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文檔簡介
1、Lynn Olsen是美國著名的發(fā)燒友,其文章經(jīng)常見于報章,近段時間,他為他的朋友們設(shè)計了Ariel音箱-一種介于低效率發(fā)燒音箱和高效率的號角音箱之間 的啞鈴傳輸線(迷宮)音箱,并發(fā)表在他的個人網(wǎng)頁上,供世界各地的DIY愛好者參考制作,組織了Ariel俱樂部。同時根據(jù)各地朋友反饋的改進(jìn)意見,促使 Ariel不斷升級改良,發(fā)展到MK5,有3個不同迷宮出口的版本。最近發(fā)表的MK6,改進(jìn)了出口和單元后部的空腔。同時還衍生出ME2(請參考其網(wǎng) 頁)-采用相同的單元和分頻器的小型倒相箱箱體,在大房間使用需要輔助低音音箱。ARIEL MK3的外觀 ARIEL MKV外觀圖 設(shè)計原則本設(shè)計遵循以下3點原則:
2、1、高于一般的效率并擁有自然逼真的聲音、寬闊的音場和音色中性略偏暖和。 2、盡量簡潔的設(shè)計,分頻器設(shè)計足夠簡潔以至可以通過更換不同的電阻、電容、線圈等和改變迷宮里的阻尼材料的填充來微調(diào)聲音。 3、比較容易的木工工藝,設(shè)計里多處采用黃金比例以減少因為迷宮設(shè)計和面板衍射等引起的頻響波動。單元選擇一開始就以“簡潔”的精神指導(dǎo)本設(shè)計,因此在單元選擇時多下功夫,避免使用一些需要特殊的頻率均衡電路去修正頻響的單元。 VIFA 的P13WH-00-08是聚丙烯振膜、導(dǎo)磁柱有出氣口的5.5英寸中低音喇叭,沒有典型7、8英寸聚丙烯喇叭的略先顯渾濁的中頻(原因是口徑小,振膜做 得比大口徑要堅硬),更引人注目的是其
3、頻率響應(yīng),平直的中頻響應(yīng)直到5KHZ,然后以12 db/Oct平滑下降,因此可使用簡單分頻器并摒棄頻率均衡電路。其實,人耳對至關(guān)重要的中頻十分敏感,設(shè)計者發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的喇叭在中頻有許多峰谷,HIFI 音箱通常使用頻率均衡電路去修正中頻頻響,直到前幾年,才出現(xiàn)不需要這種電路的個別喇叭(作者指出另外的唯一選擇就是Focal 的6V415,但它在4.5kHz有小小的峰)。但VIFA的P13WH-00-08的缺點是低頻量感略小、下沉深度不足,所以設(shè)計者用一對P13WH- 00-08裝在6英尺長的傳輸線里,可以把低頻F3擴(kuò)展到60HZ(作為對比:安裝在QB3響應(yīng)的倒相箱內(nèi),F(xiàn)3在80HZ并以24db/oct
4、下降), 采用一對單元還提高了聲輻射阻抗,因此靈敏度提高了將近6db。(從88db/W/M上升到平均92db/W/M),功率承受能力也增大了一倍,好處是不 言而喻的,缺點是多使用一個單元,成本上升,并由于啞鈴式排列,最小聽音距離要求是2米。 下面是VIFA的P13WH-00-08的外形、頻響圖 有 人會認(rèn)為本箱子的F3偏高,其實本箱子的設(shè)計目的是擁有非常自然的聲音,中頻和高頻絕對一流,而且F3以下的衰減較緩慢。在$1000 到 $5000的中價位HI-END音箱中,通常采用的折衷方式是滿足一些發(fā)燒友所需要的:放棄極度清晰的中頻,繼而產(chǎn)生較強烈的低頻。因此若采用6.5 或 8的喇叭,低頻可以得到
