家庭影院音箱的設計

王正青

（瀟湘職業學院，湖南 婁底 417009）

家庭影院音箱的設計

王正青

（瀟湘職業學院，湖南 婁底 417009）

文章介紹了家庭影院的設計參數和設計經驗，特別是對超重低音箱的形式進行了介紹，對揚聲器的選擇方法做了重點介紹，對箱體的制作工藝做了推介。

家庭影院；超重低音箱；揚聲器

家庭影院（AV，以后簡稱AV）音響系統比重較大，在這里對AV音響系統所使用音箱簡單敘述。AV音響系統注重營造身場的氣氛，配合畫面表現影片中排山倒海的氣勢，這就要求：①場定位準確，聲像能隨畫面精細化準確地移動；②足夠大的功率儲備，能適應大動態的要求。

主要內容圍繞以下方面敘述：①性能參數要求；②功率要求；③結構裝配要求；④外觀要求。

1 AV音響系統性能參數

AV音響系統的主要性能參數：①主聲道，副聲道一般頻響應為20～20000Hz。②左、中、右聲道的功率放大一般應為50W以上。③環繞聲道功率放大一般不低于20W，數字環繞聲系統要求環繞聲道與主聲道功率一致。④信噪比應在85dB以上。⑤失真度應小于0.05%。⑥聲道分離度應在35dB以上。⑦動態范圍應在100dB以上。

從AV音響系統的主要性能參數來講，單一的一只音箱難以達到20～20000Hz頻響一致，也就是說一只音箱是不能重放整個音頻的頻率范圍。于是將用不同的音箱來表現不同頻段：①SUBWOOFER（重低音箱）表現低頻段,常為40～250 Hz范圍。②SATILLITE（衛星音箱）表現中，高頻段，常為200～20000Hz范圍。

2 重低音箱

在音箱系統中，常用的重低音箱有多種形式，如密閉式、倒相式、管道式、帶通式等，以倒相式為主流產品，這里僅以倒相式音箱設計中常見幾個問題說明。

倒相式音箱，箱體體積沒有特殊要求時，應盡量選用大功率，大口徑，長沖程的超低音揚聲器，以獲得較高的效率和較好的低音效果。

重低音箱工作在很低的頻段，而且效率往往不高，需要輸入較大的功率，容易引起箱體的振音，因此要求箱體堅固，結實，密封性好。

（1）揚聲器（SPEAKER DRIVER）的選擇。①揚聲器的諧振頻率與它的質因子比值應滿足下式的要求FO/QCS=80～120。②揚聲器的質量因子QTS值應在0.2～0.5之間，QTS值高，單元產生不平坦的響應，造成頻響及瞬態響應較差；采用QTS值低的揚聲器，就可使用較小的倒相箱體得到重放飽滿低音的效果。③因倒相音箱的下限頻率可以接近或者低于揚聲器的諧振頻率，因此揚聲器的諧振頻率不須嚴格要求，諧振頻率低更好。④使用長沖程的單元可獲得更高的輸出聲壓和更低的失真。⑤在條件許可的情況下，應采用口徑較大的低音單元，以獲得較高的效率和較低的下限頻率。

（2）倒相式音箱的調試。①箱體損耗QC值的調整。箱體損耗QC值不同，音箱的低頻響應有不同，QC值低表示箱體密封性不好，漏氣嚴重，導致揚聲器的輸出聲壓下降。理想的QC值為QC=7。當輸出系統的實際QC值大于設計目標時，可以減少箱內填充物來降低系統的QC值；當實際QC值小于設計目標時，可以增加箱內填充物來增加箱內QC值。②箱體容積的調整。同一個揚聲器在不同的箱體中其頻率特性不同，可以通過測出初步已確定音箱的阻抗曲線來調整箱體的容積，重新測調整音箱的阻抗曲線來調整箱體的容積，重復多次即可，最理想的就是阻抗曲線的第一個谷值與第二個谷值的阻抗值相等，第二個谷值阻抗是音箱的額定阻抗。③相管的調整。當出現第一阻抗峰值遠大于第二阻抗峰值時，可以增長倒相管的長度以降低倒相管的諧振頻率。阻抗曲線的阻抗谷值頻率就是倒相管的諧振頻率，如果倒相管的諧振頻率小于設計值，可將倒相管縮短達到合適的長度，反之加長倒相管以達到合適的長度。

