带状喇叭详解

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日期:2013/1/18  阅读2935次

  喇叭厂家1940年末,一位年轻的加拿大创造家Gilbert Hobrough应用扩展机时,一时粗心在 喇叭

音乐播出中拆下喇叭线,并让发热的导线接近电线的接地端。这是很危险的动作,但Hobrough惊奇的发现电线开始拌动,并发出音乐声,这个「具备增益的金属线」不久后才清楚是静电效果。Hobrough进一步研究,才知道1910年左右已经有人提出这个问题,1925年在磁场内应用导电金属片的喇叭已经于德国获得专利,当时人说这是带状喇叭。1920年与1930年代辨别有两种带状喇叭上市,不过稍纵即逝很快就寂静了。带状喇叭的原理是在两块磁铁中装设一条可以震惊的金属带膜,当金属带通过电流,就会产生磁场变化而震惊发声。在Hobrough重新发现带状喇叭时,Quad兴办人Peter Walker也在英国采购一种号角负载的带状低音,这个低音并不成功,反而是1960年左右英国Decca推出很成功的带状低音。另一品种似的带状喇叭Kelly Ribbon由Irving Fried引进美国,他将Kelly低音配上传输线式低音而产生不错的效果。1970年代,Dick Sequerra为金字塔(Pyramid)发展的带状喇叭,初次扬弃号角的设计。Hobrough发现带状喇叭后的三十年中,他以经营空中绘图和靠着自动机械的专利补助,持续进行研究,终于在1978年发展成功频率响应低至400Hz仍然平直的带状单体(当时产品只能到600Hz),并且不会消融、破碎或变形,失真则只要1%。Hobrough与他的儿子Theodore Hobrough还获得一项专利:与带状低音搭配的多丙烯低音所应用的无谐振特别音箱。不过他们以Jumetite Lab为品牌所制造的喇叭,一心想以较低价格提供给大家应用,在市场上却没有红起来。后来包含加州柏克莱的VMPS Audio、爱荷华市Gold Ribbon Concepts、麻州的Apogee Corporation,都发展出比Jumetite Lab频宽更大的带状喇叭体系。   Gold Ribbon制造了频宽最大的带状驱动器(200Hz-30KHz),它们不是用铝,而是以厚度仅1微米(百万分之一公尺)的金制成振膜。不过最成功的,却是Apogee公司。身兼艺术经纪人与音响玩家的Jason Bloom,加上他的岳父Leo Spiegel - 一个退休的航空工程师,共同组成Apogee。它们用古典带状驱动器担任中低音,100Hz以下应用另一种准带状驱动器,近年来也参加锥盆低音作混和设计,评估都相当的高。另外有一个带状喇叭家族的近亲 - BES(Bertagni Electroacoustic System)脉动振膜喇叭。BES跟典范的静电喇叭或Magneplanar平面喇叭一样,都有一个开放的架子与一块平面振膜,声音向前后辐射。不过BES不是很薄的金属板,而是厚度不一的泡沫塑料,外表有点像立体地图。BES的设计使振膜表面有多种谐振形式,振膜的不同部分在不同的频率部分振动,振动的方法不是机械活塞式,倒像随着宽阔音频而均匀振动的音叉。BES的设计引起很大争议,最后当然就不了了之了。平面喇叭在带状喇叭演变的过程中,衍变出一种平面动态喇叭,也称为假带状喇叭,它的问世要归功于美国3M的工程师Jim Winey。Jim Winey本来是业余音响兴趣者,他很喜爱静电喇叭,但又觉得KLH-9太过昂贵,应当有方法降低成本才对。有天他获得灵感,他发现用于冰箱门边的软性陶片磁铁,质量轻、成本低、切割制造容易,很适于做磁性构造。这种磁铁可均匀的驱动扁平、广大的全部振膜表面,可用在双极辐射型态的塑料振膜喇叭。Jim Winey设计的喇叭振膜上有许多渺小的金属导线,金属线吸收来自扩展机的讯号,并配合永恒磁铁的磁场产生吸、推作用。1971年,Winey正式推出新型态的喇叭,后来命名「静磁」(Magnestatic),后来改名为「平面磁」(Magneplanar)。Magneplanar上市后得到很大的回响,包含Strathearn、Wharfedale、JVC、Cerwin-Vega、Thorens等公司纷纭发展不同型态的平面动态喇叭,其中最知名的是Infinity。Infinity推出的Quantum Reference Standard附有双扩展机与电子分音器,它不是用一整块振膜,而是由许多小振膜组成。QRS高两米,宽一米,一共有20个低音单体,其中13个向前,其他向后,垂直成始终线排列。中音则有三个单体,也是垂直排列。加上一只15吋低音,使得QRS可以发出极为震撼的音量,频率也超出可闻范畴。后来的EMIT低音(Electro Magnetic Induction)与EMIM中音,也是一种平面振膜,与后来Genesis所用的低音已经不太一样,Genesis的低音可以视为带状单体与平面单体的混合设计,而中音部分Genesis的大喇叭都采取带状单体,与Infinity各奔前程。不过我们可以看到Infinity从IRS所建立的巨型喇叭架构,这么多年来仍是Hi-End扬声器的最高模范。平面喇叭也有其限制,它的磁构造使得只要磁场的边沿通量能与振膜上散布的「音圈」互相作用,因此效率都不高,到目前这个现象能然存在。