5、改進(jìn),但也要采用頻率均衡電路修正其起伏的中頻頻響-這并不能明顯改善中頻音質(zhì)。 高 音喇叭的選擇相對容易一些,不象好的中低音喇叭那樣貧乏。因為材料科學(xué)、聲學(xué)全息科技、計算機(jī)模擬技術(shù)的發(fā)展,軟球頂高音向前邁了一大步,例如Scan- Speak D2905/9500 和 D2905/9700就超越了目前最好的金屬球頂高音。Scan-Speak D2905系列共有9000、9300、9500、9700、9900等共5款,越后的型號價格越高,最初設(shè)計時設(shè)計者使用9000,后來經(jīng)過測試、改 良,設(shè)計者認(rèn)為在Ariel中最適合使用的是9500(使用9000、9300性能有輕微下降,并不推薦使用9700和99
6、00-雖然更昂貴,但分頻器 是為9500設(shè)計的,除非你有精密的測量工具去重新設(shè)計分頻器 ),它是9300的改進(jìn)版,使用磁流體阻尼、冷卻,使用了與最高型號9900相同的無共鳴的振膜后腔。 下圖是9500外形、頻響圖 客觀地說,VIFA P13WH-00-08、Scan-Speak D2905/9500是世界上最自然的、頻響最平直的喇叭之一,頻率響應(yīng)、群延時圖、瀑布圖也是格外的優(yōu)秀。page開發(fā)過程最 初的版本(MK1)比較簡單,三個喇叭裝在同一聲學(xué)腔里-沒有分隔開,采用折疊為兩段的傳輸線,出口在音箱后邊的上方,這個版本的低音比較缺乏,但 中、高音還是比較滿意的。為此設(shè)計者和朋友進(jìn)行了探討和改進(jìn),
7、嘗試把出口放在離地板幾英寸高的位置(把傳輸線折為三段,出口在下),結(jié)果低音出來了,他們 認(rèn)為是地板對低頻起到反射、提高了低頻效率、功率承受能力并降低了失真,而且聲學(xué)響應(yīng)與房間的聯(lián)系更密切了。后來采用了Randy設(shè)計的新型的傳輸線,它 的特點是:1、混合了1/4波長諧振式(TL)和迷宮式設(shè)計,總長的1/3-1/2點以后為迷宮管道。2、將喇叭單元的位置從傳輸線開始點移動到總長的1 /5位置,并在0點到1/5點填充阻尼吸音物體,其余的適當(dāng)位置也填充一些薄的阻尼物體。這樣就產(chǎn)生了MK2。MK2 是Ariel歷史的較大轉(zhuǎn)折,這個版本提出使用混合1/4波長諧振(TL)、迷宮式的觀念,傳統(tǒng)的1/4波長諧振式
8、很難處理80-200Hz的頻段,該頻 段會有一些諧振產(chǎn)生峰谷,填充太多的阻尼物又會引起動態(tài)的壓縮-這是很難處理的問題。MK2較好的解決了該問題,兩個低音單元有相對分隔的腔體,一 開始是1/4波長諧振式,喇叭單元后傾斜、扭轉(zhuǎn)的隔板減少了該閣板的反射影響,然后到了迷宮部分再合并起來。大家都抱怨扭轉(zhuǎn)15度的隔板較難加工定位,因此MK3改進(jìn)了喇叭后面的隔板,并稍微修正了迷宮,得到的結(jié)果是上低頻部、低中頻部的頻響平滑了。根 據(jù)Ariel俱樂部成員的提議,MK4的每一個單元采用了完全獨立的管道(MK3是在迷宮部分合并了),降低了兩個單元之間的相互影響和因為距離不同而引 起延時干擾。而且迷宮部分之前的1/4
9、波長諧振管的截面逐漸減少,顯著的改善了100-500HZ的中低頻部分的聲染色。有一個問題是在低于8英尺高的房間里低音會偏多,經(jīng)過試驗發(fā)現(xiàn),可以把音箱離地近一點以調(diào)整出口的大小,來改善這個問題。因 此衍生出MK5B、MK5R、MK5S三個略有分別的版本,MK5B的出口在下方,調(diào)整大小時要將音箱上下移動,MK5R的出口在后面,可以用另外的木版 調(diào)整出口的大小,MK5S的出口在旁邊,而且是分布式的,理論上,三個版本沒有分別,但由于出口位置不同,跟房間的聲學(xué)特性綜合后,總特性是有一點點差 異。最新發(fā)表的MK6,后面板使用不同的木頭材料,并允許填充鐵沙、鉛彈之類的物品,進(jìn)一步降低了箱體的諧振。同時改進(jìn)了
