[发明专利]纯真高音、干净低音与全频同轴扬声器

说明书

技术领域

本发明涉及的是制作各种放声装置之基本单元--扬声器。本发明系方法发明，旨在指出扬声器发声之新理念与结构之新构造及实现新理念与新构造的技术工艺的通用方法。根据这一方法，扬声器数十年的发展过程中所遇到的瓶颈性难题将获解决。根据这一方法，扬声器的品质也将提升到新的高度。具体地讲，本发明涉及的是纯真高音扬声器、干净低音扬声器及全频同轴扬声器之设计与制造工艺的通用方法。所谓纯真高音扬声器系发音范围在2.5KHZ以上、音圈无位移之超低失真扬声器；所谓干净低音扬声器指发音从低频共振频率至2.5KHZ范围、音圈极小位移之超低失真扬声器；所谓全频同轴扬声器指用上述纯真高音及干净低音扬声器、经同轴安装并采用无分频器技术联结之组合扬声器。

本发明仅针对动圈式电动扬声器，文中提到的低频扬声器均为频率；范围覆盖低频段和中频段之扬声器。

背景技术

扬声器是一种把电信号转换成声信号的电声换能器件，发展至今已有数十年。现有扬声器的构造及设计理念与制造工艺早已定型无须改动，现有扬声器存在的固疾也被视为不可逾越之瓶颈。这就是所谓的两大世界性难题：其一是现有扬声器电声转化效率很低。普通扬声器约百分之一左右，高级扬声器也不过百分之几；其二是现有扬声器非线性失真很大，普通扬声器可高达百分之几，高级扬声器也在百分之0.5以上。

众所周知，音响系统由音源，功率放大器与音箱组成。现代的数字音源(24bit、96KHZ)可以说没有失真、功率放大器总谐波失真也在0.01％以下，可是问题就出在音箱这个环节。作为制造音箱之主要元素--扬声器单元之失真高达百分之几。亦即是，整个音响系统的品质完全由扬声器单元之品质决定。

从物体学原理之角度观察，上述提及的扬声器的两大难题，其实是联系在一起的。扬声器振膜的运动可分为两部分：其一是部分振膜的振动，其二是整个振膜的平动。部分振膜的振动将电能转化为声能，但是振膜平动的这部分能量不能转化为声能。扬声器电声转化效率低，说明了振膜整体平动能量所占的比例高。很显然，振膜大幅度平动浪费了大量的能量，同时使音圈大幅度位移。这样音圈离开了线性区域，造成了非线性失真。此外，大幅度平动催生气流在箱体内乱撞，制造驻波及箱体音染，这也是失真。

本发明根据扬声器发声的新理念，着眼于对扬声器之结构进行改造，提出了相应的技术工艺。按照本发明提出的通用方法制造扬声器，不仅大幅度提高扬声器电声转换效率，同时亦大幅度降低扬声器的非线性失真。通俗地讲，按照本发明提供的扬声器结构改造之技术与工艺方法，所制造的扬声器可以达到“不见纸盆动但闻隆隆声音滚滚来。”的至高境界。

下面将综述传统技术中扬声器产生失真的各种原因以及本发明之新理念与新工艺是如何破解非线性失真大与电声转换效率低之两大难题。

扬声器的失真可归纳为二类：其一、谐波失真；其二、互调失真，产生这二类失真的主要原因系扬声器自身结构的非线性特征。如磁回路结构、磁场分布、音圈位置及定心支片与悬边形状及材质等。所有这些结构上的非线性导致扬声器的失真由音圈的位移幅度决定。为了简单，将上述二类失真统称为扬声器的非线性失真，并作以下具体分析：

1)磁力线

扬声器的磁路由磁环，上、下导磁板与中心导磁柱组成。普通扬声器因材质普通、加工粗糙，其磁路的不均匀与不对称是显而易见的；高级名牌扬声器采用优质磁铁及精良纯铁T型导磁柱以及精密加工，其磁路的不均匀性与不对称性有所改善。换句话说，普通扬声器磁力线均匀分布的线性区域很短，相对来说，高级扬声器线性区域较长。

2)悬边(折环)与定心支片(弹波)

悬边与定心支片在扬声器结构中除了起到固定振动系统外，最主要的功能是给振动系统提供劲度。劲度因素对扬声器单元中低音频失真影响较大，悬边与定心支片平坦性与对称性不好的单元，中低频时劲度因素对非线性失真的影响甚至超过磁场因素对其之影响。一般而言，劲度随位移分布的对称性影响偶次谐波失真；曲线的平坦度影响奇次谐波失真。很显然，悬边与定心支片之优劣完全由材质与精密加工决定。普通扬声器只有在音圈小幅度位移时劲度因素在线性区域内，相反，则进入非线性区域造成大的失真。

3)音圈电感

音圈电感在低频时对非线性失真贡献较小。到了高频后，随信号频率的增加，电感引起的失真逐渐增大。音圈大幅度位移导致电感量的大幅度变化，而电感量的变化会引起高频扬声器的互调失真。因此，只有当音圈位移很小时，才可避免互调失真。如果音圈不动，则可说没有互调失真。