再一方面,平面喇叭所用的振膜比静电喇叭或带状喇叭都来得重,因此会限制它的频宽,过去只要Audire一家公司应用全音域的平面驱动器,连Magneplanar自己的喇叭后来都改采带状单体的中低音,加上平面振膜低音组合而成。Burwen与日本山叶曾利用平面振膜制成耳机,Pioneer则保持磁性平板,改用高分子聚合物来制造耳机,但这些产品好像都没有获得肯定。海耳喇叭非传统式喇叭中最成功的要属海尔式设计,就在Winey实现第一个平面动态喇叭后不久,德国物理学家海尔(Oskar Heil)研究出一种很高雅的带状喇叭变形物,他称为气动式变压器(Air Motion Transformer)。   海尔的创造与平面动态喇叭很像,应用一层很薄的塑料振膜,上面覆以导电的铝制「音圈」。不过海尔式喇叭的振膜不是拉紧的,而是打褶的、松松的挂在架子上,因此导线音圈位于堆垂直磁铁的间隙内,当磁力交替挤压曲折皱褶的振膜,再将它们推开,空气就随着音频而挤压发声。这样的设计有很高的效率,振膜上的强大磁力可降低有效质量电抗或音频阻抗,这也是「气动式变压器」称号的由来。事实上这种喇叭就是声音变压器,跟号角一样,较低的有效质量使它的高频可以往上延长,普通的海尔驱动器有300Hz-25kHz的频宽,完全不需要等化。虽然海尔博士对自己的设计信念满满,觉得自己的喇叭才是合理,别人的喇叭都是奇异,但因为制造品质掌控不佳,低音单体的配合又过于简陋,所以海尔喇叭逐步淡出市场。会冒火的离子喇叭当贝尔实验室的Rice与Kellogg面对许多未知时,称为响弧(Singing Arc)或环形放电喇叭的怪物,大约是最令人敬畏的。早于1920年代,无线电技术员就发现,用来调变发射机的高压电讯号有时会造成蓝色的球状发亮气体,播送的声音会从发亮的球体传出来,声音不大但很清楚,有人形容:几乎很火舌一样。Rice与Kellogg并没有仔细去研究这个现象,因为这种发音装置频宽缺乏,还会发出大批臭氧。1940年代,法国核物理学家Siegfried Klein再度发现此现象,并尝试开发新的喇叭,1950年他替新产品命名为「离子喇叭」。这种设计没有机械谐振,没有质量,有无限的顺服性,好像是喇叭的一大突破。英国的Decca、法国Audax、德国Telefunken、英国Fane与日本Realon都纷纭投入离子喇叭的研究,但首先商业化上市的却是美国Dukane(Electro Voice),它们在1962年推知名为Ionovac的新产品,后来改由AmericanAudioC om。生产,持续了很长一段时间。至于Siegfried Klein本身并未参加生产,他持续研究,神奇的离子喇叭如同烛光一样,可以朝它用力吹气而丝毫不损音乐播放。离子喇叭的另一优点是效率很高,105dB的音压只需10瓦的扩展机即可达成,频率响应也可降至1000Hz左右。Siegfried Klein的设计由德国Magant生产,但美国阻止发售,因为臭氧量超过标准,而且另一个Hill Plasmatronic的品牌也要挟Magant独占位置。雷射物理学家Alan Hill所设计的Plasmatronic喇叭原理与Siegfried Klein的离子喇叭相同,应用一只装有特别气体的石英管产生放电现象,使空气电离而发出声音,最简单的说,它们的发声过程好象是闪电当时的雷鸣现象。这种喇叭高频特征极佳,但石英管寿命有限(每隔几个月就要补充氦气),成本又高,应用上并不方便。Hill的离子喇叭频率从700Hz-20kHz,在10呎外仍有90dB的音压,低音则交给传统锥盆喇叭处理。这对喇叭有完美的相位与振幅线性,失真小于1%,惋惜售价高达一万美元(附赠A类扩展机一部推动低音,并且有电子分频器),想当然的没有几个人购买。不过Hill与Magant的离子喇叭,仍在市场上存在许久。真正的锥型喇叭1985年由Ohm所推出的Walsh,其创意足以和BES相提并论,也是第一对真正的锥型喇叭,不但用锥型单体,喇叭本身就是个锥型。Walsh只用一个单体处理20Hz-20kHz的辽阔频率,锥型驱动器放在音箱顶端,音圈和磁铁在上面,振膜朝向音箱内部。Walsh以控制的分解方法工作,频率上升时,对音圈起反应的纸盆范畴减少;频率较低时纸盆活动范畴增长。   未达到此一目标,纸盆由数种不同材料的同心环组成,同心环的作用等于低音滤波器。环越大,处理的频率越低,最低的频率使全部纸盆运动;高频则只用很轻的振膜保持,以阻尼的方法保持频率响应平直。这种设计不管相位或振幅都有很好的线性,最主要是它能180度发声。另一个锥型喇叭的模范,是德国mbl的101喇叭。1975年左右,一家计算机仪控公司老板Meletzky发现,球面单体最能符合他的理想,球型单体的振膜大于传统喇叭单体,更能仿真出自然乐器在空间中的表示。于是他结合柏林大学的两位教授以铝片作成百褶裙状的圆形单体,这个称为100的产品并没有正式上市。1987年mbl以碳纤维当材料,制造了可以360度发声的中低音单体,再加上许多铝片黏合成的葫芦状低音,推出令人惊奇的101喇叭。还有一种Orthophase喇叭,在整片塑料膜上黏附很轻的铝带,而后放在强磁场中,铝带通电而产生震惊发声。http://www.gdpengda.com/
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