五、揚聲器

圖2-24 中低頻揚聲器正面

主機是汽車影音中最重要的組成部分，就好像人的大腦，要發出什么樣的聲音，得由大腦來控制。而揚聲器（Speaker）就好像是人的歌喉，發出的聲音是否甜美，就要看其嗓音如何。中低頻揚聲器正面如圖2-24所示。

揚聲器俗稱喇叭，它的作用是將音頻電信號轉換成聲信號并向周圍的空氣媒介輻射。車用揚聲器以錐形設計最為多見，這是因為在車內安裝位置有限的情況下，錐形設計可以盡可能地擴大振膜的有效面積，而振膜的有效面積決定了揚聲器的低頻響應。也就是說，錐形設計可以在不加裝超重低音的情況下，增強低音效果。

按照用途揚聲器可分為全頻、高頻、中頻、中低頻和低頻5種；也可以根據能量轉換形式，分為電動式、電磁式、壓電式、靜電式和平板式。車用揚聲器以電動式為主。

全頻揚聲器即同軸揚聲器，它的低頻單元和高頻單元被設計在同一軸線上，外側是低頻，內側是高頻，但發聲點在同一物理位置。這種設計可以消除高、低頻單元由于頻率范圍不同而引起的聲音漂移，但是因為高、低音都是從一個點所發出的，所以音色的失真度較大。

分頻套裝揚聲器分為2分頻和3分頻，2分頻由高音單元和中低音單元組成，3分頻則是再加上中音單元。因為每個單元負責不同的頻率，拓寬了頻率的有效范圍，從而解決了音色失真的問題。不過由于日常生活中，我們所聽到的聲音基本上都是從一個點發出的，而分頻揚聲器每個單元所發出的頻率不同，安裝的物理位置又有所不同。這樣，就會出現聲音漂移的現象。另外，高、低音單元雖然負責的頻率不同，但是它勢必存在一個臨界點，這樣在不同的位置上，發出相同的頻率，就會產生聲波干擾。

要解決這些困難，就要借助分頻器的作用。分頻器就是將不同的頻率分開，并送往不同的揚聲器單元。當然，它還要根據揚聲器的特性進行適當調整，以減少失真和干擾。2分頻套裝揚聲器如圖2-25。3分頻套裝揚聲器如圖2-26。高音單元如圖2-27。中低音單元如圖2-28。

圖2-25 2分頻套裝揚聲器

圖2-26 3分頻套裝揚聲器

圖2-27 高音單元

圖2-28 中低音單元

1.揚聲器結構

通電導體會產生磁場，磁場的方向受電流的方向影響，這種現象叫做電磁效應。利用電磁效應，通電線圈在磁場中運動，帶動紙盆振動推動空氣發出聲音。

目前市面上最常見的是電動式錐形紙盆揚聲器。盡管目前振膜仍以紙盆為主，但也出現了許多高分子材料振膜和金屬振膜，用錐形揚聲器稱呼就名副其實了。錐形紙盆揚聲器主要由磁回路系統（永磁體、心柱、導磁板）、振動系統（紙盆、音圈）和支承輔助系統（定心支片、盆架、墊邊）等三大部分構成。揚聲器的橡膠邊及紙盆如圖2-29。揚聲器的定心支片、音圈引出線如圖2-30。

圖2-29 揚聲器的橡膠邊及紙盆

圖2-30 揚聲器的定心支片、音圈引出線

1）音圈。音圈是錐形紙盆揚聲器的驅動單元，它用很細的銅導線分兩層繞在紙管上，一般繞有幾十圈，放置于導磁心柱與導磁板構成的磁隙中。音圈與紙盆固定在一起，當聲音電流信號通入音圈后，音圈振動帶動著紙盆振動。

2）紙盆。錐形紙盆揚聲器的錐形振膜所用的材料有很多種類，一般有天然纖維和人造纖維兩大類。天然纖維常采用棉、木材、羊毛、絹絲等，人造纖維則采用人造絲、尼龍、玻璃纖維等。由于紙盆是揚聲器的聲音輻射設備，在相當大的程度上決定著揚聲器的放聲性能，所以無論哪一種紙盆，既要質輕又要剛性良好，不能因環境溫度、濕度變化而變化。

