音箱的設(shè)計與制作

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：
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，低頻可以得到改進，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9900--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)計者和朋友進行了探討和改進，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，進一步降低了箱體的諧振。同時改進了迷宮出口，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0.156(5/32)英寸，