家庭影院音箱的设计

王正青

（潇湘职业学院，湖南 娄底 417009）

家庭影院音箱的设计

王正青

（潇湘职业学院，湖南 娄底 417009）

文章介绍了家庭影院的设计参数和设计经验，特别是对超重低音箱的形式进行了介绍，对扬声器的选择方法做了重点介绍，对箱体的制作工艺做了推介。

家庭影院；超重低音箱；扬声器

家庭影院（AV，以后简称AV）音响系统比重较大，在这里对AV音响系统所使用音箱简单叙述。AV音响系统注重营造身场的气氛，配合画面表现影片中排山倒海的气势，这就要求：①场定位准确，声像能随画面精细化准确地移动；②足够大的功率储备，能适应大动态的要求。

主要内容围绕以下方面叙述：①性能参数要求；②功率要求；③结构装配要求；④外观要求。

1 AV音响系统性能参数

AV音响系统的主要性能参数：①主声道，副声道一般频响应为20～20000Hz。②左、中、右声道的功率放大一般应为50W以上。③环绕声道功率放大一般不低于20W，数字环绕声系统要求环绕声道与主声道功率一致。④信噪比应在85dB以上。⑤失真度应小于0.05%。⑥声道分离度应在35dB以上。⑦动态范围应在100dB以上。

从AV音响系统的主要性能参数来讲，单一的一只音箱难以达到20～20000Hz频响一致，也就是说一只音箱是不能重放整个音频的频率范围。于是将用不同的音箱来表现不同频段：①SUBWOOFER（重低音箱）表现低频段,常为40～250 Hz范围。②SATILLITE（卫星音箱）表现中，高频段，常为200～20000Hz范围。

2 重低音箱

在音箱系统中，常用的重低音箱有多种形式，如密闭式、倒相式、管道式、带通式等，以倒相式为主流产品，这里仅以倒相式音箱设计中常见几个问题说明。

倒相式音箱，箱体体积没有特殊要求时，应尽量选用大功率，大口径，长冲程的超低音扬声器，以获得较高的效率和较好的低音效果。

重低音箱工作在很低的频段，而且效率往往不高，需要输入较大的功率，容易引起箱体的振音，因此要求箱体坚固，结实，密封性好。

（1）扬声器（SPEAKER DRIVER）的选择。①扬声器的谐振频率与它的质因子比值应满足下式的要求FO/QCS=80～120。②扬声器的质量因子QTS值应在0.2～0.5之间，QTS值高，单元产生不平坦的响应，造成频响及瞬态响应较差；采用QTS值低的扬声器，就可使用较小的倒相箱体得到重放饱满低音的效果。③因倒相音箱的下限频率可以接近或者低于扬声器的谐振频率，因此扬声器的谐振频率不须严格要求，谐振频率低更好。④使用长冲程的单元可获得更高的输出声压和更低的失真。⑤在条件许可的情况下，应采用口径较大的低音单元，以获得较高的效率和较低的下限频率。

（2）倒相式音箱的调试。①箱体损耗QC值的调整。箱体损耗QC值不同，音箱的低频响应有不同，QC值低表示箱体密封性不好，漏气严重，导致扬声器的输出声压下降。理想的QC值为QC=7。当输出系统的实际QC值大于设计目标时，可以减少箱内填充物来降低系统的QC值；当实际QC值小于设计目标时，可以增加箱内填充物来增加箱内QC值。②箱体容积的调整。同一个扬声器在不同的箱体中其频率特性不同，可以通过测出初步已确定音箱的阻抗曲线来调整箱体的容积，重新测调整音箱的阻抗曲线来调整箱体的容积，重复多次即可，最理想的就是阻抗曲线的第一个谷值与第二个谷值的阻抗值相等，第二个谷值阻抗是音箱的额定阻抗。③相管的调整。当出现第一阻抗峰值远大于第二阻抗峰值时，可以增长倒相管的长度以降低倒相管的谐振频率。阻抗曲线的阻抗谷值频率就是倒相管的谐振频率，如果倒相管的谐振频率小于设计值，可将倒相管缩短达到合适的长度，反之加长倒相管以达到合适的长度。