10、迷宮出口,使得很容易調(diào)整出口的大小。箱體的設(shè)計、制作 本箱體的結(jié)構(gòu)跟號角不同,傳輸線里的截面變化是較凌亂的-優(yōu)點是可以降低傳輸線里的空氣流動速度,而普通的號角截面過渡越平滑越好。 高 音喇叭的安裝中心不在面板的垂直中線,而是位于黃金分割點,目的是為了減少面板左右轉(zhuǎn)角衍射引起的上中頻段波動、染色(面板左右轉(zhuǎn)角的急劇變化的邊緣在聲 波的作用下產(chǎn)生衍射,該衍射干擾了喇叭發(fā)出的聲波并又作用在喇叭的振膜上,引起中頻頻響的波動、染色)。同樣,低音喇叭的安裝軸線也偏離垂直中線。制作時 要注意,左右聲道音箱喇叭排列是鏡像的。同時,前面板跟側(cè)板的過渡應(yīng)使用圓弧過度,圓弧半徑為3/4英寸。 前 面板使用兩塊3/4
11、英寸(19mm)的特級MDF粘合起來,另外的外板使用3/4英寸特級MDF(后面板厚度可以增大,例如1英寸或更厚)。里板使用多層 夾板,多層夾板的強度是MDF的3到4倍。當(dāng)沒有合適厚度的板材,應(yīng)保證箱子的里面尺寸相同,在沒有MDF或多層夾板時,里板應(yīng)使用較堅硬的板材,外板應(yīng) 使用相對軟的板材。里板與外板最好用入榫、涂膠粘合的方式固定,不推薦用螺絲來固定,應(yīng)該用精確的木工工藝來保證固定牢度,即涂膠水前先嵌起來,看看是否 已經(jīng)十分牢固。 中低音單元外部直徑是5.53(5 17/32)英寸,邊緣深度是3/16英寸,開孔尺寸為4.56(4 9/16)英寸,高音單元外部直徑為4.125英寸,邊緣深度0.1
12、56(5/32)英寸,開孔尺寸為3.25英寸.安裝螺絲的角度最好在45、135、 225、315度,這里不推薦用木螺釘安裝,因為木螺釘不能提供統(tǒng)一的扭矩、而且不能經(jīng)歷多次拆卸、安裝。應(yīng)該使用T型螺母固定在孔的另外一邊,再使用內(nèi) 六角螺栓固定喇叭。 安裝時喇叭時應(yīng)用襯墊材料,保證沒有漏氣,而且高音喇叭的安裝腔體跟中低音喇叭腔體是隔離的,所以它的引線應(yīng)該用玻璃膠等密封。兩單元的面板不能突出在箱體面板,否則會引起嚴(yán)重的可測量的失真、頻響波動。 阻尼、吸音材料的放置測 試面板阻尼的簡單方法是:放一段動態(tài)大的如合唱、管弦樂,把耳朵貼到音箱的離喇叭近的前、后側(cè)面上,聆聽是否有不良的振動和討厭的嗡嗡聲。Ar
13、iel內(nèi)部 的隔板已經(jīng)對箱體起到了很好的加強作用,如果你的木工水平好的話,振動是很小的,否則要檢討你的木工水平并采取相應(yīng)方法來改善。然 后適量放置一些較薄的海綿、羊毛等材料在中低音喇叭的后面(不要把喇叭的后部的空氣出口堵死)。再象音箱結(jié)構(gòu)圖那樣在隔板的表面貼上1/2英寸厚的羊毛毯 (注意,前視圖中左側(cè)板里表面沒有畫阻尼材料,其實同樣要貼)。在迷宮管道里可以按試聽結(jié)果蓬松地放置一些吸音材料。page分頻器的設(shè)計和改進(jìn)、試聽正 如期望的那樣,由于單元本身的特性就很平滑。一開始Ariel使用了真正簡單的設(shè)計,用2UF的電容串聯(lián)在高音單元,再用16 OHM的電阻并聯(lián)在高音單元上去降低單元阻抗變化引起的