3）折環（橡膠邊）。折環是為保證紙盆沿揚聲器的軸向運動、限制橫向運動而設置的，同時起到阻擋紙盆前后空氣流通的作用。折環的材料除常用紙盆的材料外，還利用塑料、天然橡膠等，經過熱壓粘接在紙盆上。

4）定心支片。定心支片用于支持音圈和紙盆的結合部位，保證其垂直而不歪斜。定心支片上有許多同心圓環，使音圈在磁隙中自由地上下移動而不做橫向移動，保證音圈不與導磁板相碰。定心支片上的防塵罩是為了防止外部灰塵等落入磁隙，避免造成灰塵與音圈摩擦，而使揚聲器產生異常聲音。

2.揚聲器的類別區分

1）全頻帶揚聲器。全頻帶揚聲器是指能夠同時覆蓋低音、中音和高音各頻段的揚聲器，可以播放整個音頻范圍內的電信號。其理論頻率范圍要求是從幾十赫茲至20kHz，但在實際上由于采用一只揚聲器是很困難的，因而大多數都做成雙紙盆揚聲器或同軸揚聲器。

雙紙盆揚聲器是在揚聲器的大口徑中央加上一個小口徑的紙盆，用來重放高頻聲音信號，從而有利于頻率特性響應上限值的提升。同軸式揚聲器是采用兩個不同口徑的低音揚聲器與高音揚聲器安裝在同一個軸線上。

全頻帶揚聲器放音的一致性較好，但頻響特性較差，它不能在低頻區和高頻區放音，對頻域寬廣的音樂得不到原有的聲場效果。一般規格有76mm、102mm、127mm、165mm、152mm×229mm，特殊規格有102mm×152mm、127mm×178mm、178mm×250mm。

2）高音揚聲器。高音揚聲器是指主要播放高頻信號的揚聲器。高音揚聲器為使高頻放音的上限頻率能達到人耳聽覺上限頻率20kHz，因而口徑較小，振動膜較韌。和中、低音揚聲器相比，高音揚聲器的性能要求除和中音單元相同外，還要求其重放頻段上限要高、輸入容量要大。常用的高音揚聲器有紙盆形、平板形、球頂形、帶狀電容形等多種形式。它的放音頻率較高，一般在2.5～20kHz范圍。高音揚聲器大多安裝在汽車儀表板兩側和兩側A柱，應用較多的尺寸為25mm和50mm。A柱高音揚聲器安裝過程如圖2-31。A柱高音揚聲器安裝完成如圖2-32。

圖2-31　A柱高音揚聲器安裝過程

圖2-32　A柱高音揚聲器安裝完成

3）中音揚聲器。中音揚聲器是指主要播放中頻信號的揚聲器。中音揚聲器可以實現低音揚聲器和高音揚聲器重放音樂時的頻率銜接。由于中頻占整個音域的主導范圍，且人耳對中頻的感覺較其他頻段靈敏，因而中音揚聲器的音質要求較高。有紙盆形、球頂形和號筒形等類型。作為中音揚聲器，主要性能要求是聲壓頻率特性曲線平坦、失真小、指向性好等。

配置純中音揚聲器的，都是對音質要求較高的。應用較多的尺寸為102mm，有同軸式和分體式。它的放音頻率一般在800Hz～4kHz范圍，大多匹配在三分頻與高、中低音揚聲器配合使用，能銜接高、中低音揚聲器的放音頻率。

4）中低音揚聲器。展現出人聲清晰而精細的音樂神韻，應用較多的尺寸為127mm、152mm、165mm，有同軸式和分體式。它的放音頻率一般在150Hz～5kHz范圍，它可與高、超低音揚聲器配合使用，能銜接高、超低音揚聲器的放音頻率。

5）超低音揚聲器。超低音揚聲器是指主要播放超低頻信號的揚聲器，其低音性能很好。汽車行駛中路面噪聲以及汽車內部結構條件常常使低音效果受到削弱，安裝適當的高性能超低音揚聲器可以很理想地解決這個問題，從而保持自然的音調平衡，聽起來富有深度和廣度，并且清晰純凈。高性能超低音揚聲器如圖2-33。

