扬声器工作原理(掌握喇叭基本细节与能力 – 了解各种参数意义part1)
喇叭是一套音响最重要的部分，几乎占有七成重要性。挑选最适合的喇叭，决定了聆听时的质量。好的喇叭带你上天堂，不好的喇叭破坏了影视欣赏乐趣。但市面上喇叭品牌、型号族繁众多，有时难免无从入手。除了亲身试听，去现场实地了解喇叭的声音个性、取向外，在出发前，从网络上先找到目标待选列表，不失为一个方法。尤其音响一大堆专有名词，对于新手而言简直是天书。
如何了解喇叭的性能、适用与否，最简单的方式就是看懂喇叭背面标注的参数意义。我们可以从喇叭的基本规格稍微了解到喇叭的基本特性。本文将从「频率」、「响应」、「灵敏度」等喇叭的基本参数介绍，从外观大概了解一个喇叭的基本细节，在选购前可以对数据「心中有个谱」，知道喇叭的基本特性，也不致于无从下手，也无法理解店员的介绍。
什么是分音？为什么要分音？
简单了解喇叭分音（Crossover）
所谓分音顾名思义就是把人类可听到的频率，从20~20KHz的声音分成几个频段，分别送往对应的高、中、低音不同的单体。其原理就是利用电容电阻及电感，将扩大机发出的信号，在某一频率以上过滤掉（Low Pass Filter，俗称低通），或以下过滤掉（High PassFilter，俗称高通），或上下过滤掉（BAND PASS俗称带通），透过高低通的电子电路，将全音域频率分割为低频、中频及高频的音域。而实现这种高低通的电子电路，我们称之为分音器。
ARENDAL的ˊ分音网络设计在材料上几乎都采用订制零件
由于高、低音单体间，必须有两者皆可工作的频率，但又不希望实际发声时，同一个频率两者都一齐「全力」发音，所以就有了分音器的存在。如果拆开喇叭箱，您会看到一些电线及一些被动式零件，例如电容、电阻及电感，而这些零件就是组成这个扬声器的分频网络，俗称分频器的主要组件。有些制造商是将这些零件焊在电路板上，有些是直接焊在喇叭单体上，两种方式各有优缺点。
分音就是为了让每个单体分工合作
越高阶喇叭对于分音越细分，以求在最佳特性范围内工作，发挥分工组合效果，达到 HI-FI高传真的目标，因此了解喇叭的第一个重要部件就是分音器。分音（分频）器，可以说是喇叭系统的灵魂。分音器依据分音器在讯号路径上所在的位置，可分为被动分音器与主动分音器，其中所谓主动式分音又叫电子分音。被动分音器位于功率放大器与扬声器之间，主动分音器则位于功率放大器之前。主动分音器又可根据讯号处理的模式分为模拟与数字两种，数字主动分音器通常能提供除分音以外的功能如：限制、延迟、等化等功能。也有人称不需外加电源的分音器为被动分音器，这里说明的就是被动式分音器。被动分音器有显着的缺点：体积庞大、消耗大量的功率，但成本相对低廉，不过高效能的被动分音器造价很可能比主动分音器来得昂贵，因为能承受高电压、电流的被动组件非常昂贵。
主动分音器再讯号路径上的位置在于功率放大器之前，处理的讯号等级也是被放大之前的小讯号；相反地，被动分音器则是处理功率放大器与扬声器之间的大讯号。但也由于这样的特性，主动分音器有增加额外噪声的可能性。
一个理想的全音域喇叭系统，是不需要分音器的，但由于音频信号的频谱范围很宽，所以要使用同一个喇叭单体，来诠释20 ~ 20KHz的整段频率响应信号是不可能的，因为一般 12英寸以上大口径喇叭单体，低音特性很好，失真不大，但超过 1.5KHz 的信号，它的表现就很差了；1 ~ 2英寸的高音喇叭单体，播放 3KHz 以上的信号性能很好，但无法播放中音和低音信号。不过虽然分音的目的达到了，但分频器内部的被动原件，却也消耗掉扩大机的输出功率。现实上反而通常是分音越细，定位越高阶。