（3）箱体的制作工艺。①箱体的外形及尺寸比例。当确定了箱体的容积、倒相管、扬声器等之后,需要选择合适的箱体内部尺寸比例，以使驻波均匀分布，避免在某一个频率上产生过强的驻波，一般要求箱体的长、宽、高的比例不能成整数比，如下两种比例为较适合的比例：0.8：1.00：1.25；1.00：1.25：3.2。②箱体的材料。因为箱体在工作时会产生强烈的振动，对音质有不利影响，要求箱体材料具有以下性能：密度大，隔音性能好；刚性大，不易变形；内部损耗大，有利于阻尼。①箱体内部的加固处理。箱体内部加固是为了抑制晶体的振动，产生的箱体振音的原因有如下方面：第一，由于扬声器箱形状及尺寸比例不当，所产生的内部驻波所引起的激励振荡。②由于扬声器背面向箱体内部辐射声音，使箱体内部声压变化而产生空气压力变化，从而导致箱体激励振动。③扬声器与箱体共振产生的振动。④由于扬声器分频路板，功放板等辅助器件与箱体的接合不牢固而产生共振。⑤箱体的气密性不好，产生的振音和漏风等现象。

3 SATELLITE（卫星喇叭）

（1）扬声器要求。在AV音响系统中，低频段均已分布到超重低音箱中，中高频段的音频成份均由卫星喇叭组来体现。因此中高音扬声器应满足下列条件：①中高音扬声器的灵敏度不低于低音扬声器的灵敏度。②要求中高音扬声器的指向性要好。③中高音扬声器应具有尽量高的频率上限。④中高音扬声器应有较小的失真，而且失真类型也应一致。⑤要求中高音的瞬态特性，相位特性良好，及中高音频的音色统一。

（2）音箱要求。在AV系统中，要求各音箱使用的扬声器一致，以保证重放时各声道声音的音色和谐统一。因中高频段的音频振膜振幅不大，功率成份所占比重较小，所以常选择小型音箱为主，以满足音箱小型化的趋势。①主声道音箱（即前置音箱）。前置音箱，应具备以下条件：在听感上要达到高保真的要求；具有宽阔平滑的频率响应，不匀均度在小于±3dB；具有较低的失真；瞬态响应要好，音箱的解析力要高。②中置音箱。AV系统的中置声道主要表现影片中的语言对白，大约75%的声音信息由中置体现。中置音箱在声场定位，提高对白的清晰上起到至关重要的作用，要求能承受较大的功率，音色与前置一致，要注意音箱的防磁性能。③环绕声音箱（后置音箱）：环绕声道是配合前方声道形成一个逼真的包围声场，杜比定向逻辑环绕声系统要求环绕声道频率范围为100HZ～7000HZ。环绕音箱应注意其声场的扩散性要好，中高音表现清晰。杜比数字环绕声系统、DTS系统要求环绕声道音箱是全频带的，所以环绕声音箱也应该频响尽量宽，功率与前置音箱一致。

（3）音箱箱体材质要求。常选用小型木质、塑料等等。

（4）制作工艺要求。以塑料卫星音箱为多，因为塑料密度小，壁厚薄，刚性小，在中频段易共振产生振音，所以接合之间的减振考虑应为重点考虑对像。

［1］Bob McCarthy.音响系统设计与优化［M］.北京：人民邮电出版社，2009.

［2］张庆双.经典音箱设计与制作300例［M］.北京：机械工业出版社出版，2011.

［3］巩云.音响原理与技术［M］.北京：机械工业出版社作，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，湖南娄底人，大学本科，工程师，主要研究方向：机械设计。