圖2-33 高性能超低音揚聲器

超低音揚聲器為使低頻放音下限盡量向下延伸，因而揚聲器的口徑做得都比較大，能承受較大的輸入功率。為了提高紙盆振動幅度的容限值，常采用軟而寬的支撐邊，如橡膠邊、布邊、絕緣邊等。一般情況下，超低音揚聲器的口徑越大，重放時的低頻音質越好，所承受的輸入功率越大。

超低音揚聲器采用強度高的精銅和鋁質盆架，鍍金端子可以提升揚聲器整體性能，應用較多的尺寸為203mm、254mm、305mm、381mm、457mm等。能放音的頻率大約在20Hz到幾百赫茲的低頻段。低音使聲音渾厚，傳播遙遠，有震感。材質強度高的超低音揚聲器如圖2-34。

圖2-34 材質強度高的超低音揚聲器

3.揚聲器的性能指標

1）額定功率（W）。揚聲器的額定功率是指揚聲器能長時間工作的輸出功率，又稱為不失真功率，它一般都標示在揚聲器后端的銘牌上。當揚聲器工作于額定功率時，音圈不會產生過熱或機械過載等現象，發出的聲音不會失真。

額定功率是一種平均功率，而實際上揚聲器工作在變功率狀態，它隨輸入音頻信號強弱而變化，在較弱的音樂及聲音信號中，峰值脈沖信號會超過額定功率很多倍，由于持續時間較短而不會損壞揚聲器，但有可能出現失真。

因此，為保證在峰值脈沖出現時仍能獲得很好的音質，揚聲器需留足夠的功率余量。一般揚聲器的最大功率是額定功率的2～4倍，但并不意味著一定需要這么大功率的功放才推得動，揚聲器的驅動難易主要由其靈敏度和阻抗特性來決定。

2）頻率特性（Hz）。頻率特性是衡量揚聲器放音頻帶寬度的指標。高保真放音系統要求揚聲器系統應能重放20Hz～20kHz的人耳可聽音域。由于用單只揚聲器不易實現，故目前高保真音箱系統采用高、中、低音三種揚聲器來實現全頻帶重放覆蓋。

此外，高保真揚聲器的頻率特性應盡量趨于平坦，否則會使重放的頻率失真。高保真放音系統要求揚聲器在放音頻率范圍內的頻率特性不平坦度小于10dB。

3）額定阻抗（Ω）。揚聲器的額定阻抗是指揚聲器在額定狀態下，施加在揚聲器輸入端的電壓與流過揚聲器的電流的比值。揚聲器的額定阻抗一般有2Ω、4Ω、8Ω、16Ω、32Ω等幾種。

揚聲器額定阻抗是在輸入400Hz信號電壓情況下測得的，而揚聲器音圈的直流電阻值為0.9Ω。

4）諧波失真（TMD%）。揚聲器的失真有很多種，常見的有諧波失真（多由揚聲器磁場不均勻以及振動系統的畸變而引起，常在低頻時產生）、互調失真（因兩種不同頻率的信號同時加入揚聲器，互相調制引起的音質劣化）和瞬態失真（因振動系統的慣性不能緊跟信號的變化而變化，從而引起信號失真）等。

諧波失真是指重放時，增加了原信號中沒有的諧波成分。揚聲器的諧波失真來源于磁體磁場不均勻、振動膜的特性、音圈位移等非線性失真。目前，較好的揚聲器的諧波失真應不大于5%。

5）靈敏度（dB/W）。揚聲器的靈敏度通常是指輸入功率為1W的噪聲電壓時，在揚聲器軸向正面1m處所測得的聲壓大小。靈敏度是衡量揚聲器對音頻信號中的細節能否巨細無疑地重放的指標。靈敏度高，則揚聲器對音頻信號中所有細節均能做出響應。

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6）指向性。揚聲器的指向因頻率不同而不同，這種特性稱為揚聲器的指向性。一般而言，對250Hz～20kHz以下的低頻信號，沒有明顯的指向性。對1.5～20kHz以上的高頻信號則有明顯的指向性。