（3）箱體的制作工藝。①箱體的外形及尺寸比例。當確定了箱體的容積、倒相管、揚聲器等之后,需要選擇合適的箱體內部尺寸比例，以使駐波均勻分布，避免在某一個頻率上產生過強的駐波，一般要求箱體的長、寬、高的比例不能成整數比，如下兩種比例為較適合的比例：0.8：1.00：1.25；1.00：1.25：3.2。②箱體的材料。因為箱體在工作時會產生強烈的振動，對音質有不利影響，要求箱體材料具有以下性能：密度大，隔音性能好；剛性大，不易變形；內部損耗大，有利于阻尼。①箱體內部的加固處理。箱體內部加固是為了抑制晶體的振動，產生的箱體振音的原因有如下方面：第一，由于揚聲器箱形狀及尺寸比例不當，所產生的內部駐波所引起的激勵振蕩。②由于揚聲器背面向箱體內部輻射聲音，使箱體內部聲壓變化而產生空氣壓力變化，從而導致箱體激勵振動。③揚聲器與箱體共振產生的振動。④由于揚聲器分頻路板，功放板等輔助器件與箱體的接合不牢固而產生共振。⑤箱體的氣密性不好，產生的振音和漏風等現象。

3 SATELLITE（衛星喇叭）

（1）揚聲器要求。在AV音響系統中，低頻段均已分布到超重低音箱中，中高頻段的音頻成份均由衛星喇叭組來體現。因此中高音揚聲器應滿足下列條件：①中高音揚聲器的靈敏度不低于低音揚聲器的靈敏度。②要求中高音揚聲器的指向性要好。③中高音揚聲器應具有盡量高的頻率上限。④中高音揚聲器應有較小的失真，而且失真類型也應一致。⑤要求中高音的瞬態特性，相位特性良好，及中高音頻的音色統一。

（2）音箱要求。在AV系統中，要求各音箱使用的揚聲器一致，以保證重放時各聲道聲音的音色和諧統一。因中高頻段的音頻振膜振幅不大，功率成份所占比重較小，所以常選擇小型音箱為主，以滿足音箱小型化的趨勢。①主聲道音箱（即前置音箱）。前置音箱，應具備以下條件：在聽感上要達到高保真的要求；具有寬闊平滑的頻率響應，不勻均度在小于±3dB；具有較低的失真；瞬態響應要好，音箱的解析力要高。②中置音箱。AV系統的中置聲道主要表現影片中的語言對白，大約75%的聲音信息由中置體現。中置音箱在聲場定位，提高對白的清晰上起到至關重要的作用，要求能承受較大的功率，音色與前置一致，要注意音箱的防磁性能。③環繞聲音箱（后置音箱）：環繞聲道是配合前方聲道形成一個逼真的包圍聲場，杜比定向邏輯環繞聲系統要求環繞聲道頻率范圍為100HZ～7000HZ。環繞音箱應注意其聲場的擴散性要好，中高音表現清晰。杜比數字環繞聲系統、DTS系統要求環繞聲道音箱是全頻帶的，所以環繞聲音箱也應該頻響盡量寬，功率與前置音箱一致。

（3）音箱箱體材質要求。常選用小型木質、塑料等等。

（4）制作工藝要求。以塑料衛星音箱為多，因為塑料密度小，壁厚薄，剛性小，在中頻段易共振產生振音，所以接合之間的減振考慮應為重點考慮對像。

［1］Bob McCarthy.音響系統設計與優化［M］.北京：人民郵電出版社，2009.

［2］張慶雙.經典音箱設計與制作300例［M］.北京：機械工業出版社出版，2011.

［3］鞏云.音響原理與技術［M］.北京：機械工業出版社作，2007.

Design of Home Theater Speakers

WANG Zheng-qing
（Xiaoxiang Vocational College，Loudi，Hunna 417009，China）

This paper introduces the design parameters and design experience of home theater，especially overweight subwoofer.Italso introduces the selectionmethod of loudspeakerand the production processofbox.

home theater；overweightsubwoofer；speaker

TN946.7

A

2095-980X（2017）05-0109-01

2017-04-23

王正青（1961-），男，湖南婁底人，大學本科，工程師，主要研究方向：機械設計。