14、影響,理論上是非常完美的,測試結(jié)果也非常的好。但聽起來卻不是很好,就象平常的音箱一樣有點不自 然,產(chǎn)生的高音較多。設(shè)計者多次調(diào)整了C、R的值,但沒有太大的改善,因此說流行的并不總是最好的。后來找到了問題的根源-高音喇叭的最大線性位移很 小,一階分頻器在分頻點及以下的頻段衰減太慢,造成過大的功率進(jìn)入高音單元,造成較大的振膜位移超出線性位移。產(chǎn)生了較大的失真。因此改用 12db/Oct的兩階高通分頻器,高音正接。(另外說一句,其實最初設(shè)計的一階分頻器的高音應(yīng)該反接以對準(zhǔn)相位,設(shè)計者更喜歡使用不同斜率的濾波器令高 音可以正接,達(dá)至更佳的群延時特性)。重新設(shè)計的高通部分如下:C1、L1組成低Q兩階濾波
15、器,R2為阻尼電阻,R3、C3組成感抗補償。低通濾波器也需要進(jìn)行改造,雖然中低音單元頻響很平滑,但相對來說,中頻還是有點突出,因此設(shè)計者設(shè)計了阻抗補償回路,并嘗試改變元件的數(shù)值得到很好的效果,最終的設(shè)計如下:左 邊的LCR電路用來吸收2KHZ附近的30 OHM的阻抗峰,使用后,阻抗峰被限制在8 OHM,10HZ-100KHZ間的阻抗在3.5 OHM到8 OHM之間,200HZ到800HZ間阻抗為4.5 OHM,所以使用膽機(jī)時應(yīng)接在4 OHM端口。使用新分頻器后頻響如下:(測量距離2米,0軸),可以發(fā)現(xiàn)100HZ-10KHZ之間非常平滑,約有2 db的下降,并在3.8KHZ分頻點左右達(dá)到最低點(
16、有點類似人耳的等響度曲線)。高 通的電容是可以微調(diào)的,影響了聲場的遠(yuǎn)近,在乎于個人的喜好和實際環(huán)境、擺位等,設(shè)計者建議如果覺得聲像太遠(yuǎn),可以把C1改為6UF,如果覺得聲像觸手可 及,則保留在4.7UF。還建議C1不要使用一般如SOLEN等聚丙烯電容,強烈建議使用Teflon 材料的North Creek牌、Hovland牌、或 VTV牌的銀油電容。雖然很昂貴,但這是本音箱最重要的元件,作用十分巨大-其重要性比CD機(jī)、前置放大器還要重要!該電容應(yīng)該在1%內(nèi)配對。并 注意電容的方向(雖然薄膜電容沒有極性,但正反方向還是存在一定的不同)。另外建議嘗試用4.7UF的聚丙烯電容再并聯(lián)0.47UF的Tef
17、lon電容。除 了C1電容可以微調(diào)外,高頻的電平也可以通過改變R1、R2的值進(jìn)行微量調(diào)整。(注:在圖紙里R1由R1A、R1B并聯(lián)而成)例如去掉R1、R2改為16 OHM可以得到較多的高音,R1為1 OHM、R2為8 OHM得到較少的高音,設(shè)計者偏向使用R1為0.5 OHM、R2為10 OHM。電阻值的輕微變化引起音色的變化是非常大的,因此每次改變的增量要小,而且要通過聽大量類型的音樂來確定其數(shù)值。Lynn Olsen設(shè)計、改造、調(diào)試分頻器用了3個月時間,并利用MLSSA、LMS等檢測設(shè)備得到了15個稍微不同的版本。建議沒有測量儀器時,播放粉紅噪音來測試箱體阻尼和分頻器,這樣對某一頻段的聲染色較敏感,但不能聆聽出頻譜的谷點(除非谷點很深)。有條件的可用MLSSA, FFT, LMS等測試、改進(jìn)。請參考公布的MLSSA測試結(jié)果與近場測試結(jié)果。MLSSA測試結(jié)果近場測試結(jié)果(可以看到在房間里,F(xiàn)3向下擴(kuò)展了)分頻器應(yīng)安裝在獨立的木盒子里,并隔離電容的振動,離大的鐵/鋼物體至少12英寸遠(yuǎn),線圈之間應(yīng)相隔6-8英寸以上并互相垂直放置,線路采用星型接地,并使用雙線分音。擺位的要求建 議將Ariel往內(nèi)旋轉(zhuǎn)一定的角度(喇叭0軸線跟兩喇叭連線夾角為50-55度,即喇叭的
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