4.揚聲器的工作原理區別

1）電動式揚聲器。這種揚聲器采用通電導體作音圈，當音圈中輸入一個音頻電流信號時，音圈相當于一個載流導體。如果將它放在固定磁場里，根據載流導體在磁場中會受到力的作用而運動的原理，音圈會受到一個大小與音頻電流成正比、方向隨音頻電流變化而變化的力。這樣，音圈就會在磁場作用下產生振動，并帶動振膜振動，振膜前后的空氣也隨之振動，這樣就將電信號轉換成聲波向四周輻射。這種揚聲器應用最廣泛。

2）電磁式揚聲器。也叫舌簧式揚聲器，聲源信號電流通過音圈后會把用軟鐵材料制成的舌簧磁化，磁化了的可振動舌簧與磁體相互吸引或排斥，產生驅動力，使振膜振動而發音。

3）靜電式揚聲器。這種揚聲器利用的是電容原理，即將導電振膜與固定電極按相反極性配置，形成一個電容。將聲源電信號加于此電容的兩極，極間因電場強度變化產生吸引力，從而驅動振膜振動發聲。

4）壓電式揚聲器。利用壓電材料受到電場作用發生形變的原理，將壓電元件置于音頻電流信號形成的電場中，使其發生位移，從而驅動振膜發聲。

5.揚聲器的形狀區別

1）錐形振膜揚聲器中應用最廣的就是錐形紙盆揚聲器，它的振膜成圓錐狀，是電動式揚聲器中最普通、應用最廣的揚聲器，尤其是作為低音揚聲器應用得最多。

2）平板揚聲器也是一種電動式揚聲器，它的振膜是平面的，以整體振動直接向外輻射聲波。它的平面振膜是一塊圓形蜂巢板，板中間是用鋁箔制成的蜂巢芯，兩面蒙上玻璃纖維。它的頻率特性較為平坦，頻帶寬而且失真小，但額定功率較小。

3）球頂形揚聲器是電動式揚聲器的一種，其工作原理與紙盆揚聲器相同。球頂形揚聲器的顯著特點是瞬態響應好、失真小、指向性好，但效率低些，常作為揚聲器系統的中、高音單元使用。

4）號角揚聲器的工作原理與電動式紙盆揚聲器相同。號角揚聲器的振膜多是球頂形的，也可以是其他形狀。這種揚聲器和其他揚聲器的區別主要在于它的聲音輻射方式，紙盆揚聲器和球頂形揚聲器等是由振膜直接鼓動周圍的空氣將聲音輻射出去的，是直接輻射；而號角揚聲器是把振膜產生的聲音通過號角輻射到空間的，是間接輻射。號角揚聲器最大的優點是效率高、諧波失真較小，而且方向性強，但其頻帶較窄，低頻響應差。所以多作為揚聲器系統中的中、高音單元使用。

6.判別揚聲器音質的方法

雖然任何揚聲器都有其強項和弱點，尤其在有限的預算下，如何選擇一組超值的揚聲器是一門學問，但無論對于任何價位和層次的揚聲器而言，都有一定的參考標準。

1）測試低頻的品質。劣質揚聲器所產生的低頻可以是轟耳若聾，但完全是那種臃腫松厚，缺乏層次感和結實感的聲音。好的低頻應是潔凈明快、層次分明，不會拖泥帶水，即使各種低頻樂器如大小鼓聲、低音吉他和鋼琴的低音，都能輕易分辨出來。所以不要輕易被低頻的音量感所蒙騙，劣質低頻不如干凈的聲音來得自然舒服。很多消費者會認為很重的揚聲器就能代表它很超值，其實這種說法不完全對，重量是根據揚聲器單體的磁鐵大小，磁鐵大所呈現的低音就沉。

