数码产品结构设计，音箱设计种类及硬件知识解析

数码产品结构设计，音箱设计种类及硬件知识解析

音箱可将音频信号变换为声音的一种设备，通过处理可以将声音放大，相信对于音箱这样一款产品不少小伙伴都特别感兴趣，对于如此熟悉的一款产品，你真的清楚它里面的结构及元器件么？下面优概念工业设计从音箱结构设计方面来为大家介绍音箱设计种类及内置相关硬件知识，相信可以给你音箱设计一个更加全面的认识和了解。

音箱的作用就是配合扬声器发出更好的声音，一款优秀的箱体设计能够将扬声器单元的性能发挥到极致。最初的音箱设计是为了减少或杜绝扬声器单元的声短路现象，由于相位相反的声波干涉，尤其会使具有较强绕过能力的低频声波由于干涉造成声压的大幅度降低，这样一来扬声器的低频表现能力就会减弱，使听感下降。于是人们想到了用障板来阻碍声波的干涉，但是为了达到一定的低频响应，障板就要做的非常的大，至少要大于低频下限频率的二分之一波长。后来人们在这个基础上进行改进发展形成了我们熟悉的音箱系统。

1.敞开式音箱：

敞开式音箱的思路是将障板折叠起来，形成一个背后敞开的箱体，和障板的原理一样，不过这样的做法使音箱的摆放变得更加容易，但是由于空间的限制，箱体也不能做得很大，仍然会有部分低频绕过箱体到达前方产生声短路现象，这种音箱的低频下限也会比较高，并且单元的位置也不可以开在面板的正中心。

2.密封式音箱：

在敞开音箱的基础上，人们将其后方进行密封，这样完全阻隔了背面声波对前方的干涉，但是只利用扬声器单元前方的辐射使音箱的效率大幅度的降低，并且由于扬声器内外运动时的气压差产生的空气气压力使扬声器的顺行降低从而提高了谐振频率使低频下限升高。

从热力学气压的角度考虑，当箱体内部容积越大时，气压力对扬声器震动的阻碍就越小，低频下潜也就越深，这需要在扬声器的频率范围之内才有效，但同时扬声器的瞬态表现也在下降，会使生意变得拖泥带水。通常将音箱系统的Q值设计在0.7到1.2之间的时候便可以较好的兼顾瞬态与低频的响应。

箱体容积确定后，箱体的具体尺寸与形状也会对箱体的驻波共振问题产生影响，选择无理数比例和杜绝平行面的方法可以有效的阻止不良能量干涉的产生。值得一提的是，在密封音箱设计中引入了吸音棉的使用，在理论上，良好的吸音棉材料可以将箱体的容积等效的扩大40%，同时增加了箱体的阻尼，这也是利用了热力学原理。

如果家里密封式音箱的低频感觉差点并且瞬态表现不错的，可以选择适当的增加吸音棉材料加以改善。反之减少吸音棉或填充刚性材料。出现箱体共振的也可采用内壁附着吸音棉和加重箱体的方法改善。

3.倒相式音箱：

倒相音箱是目前最常见的音箱的一种，它具有体积小，低频下潜深，辐射能量大等优点。

他是利用了亥姆霍兹共振腔原理制成的箱体结构，将背面的声波反向180度后辐射出来，但实际不单纯是反射，而是扬声器震动使得倒相管内空气运动而形成的新的声波，然而倒相管就犹如一个新的扬声器单体，声波与低音扬声器正向声波干涉而加强低音效果。相同频响的倒相音箱也要比密封箱小的很多，但是瞬态响应一般不及密封音箱。

它的容积与倒相管都要经过严格的设计，并且对扬声器的要求也比较高。对于倒相的驻波考虑上应该采取低频打散，高频吸收的方式，所以设计上建议分给高频单元一个独立的吸收墙体，低频腔在内表面做些文章。

设计时要尽量使其容积准确，倒相音箱内如果加入太多的吸音棉，在共振腔的原理上考虑，那这个倒相相貌似有点不伦不类了。倒相音箱也分为前倒相、后倒相、和侧倒相，如果排除摆放位置造成效果的差异来讲，由于倒相开口的不同，倒相管发出频率的不同，干涉的结果也是不同的，前倒相几乎是倒相频率全范围干涉，其他倒相将有距离扬声器正面距离的差异而阻碍一部分高频的干涉，也就是说后倒相口开的大一些，距离墙在30cm左右时会有选择的将更低的频率进行干涉。如果想改进倒相音箱的朋友可以根据实际情况调节倒相管的长度，或在倒相管加入阻尼塞进行改善。

4.曲径（迷宫）音箱:

这类音箱可以说最单纯的运用声波干涉的箱体，通常合理的设计会使低频下限再向下延伸扬声器谐振频率的1.33倍，有着更加优秀的低频响应。实际就是改变后面声波经过的路程来使其改变相位。

这种音箱虽然低频下潜更深，但是设计复杂，做不好很容易使低音肥大，管道的口径递减规律也比较难以掌握，箱体体积十分庞大，在设计的时候还要配合吸音材料的使用减少高频的传导干扰。如果做全频，听优雅的慢歌应该是首选，其他的可能过分的说是一种设计的噱头。这种箱体在设计时如果不预留改动空间基本只能从管道出口的大小是做点文章了。

5.带通式音箱：

这种音箱是专为表现200Hz以下频率而设计的超低频音箱，是利用箱体的物理分频原理制成的，优点是可以用更小的扬声器得到更好的低频效果，且是真相对较小，但是对单元的要求比较高，灵敏度则是他最大的弱点。

它可以配合其他音箱作为低频补偿，由于180Hz以下的音频就几乎失去了方向，所以无需多用，一个就够，当然为了灵敏度，无论是4阶还是6阶箱体调谐口都要开得大一些。通常这种音箱的两个腔体的容积就决定了它的带宽，带宽越宽灵敏就越低，带宽窄灵敏高，我们在成品箱的基础上可以用吸音棉和刚体的填充来进一步的调节。

这里不建议使用阻尼塞，因为原本箱体的灵敏就会比较低。市面上常见的这种箱体，也许有的设计不合理造成声像不一致的问题，我们可以增加或改进分频电路来降低其频率响应加以改善。

6.分频器：

这里只简单谈谈巴特沃斯的功率分频器，功率分频器是利用电容和电感的容抗和感抗原理制成的。分频器按照阶数的不同衰减斜率和相位差也不同。从1到4阶衰减斜率分别为6、12、18、24db/oct当然衰减斜率越大分频的效果也就越好。

这里4阶分频器无论是衰减斜率和它相差360度的相位，都无疑是最优秀的。但是设计和调试的难度，加上制作的成本使它并不流行，我们市面上最常见的就是2阶分频器，相位最大相差90度。

分频器的设计重点就是选择合适的分频点，按经验以二分频为例，分频点应低于高音有效频率下限和低于低音有效频率上限各一个倍频，这也给我们选择合适的单元定下了一个标准。如果有扬声器的频响曲线就要更具体的分析，要点就是曲线的平滑度和中轴与30度角曲线的良好的重合。