Loudspeaker Enclosures & Horns:
——What They Do, How They Do It
擋板、低音反射、優化輸出、喇叭設計、張開曲率、方向性等其他關鍵特性。
在幾乎所有現代揚聲器系統中，箱體內包含構成系統的一部分或全部驅動器元件，并且它將一個或多個喇叭單元驅動器的后輻射與前輻射分離。它還可以限制喇叭和壓縮驅動器的后部輻射，以避免多余的聲能投向舞臺。
為什么將盆體的前輻射與后輻射分開？當盆體驅動器向前移動時，它向大氣提供正壓力，表現為沖擊。當它向后移動時，則提供了負壓。而且它在快速重復這兩個動作——比如在1kHz波長下每秒可達1000次。如果前后輻射能量彼此不分離，則每一個都會抵消另一個的輸出，因為它們相差180度。
有幾種方法可以防止這樣的抵消。最簡單的是平板擋板，這種方法可以追溯到20世紀初。第一個擋板用來安裝盆體驅動器，其目的是將前輻射與后輻射隔離開來。擋板越大，盆體驅動器可再現的頻率范圍越低（當然，處于其他因素限制的范圍內）。
隨著頻率的降低，波長變長。如果擋板足夠大的話，它甚至可以將前面的正低頻輻射和背面的負輻射分開，從而阻止前后聲的抵消。
隨著時間的推移，很明顯，除了電影院的固定安裝案例，18 x 18英尺的擋板并不實用。接著，揚聲器設計師提出了一個無限擋板的想法，類似密封的箱體。它確實起作用了。
密封（左）和低音反射箱體。
20世紀60年代，隨著搖滾樂取代了聲樂團體和大樂隊音樂，人們對揚聲器產生了更多的輸出需求。低音反射箱體有助于滿足對功率、清晰度和低頻下潛的新要求。
低音反射箱體采用一個出口，該出口能捕獲盆體驅動器的后部能量，并通過相對較小通常為管道式的導流裝置將其向外發送。這個解釋不是特別透徹（那些長波長是如何通過那個小端口的？）所以如果你不能完全理解它，不用擔心。它需要復雜的壓力動力學方程來正確解釋。
低音出口可用于增加LF輸出，盡管端口的輸出與盆體的振動壓力輸出相位上并不同步。
在現實生活中，“優化出口低音反射箱體”是營銷手冊中多年來用來描述低頻揚聲器的一個術語，聽起來非常好。
但是如果你測量它的相位響應，它的端口能量會與直接輻射的能量在頻率范圍內顯示出完全反轉。幸運的是，在相同的頻率范圍內，盆體驅動器移動很小，大部分聲能可通過出口輸出。
事實上，測量出口調諧中心頻率的方法，術語中稱為Fb（驅動器和箱體組合的諧振頻率），是將一個測量麥克風放在盆體的頂部，并在高分辨率頻譜分析儀上查看響應。
頻譜響應會有一個明顯的下陷。下陷的中心頻率是箱體調諧頻率，下陷的深度大致表示箱體的結構優點。即使是一個小的空氣泄漏也會減少下限的深度，下陷的深度應盡可能深，以便最大限度地將能量傳遞到出口。不規則的形狀表示諧波共振，如振動板。
一個牢固支撐的剛性箱體會比一個建造劣質的箱體產生更平滑、更美觀的曲線（見下面的圖表）。通常，揚聲器箱體應盡可能堅固耐用。振顫的箱體板材吸收的能量是浪費掉的能量，而不是向外傳播。
下陷的最低點是箱體的調諧頻率。該外殼密封良好，支撐良好，由下陷的深度和光滑形狀可顯示。
低音反射出口的另一個用途是將盆體驅動器的沖程限制在一個頻率，否則該頻率可能會因超出沖程而觸底。在這種情況下，出口更多地用于沖程控制而不是增加輸出。這會導致喇叭負載，它通常與低頻范圍內的低頻反射式箱體相結合。
從影院揚聲器開始，詹姆斯·B·蘭辛（James B.Lansing）等設計師制造了由成型木材制成的低頻號角揚聲器，以增加系統的輸出。在早期，25W的放大器已經是極限了，所以揚聲器效率是一個非常重要的問題。
