当代电动式扬声器结构之研究与创新

蒙光中

(贵阳无线电四厂，贵州 贵阳 550001)

1 引言

1924年美国发明电动式扬声器，至今业已成为全世界产量最大，应用最为广泛的电声转换器件。它从初期的励磁体到如今普遍采用永磁体方式，无论从材料、工艺等诸多方面都有了很大的发展，制造技术日臻成熟，测试手段越来越先进，但就结构而言，并无任何实质性改变。

公知的现代电子技术能够轻而易举地将音源失真率控制在万分之一(如CD)；放大器功放控制在千分之一；而扬声器失真率却长期居高不下。以低频单元为例，其在低频段的失真率能控制在百分之三左右就实属不易。长期以来电声指标的提高一直受到扬声器单元的瓶颈制约。

迄今为止，普遍认为是由于纸盆的边缘共振及分区振动造成的，较长时期以来人们致力于纸盆材料及制造工艺的改进，但收效甚微[1]。

2 双音效应

首先分析研究扬声器结构，图1是其纵剖面图。

图中(1)音盆锥体，(2)定芯支片，(3)磁路系统内腔空间，(4)音圈，(5)盆架。

今以虚线为界，撇开右面音盆不言，此时扬声器之振动系统因定芯支片的存在而另形成一个独立的振动辐射源。当扬声器工作时，此声非彼音，不仅失真大且对音盆的正常声还原将造成极大的干扰。由此我们得出结论：现代电动式扬声器在其电声转换过程中存在严重的“双音效应”弊端。

它是目前扬声器产生失真的重要原因，果真如此！现代动圈式耳机，高音电动式扬声器因结构与其迥异而使失真率显著降低，就是最好的佐证[2]！

3 声电类比串联电路之修正

下面拟从电声理论入手，对定芯支片作更进一步的分析与研究。

图2(a)是目前电动式扬声器之声电类比串联等效电路(略去在空气中的辐射阻抗不计)，为便于分析，作图3对照之。

图3(6)音盆折环机械阻R1，(7)定芯支片机械阻R2，(8)音盆折环顺性C1，(9)定芯支片折环顺性C2，(10)锥体质量M1，(11)定芯支片质量M2，(12)音圈质量Mq，F是作用力。

从图2(a)等效电路看，由于目前对扬声器结构之研究忽略了定芯支片亦是另一振动辐射源这个重要特征，从而将M2这一参数在等效电路中抹掉。

参照图2(b)作图4(a)、(b)分别是音盆或定芯支片拟作为独立振源之等效电路。

音圈质量Mq为两振源所共有，两振源在同一扬声器中是一个整体，二者的组合，即图4(a)、(b)两个等效电路的合成究竟是并联？还是串联呢？是并联！

因为：

(1)从图1传统的扬声器结构看，音盆与定芯支片外缘都是和刚体盆架连接，而二者的内缘亦是与非刚体音圈连接，与传统的并联形式相一致。

(2)根据并联电路任一支路断路，不影响其余支路工作判断，不论单独拆去音盆或定芯支片，扬声器在力F的作用下都有声辐射，即两振源切断任一振源都不影响另一振源工作。

图5是修正后之电动式扬声器声电类比并联等效电路。上述分析与研究是对目前电动式扬声器声电类比等效电路理论的修正[3-4]。

4 纯音电动式扬声器

针对扬声器“双音效应”，我们从结构改革入手将现有“波纹式”定芯支片革除，其功能改由“手风琴式”折叠圆环形定芯支片替代。

图6是改革后之纯音电动式扬声器结构图，图中(13)是“手风琴式”折叠圆环形定芯支片，它的一端与刚体盆架连接，另一端通过音盆搭桥与非刚体音圈连接，此时刻之声辐射与音盆二者重合，“双音”变“单音”，故名“纯音电动式扬声器”。

考虑到音圈工作时做高速往复运动，为此要求折叠圆环形定芯支片既要顺性好，又要具备一定的耐疲劳强度。首选天然橡胶制品，亦可使用其他优质材料制造。圆环形定芯支片折叠层数视实际需要定，疑其支撑效果，扬声器安装可采取下置式，音盆朝下，音箱另行设计，恕不赘述[5]。

5 结语

“纯音”有何优点？低失真、高保真、低成本，改革简便易行。传媒称2020年5G+4K超高清电视将在我国全面上线视频传输，“纯音”生逢其时，宝马配好鞍，它的出现标志着平民高保真音响时代的到来。

“纯音”近获中国专利授权，专利号ZL201820675363.9。

最后让我们为拥有电声自主知识产权，为振兴民族音响产业而奋斗。