割振动，厂家都会在振膜的材质或者表面处理做处理。以半球形扬声器而言，最常见的做法就是采用又轻又硬，声速快的材料。例如，在去年写的“只为更好的声音！回顾那些疯狂的音响设计”专题里面提到的铍、钻石、碳化硼这类高硬度、高声速的材质作为高音，甚至中音扬声器的振膜，我们称之为“硬球顶”，目的就是为了降低分割振动。而对于使用软性的丝膜材料制作的“软球顶”，通常都采用加固手段。例如，YG Acoustics的在高音扬声器的振膜加上一个铝合金支架来支撑，起到加固作用。

未完待续