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什么是汽车音响相位锥? 工作原理?作用?(图文并茂!)

发布日期:2014-08-07

1.什么是相位锥?

所谓的“相位锥(Phase Plug)”,其实就是我们一般俗称的“子弹头”,也就是独立于音盆而固定在整个喇叭中间(也就是常见的防尘帽的位置)的锥体。

在谈及相位锥的时候,许多朋友往往会把它和防尘帽混为一谈。事实上,尽管在位置上,相位锥和防尘帽都是位于同一个位置、也就是喇叭的正中,然而两者从结构上和作用上其实都有着很显著的差别:相位锥在结构上是独立于音盆,并不随音盆做振动运动,而防尘帽实际上是依附在音盆之上,当音盆振动时防尘帽也一同跟随同步振动;而在作用上,由于相位锥并不随音盆一同振动,因而根据这个特性,相位锥能起到众多改变声波运作以及喇叭播放的效果,而防尘帽则更多只是单纯起到防尘的功效(当然,也会在一定程度上对声音造成改变)。

一般我们都把相位锥(Phase Plug)称之为“子弹头”,从构造上而言,是与音盆相互独立的两个喇叭部件
图1:德国布莱克斯 Matrix 6.1 PP 子弹头图

而防尘帽尽管和相位锥是在相同的位置,但结构上则是依附于音盆之上,而形状也大多与“子弹头”型的相位锥有较明显的区别(当然也有某些喇叭的防尘帽设计成子弹头型,但作用与相位锥还是有所区别的)
图2:德国喜力士P236 防尘帽图

2.相位锥的作用?


上面我们已经了解过相位锥的定义,以及它和防尘帽的区别,那接下来,我们具体分析一个更实际的问题:为什么会使用相位锥?相位锥在喇叭上起着怎样的作用?

1.改善相位


顾名思义,相位锥首要的作用,应该就是对喇叭所发出声波的相位进行干预、修正。具体而言,我们知道喇叭音盆上的任何一点,在振动发声时,所发出的声波都是按照其具体频率,以一个特定扩散角度往四周传播的,并不是单独地朝人耳的方向传播,而其中,频率频率越高,单个声波的波长和所携带能量都较低频声波要短和少;因而,这就造成了以下两种情况的出现:

a.音盆内侧振动点所发出的声波,会有很大一部分是先传播至音盆另外一侧再反射出去,而这就造成同一个信号由于有部分是直射到人耳、另外一部分则是经过反射才到人耳,因而在听觉上会出现时间差和相位差,并且反射的信号和直射信号形成干涉的话,容易出现驻波的现象。

b.中高频信号的离轴扩散角度(也就是我们所讲的指向性范围)较窄,尤其是锥盆式音盆,中高频信号会天然地趋于“聚焦”,导致空间感不够开阔。

针对上述的情况,通过增加相位锥,在很大程度上可以对问题加以有效改善。从下图中我们可以清楚地看见,由于相位锥本身并不随音盆共同振动发声,因而当音盆发声时,通过在音盆中间位置增加相位锥,音盆内侧所发出的声波能够及时得到反射,从而有效地修正其反射角度和相位,并缩短时间差;同时,相位锥的反射使用,也能够显著地扩宽中高频信号的扩散角度,让中高频声波能够在更宽阔的空间内进行良好的传播。

从下图中,我们很直观地就能够理解相位锥的作用

 

2.为音盆减轻减热,优化音盆响应速度


我们知道,音盆的响应速度与其自身的重量、以及工作温度直接相关;由于相位锥在结构上和音盆是相互独立分离,因而使用相位锥的喇叭,其音盆可以较使用防尘帽的更轻,从而直接提升了音盆的灵敏度。

同时,如果喇叭是使用防尘帽的话,则防尘帽在随喇叭一起振动的过程中,其背后的空间会逐渐形成热空气的积聚,而这会直接导致整个音盆温度的身高、以及响应速度的下降;而使用相位锥的话则不但不存在这个问题,而相位锥本身还能够成为一个良好的“散热器”,促进热能的迅速转移,从而让整个喇叭保持一个较低的温度,让音盆的灵敏度得到一定程度的提高。

3.什么喇叭适合使用相位锥?

尽管相位锥具有以上的良好特性,但在具体进行喇叭设计时,是否使用相位锥,其实也要按照喇叭的风格要求,具体问题具体分析。在汽车音响方面,我们常见的使用相位锥的喇叭单元,一般都是突出节奏感、对灵敏度有一定要求的“速度型”6寸中低音喇叭,而同时在一些高端型号的高音单元中也会看到使用了相位锥的设计。而对于一些追求力度、声音浑厚感的大音圈单元,以及扩散角度本来就比较宽阔的球顶型高音,相位锥的设计则是少见的。

扩展阅读

“喇叭相位”

喇叭通上音频信号,是凭借纸盒或音膜振动发声的,纸盒振动时,可能前伸,也可能后缩,这就是喇叭振动时的相位。相位是反映交流电任何时刻的状态的物理量"。

仅仅有一只喇叭,相位无须考虑、若同时接有两个以上喇叭,相位问题就应该注意了。如同时接有两支喇叭若二者相位相同,在它们声音传播途径中的重合部分即阴影区声音将更响,两喇叭振动相位相反时阴影区内音量很小,两喇叭振辐相等阴影区内将听不到喇叭的声音。这就是喇叭多而声音不大的原因。

音频信号里包含了很多复杂的频率,从低到十几赫兹到20kHZ以上的超高频都有。一个简单的正弦波信号,它分为正负半周,上半部分是正半周信号,下部分为负半周信号,信号从正相位到负相位刚好走完一周叫一个周期。(比如交流电频率是50HZ就是每秒钟变化50次)


正常来说喇叭正负相位都要接对才能发挥应有效果,不建议反相。

如果单只喇叭反相,相位发生变化,频率互相干扰,造成声短路。会抵消了中低频,感觉没力度。要知道所接喇叭有没有反相,先关掉低音,再分别调到前声场或后声场。比如先听前声扬,把喇叭调到一边听一下,感觉中低频怎样,再慢慢调回中间,如果中低频干净、有力那证明相位是对的。如果是高音喇叭反相,因为频率高,人耳已不能分辨,只能凭感觉或仪器了。

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