分音器到底提供什么样的功能？
在专业技术上，我们可以称分音器的功能主要有「提供斜率与分频点」，及「控制阻尼系数」二项功能。
提供斜率与分频点
斜率指的是频率每升高八度音程所衰减的幅度。以一个分音高、低音频的两音路喇叭来看，分音器就是设计让喇叭的高、低音单体以我们希望的斜率衰减，这时候便交会出一个分频点（Fx），让单体各自在表现最佳的区域内工作，发出理想的声音。
控制阻尼系数―即Q值
分音器让不同频段重迭部分的频率响应更为平坦，此外更重要的是，分音器具有相位等化（修正相位）的功能，能让整个系统阻抗更容易受控制，相位表现优化。依据经验，Q值低较佳，在0.5时最为恰当，不仅重迭部分的波动幅度最小，分频点的相位也会趋近于0度。但Q值过低，频率会衰减得过早，而减低高阶分音的效果。
分音器的设计与类型
一般来说，分频器包括三个基本参数：
分频点（Crossover Frequency）：分音器的分频点。
路（Way）：就是所谓分频器的”路”，也就是分频器可以将输入的原始信号分成几个不同频段的信号，我们通常说的二分频、二路（Two-Way）、三分频、三路，就是分频器的路。
阶（Order）：也称类。
分音器本质上就是几个高通和低通滤波电路的复合体，而这些滤波电路的数量，就是所谓的路。若以滤波器的频段数量来分类分音器，通常会以「N音路」的方式来表明，例如：二音路扬声器的分音器，由低通滤波器与高通滤波器组成；三音路则是低通滤波器、带通滤波器、高通滤波器。四音路的扬声器并不常见，因为分音器的设计复杂度过高，且整体的声学表现不见得较二、三音路者为佳。
但是在每一个滤波电路中，还有更精细的设计；换句话说，在每一个滤波电路中，都可以分别经过多次滤波，这个滤波的次数，就是分频器的阶。通常我们用多少「阶」分音来设计，一阶分音表示每八度音程衰减6dB（-6dB/octave），二阶是每八度音衰减12dB（-12dB/ octave），依此类推，四阶分音则是每八度音衰减24dB（-24dB/ octave）。即阶数愈高，衰减愈快。
一个完整的分音器叙述应该是「双路分音器，高低频皆采用二阶滤波Second Order（12dB/ octave）Two-way Crossover」。
喇叭规格会标明分音设计，例如二路分音、三路分音等。另外由喇叭外形也可以大致分辨出来。简单来说，两个单体就二路分音、三个单体就三路分音。不过有时就并不是这么简单，例如很多中置喇叭都有三个单体，不过就只是二路分音：中间是高音、两边两只是中低音单体；又或者一些高阶落地式喇叭，会有两组中音或两组低音单体，甚至会有更多「重复」的单体来提升音质、增加输出。越高阶的喇叭通常分音就愈细致，而且单体通常也愈大。
一阶分音器
一阶分音器具有20 dB/decade（ 6 dB/octave） 的分频斜率，在输出端有 90°的相位误差，而高通方面它与输入信号有正 45°的误差，而在低通方面有负45°的误差，在分频点的频率附近或有这样的误差。
一阶分音器被许多音响发烧友视为理想的分音器，因为这类分音器在瞬时响应良好，亦即在滤波器的导通带当中，频率响应与相位响应非常平坦；此外，它使用最少的电子组件完成分频的工作，产生的损失相对较低。不过，也因为一阶分音器的分频斜率低，在导通带以外也保留了更多我们不想要的讯号。如此一来，低音单元容易接收到在分频点以上的高频成分、产生较大的失真；高音单元容易接收到在分频点以下的低频成分，除失真外更可能因此损坏。