2）測試中頻的人聲。人聲是最常聽到的聲音，優劣并不難察覺，留意人聲是否有不尋常的鼻音，或被抿著嘴發聲的感覺。一些揚聲器的“箱聲”同樣會大大干擾中頻，令此頻段的聲音模糊不清。中頻音染相對于其他頻率音染而言更為嚴重，因為大部分可聽到的聲音頻率，或是音樂的頻率都集中在中頻范圍，這點幾乎對所有種類的樂曲而言，都會成為重播的障礙。

3）測試高頻的柔韌感。劣質的高頻是尖聲刺耳，聽得人頭痛欲裂，極端情況下會把小提琴或女高音的美聲變為汽車制動的尖銳噪聲。同樣，高音中不同的樂器多產生不同質感，好的高音是能分辨出來的。再優秀一級的高頻甚至能令人從中分辨出兩把不同年份、不同木質的樂器所奏出的不同音韻。最易掌握的要訣是好的高音是不會令人聽而生畏、毛發豎立的，也不會令人越聽越累，而應該是綿韌而富彈性，幼滑而具層次，高至最高處仍可容易聽見卻不會產生變音（當然不是以走音歌手的錄音光碟做參考）。

4）測試高音量及聲場結像。一些揚聲器在低音量時表現穩定，但在音量提升到一定程度便會失真，或“拍邊”﹐出現各種非錄音中的音樂信號，以不過峰值功率的音量為測試標準。合乎標準的揚聲器在一定程度上營造出清晰的聲場和結像，顯示出不同樂器的分布位置和質感。有充足的擴散以至于能滿足現有聆聽空間，弱音和尾音應該可以清楚聽見，而在大音量的情況下沒有失真變形，人聲和樂器聲不會糾纏不分。優質的重播能顯現豐潤的音樂感、空氣感和音符的彈跳力，像撥開云霧見青天一樣，展現出整幅細致有序的音像。而更直接的是在長久聆聽下不會令耳朵疲累。

7.高音單元高頻衰減方法

大多數的汽車影音系統，因為：①高音揚聲器安裝的位置太近；②光滑表面的裝潢材料，例如玻璃、塑料等，對高音的反射效果；③為了加強低音的效果，按主機的LOUD鍵，高音也一起增加；④其他因素，例如不當的被動式分音器等，導致高頻的音量太多，造成高音太尖、高音太亮、高音太吵、人聲干澀、人聲不甜等現象。

解決這個問題非常簡單，首先將不當的調音因素排除，例如解除LOUD、將主機及放大器等器材的TREBLE降低。假如問題仍然存在，可以用圖2-35的方式來降低高音單元的音量，此種方法并不會改變原來揚聲器的特性，并且不會導致功放燒毀或者器材損毀。

圖2-35 高音單元衰減方法

注意事項：

R₁及R₂為水泥電阻，承受功率在SW以上。

8.揚聲器故障原因

影音系統中的揚聲器常有燒掉或失真的情形，一般人直覺會認為是將音量開得太大聲才導致揚聲器受不了，因而使揚聲器損壞。其實不然，有許多種情況都可能是造成揚聲器燒掉的原因。

1）音量開得太大聲固然會將揚聲器震壞，也就是說超出了揚聲器的正常使用功率。另一種情況就是功放功率不足的情況下將音量開得太大聲，所輸出的都是不正常的切割信號，這種情況也會把揚聲器損壞。建議喜好大音量的使用者要選購大功率的功放，30W的小功率后級是極有可能燒掉低阻抗大揚聲器的。

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2）功放如果有直流輸出，那一定會燒掉低音揚聲器，甚至極少數的高音揚聲器也會燒掉。原因是低音（或其他音路）揚聲器分音路徑上沒有電容器隔離直流，直流輸出就像把直流電通入揚聲器中，連分音器線圈一起燒得焦黑。因此選購功放時千萬注意，要先用萬用表測量前級和后級的輸出端是否有直流輸出，如果前級有直流輸出，也有可能經由后級再放大把直流傳入揚聲器。

3）如果您自己是安裝的高手，一定知道高頻振蕩，假如您現在也在自己裝，那更要請注意高頻振蕩，最好用示波器檢查一下前級和后級，是否有發生振蕩或直流輸出的現象，萬一有這種現象卻沒有發現，那也許會燒掉高級的揚聲器了。