號角也用于高頻，通常用可鍛金屬鑄造。
Altec Lansing 511B多室喇叭。
后來，多層玻璃纖維材質成為大多數制造商（不是所有制造商）的首選材料。一些高頻喇叭是由加工木材制成的，實際上是一種很好的材料，在車床上加工而成。另一方面，今天使用的其他喇叭材料包括塑料模塑件，如果拔模足夠短，有時會真空成型，與注塑相比，這是一種非常便宜的工藝，但只能用于薄材料。
聲學號角本質上是一個變壓器。它的作用是將盆體或壓縮驅動器的高壓和相對較小的輻射區域轉換為大得多的外部大氣區域，后者本質上是低壓環境。
通過其張開角度，號角將喉部的高壓、高粒子速度振動轉換為分布在口部相應較大區域的低壓、低速粒子振動，從而更有效地將波陣面與空氣耦合。
張開曲率——也就是設計師為號角設計選擇的曲線——用于以某種方式轉換驅動器的能量。有許多經典曲線，如指數曲線、雙曲線曲線、圓錐曲線和其他曲線，每個曲線都有自己的特性。一些張開率有利于LF輸出，另一些有利于整體效率，還有一些有利于頻率響應的均勻性或低失真。
所有張開曲率都顯示出一定的方向性。說“這是一個完美的張開曲率”絕非易事。設計師在選擇張開曲率和號角尺寸時，應考慮如何更好地實現號角的預期性能。
號角與（壓縮）驅動器的關系。
號角的設計可以是“直的”，也可以向前、側向、甚至向后折疊，然后再向前。折疊節省了箱體內的空間，同時保持喇叭長度足夠長，以再現低頻。
折疊的一個缺點是，根據折疊的形狀和陡峭程度，超過一定頻率的能量會反射回自身并抵消。因此，大多數折疊喇叭的工作范圍有限，通常不超過兩個八度。
除了提高驅動器向大氣的傳輸效率（通常高達10dB或更高）之外，聲學號角還提供了輻射能量角度控制的額外作用。可以選擇號角的張開角度來控制輻射到幾乎任何水平和垂直方向。我曾經在舊金山看到一個采用360度的舊號角設計。壓縮驅動器安裝在喉部露出的頂部。（它在語音尋呼方面效果很好。）
雖然給定的張開曲率能提供所需的覆蓋模式，但號角的長度和開口面積必須足夠大，以控制頻率疊加頻段附近較低頻率的波長。可惜大多數號角無法做到。在提供有效LF控制的范圍內，它們就像一個迷宮，在更高的頻率下也是一個嚴重的妨礙。
號角設計是一場艱難的過程。我記得在商用號角上測試了一個專有的2英寸喉口驅動器，并對擴展高頻響應的要求沒有得到滿足感到非常失望。沒有超過10 kHz的信號。當我將驅動器從號角上拔下時，突然發現10 kHz以上的高頻響應幾乎完全平坦到18 kHz（幸運的是，當時測量麥克風和分析儀仍在運行），我才意識到號角開口對傳播驅動器的高頻能量是多么有害。
Renkus Heinz ST4自供電揚聲器的剖視圖。
號角的長期應用領域例如音樂會揚聲器，從中低音到高音范圍，現在已經被大多數線性陣列所取代，它們使用了直接輻射的低音盆體驅動器和較小的的中音盆體驅動器。對于低頻，它們通常以分開的一對排列，中頻則以四個陣列排列，高頻通常在波導的兩側各有兩個。現代的盆體、塑波和星形材料，由高強度磁體和耐用的音圈支撐，使得相對新一代的小型盆體驅動器具有極高的聲壓級和功率處理能力。
在不同時期，出現了一些新穎的揚聲器設計方法，通常以專利授權或專利申請的形式出現。它們在大程度上提供了性能優勢，但很少有人知道。然而，創新是對人類思維想象力的致敬。看看專業音頻行業接下來會出現什么新趨勢，這將是一件有趣的事情。