实际应用上，采用一阶分音器的扬声器系统不容易设计，因为必须配合频率响应非常宽阔的扬声器单元, 且较低的分频斜滤使得单元之间的干涉更加明显，也就是扬声器的离轴频率响应将有剧烈变动。
二阶分音器
第二阶分音器的零件刚好是第一阶的两倍。二阶分音器具有40 dB/decade（12 dB/octave） 的分频斜率，两倍的零件造成更多的 90°旋转，因为它是一个更陡峭的衰减。这个意思就是说，在分频点上有 180°的误差，它是以 12dB 做为分频斜率。12dB 的分音器一般都应用于汽车音响，一般的喇叭也适用此种分音方式。
这类分音器在被动分音器中最为常见，因为它在设计复杂度、频率响应与高音单元保护性当中取得了合理的平衡。当扬声器的所有单体在摆放时对齐，二阶分音器与所有的偶数阶分音器都能够提供对称的极性响应。
第三阶和第四阶分音器
第三阶分音器零件更多，当然它的相位误差也更大。它是以 18dB 做衰减，具有60 dB/decade（18 dB/octave） 的分频斜率。高通与低通有 270°的相位误差。而第四阶分音器则是以 24dB 斜率做衰减，具有80 dB/decade（24 dB/octave） 分频斜率，高通与低通有 360°的相位误差。这类分音器则可确保低频部分远离高灵敏度的高音喇叭，使音场更深，尤其24dB低音，您可以感觉更深的低音。分音器的设计需要仪器测试，不是自己可以任意改变的。
三音路分音器
采用高阶分频的好处在于其滤波衰减斜率更大，分频效果更好，而且也有利于设计分频补偿电路（因为并不是”分”得越彻底越干凈的分频器就是好分频器，理论上说，分频后的两个信号曲线在迭加之后，与原曲线完全一致，这才是真正的好分频器）。
分音器的基本判断
分音器能完全决定喇叭声音的走向，因此分音器的设计相当重要。如何设计一个良好的分音器？首先要根据单体的特性曲线，选择最佳的频率段，进而决定喇叭的分频点，此外，还要依据高低音单体的效率与阻抗，来设计出最适合此音箱与单体的分音器。
在家用的领域上，分音器的设计是尽可能使喇叭拥有最平坦的频率曲线。但在专业的领域上则不然，例如在舞厅的喇叭，为了使喇叭能拥有强劲的力道，因此分音器在中低频段上会特别的加强。另外，分音器的设计也会影响喇叭的效率，当使用的零件越多，相对也会减少喇叭整体的效率。
综上来说，购买时应该先了解扬声器采用了哪种方式的分音，是二阶、三阶或其他设计，有时候厂商会特别在营销上说明采用了良好材料的分音网络，这些将有助于喇叭的表现。
了解单体规格的组合与配置
另一个从喇叭的规格列表当中可以了解到的重要项目，就是用到的单体组合（DriveUnits）。书架式喇叭较常采用二路分音设计，配备高、低音单体；落地式喇叭就多数采用三路分音，有高、中、低音三个或以上的单体。而卫星喇叭或者入门多媒体喇叭，就多都只是一个单体。
ARENDAL 1961系列喇叭。多款扬声器中采用了两个到五个的单体。
值得留意的是单体的大小，通常愈高阶的喇叭会拥有愈多、愈大的单体。例如两个或以上的中、低音单体，让中频或者低频的输出与控制力更好。而直径愈大的单体，理论上低音的下潜越好，振幅可以愈强，可以输出的声压也愈大。不过这些当然都要与振膜、驱动电路、分音等组件配合良好。因此单体大小有参考价值，不过并不是绝对的指标。以高音单体为例，半英寸、1英寸、1½英寸都是常见尺寸，4至 6 英寸就常见于中音单体，低音则是 5 至 10 英寸较常见。
来自MORY SPEAK
