寻找最顶级的扬声系统从喇叭的发展史谈起 - 音乐鉴赏和器材评价室 - 声学楼论坛

1930年代经济大萧条期间，爱迪生留声机公司倒闭了，其它人也好不到哪去，需要扩大机驱动的喇叭因此推广不顺，老Victorla留声机直到二次世界大战前都还很流行。二次战后经济起飞，各种新型音响配件成为抢手货，锥盆式喇叭再度受到严重考验。这段时间由于强力合金磁铁开发成功，动圈式喇叭由电磁式全部变成永久磁铁式，过去的缺点一扫而空（常用的除了天然磁铁钴以外，还有Alnico与Ferrite磁铁，除了磁通密度外，天然磁铁的各种特性都较优越，近年来高级喇叭则采用钕磁铁）。为配合LP的问世，以及Hi-Fi系统的进展，锥盆喇叭于是在纸盆材料上寻求改革。常见的像是以较厚重材料制造低音单体，轻而硬的振膜当高音；或者把不同大小的喇叭组装成同轴单体；也有在高音前面加号筒变成压缩式号角高音喇叭；甚至有将高音号筒隐藏在低音纸盆后面的设计。1965年英国的Harbeth发明了真空成型（Bextrene）塑料振膜，是材料上的一大进步，这种柔软但阻尼系数高的产品，在KEF与一些英国喇叭上仍可见到。后来Harbeth还发明了聚丙烯塑料振膜，这种新材料有更高的内部阻尼系数，质量更轻，目前仍被许多喇叭采用。工程师设计喇叭时变成有两个思考方向：低音喇叭寻求音箱结构的突破；高音喇叭则进行单体的改良。所以这个时候出现的一些新设计，几乎都是高音单体。比较成功的设计，就属静电喇叭了。静电喇叭前面提到贝尔实验室的Rice与 Kellogg实验喇叭，他们制造的静电喇叭大得像扇门板，振膜由猪大肠外包金箔构成（塑料还未为上市）。当真空管的光辉照耀，发亮的金色庞然大物具有催眠作用，加上实验室空气中充满猪肠腐臭味与臭氧味，两位科学家也许会想到「科学怪人」与利用死人耳朵制成的贝尔「记音器」。但开始发声后，它光彩夺目的声音与逼真的音色，简直让大家吓呆了，他们明白一个崭新的时代已经来临了。不过Rice与Kellogg在设计静电喇叭时遇到了无法克服的问题：需要有庞大的振膜才能再生完整的低音，在技术难以突破的情况下，贝尔实验室只得转向锥盆喇叭发展，这一停滞使得静电喇叭沉寂了三十年。1947年一位年轻的海军军官 Arthur Janszen受指派发展新的声纳探测设备，而这套设备需要很准确的喇叭。Janszen发现锥盆喇叭并不线性，于是他动手试做了静电喇叭，在塑料薄片上涂上导电漆当振膜，事后证明无论是相位或振幅表现都不同凡响。Janszen继续研究，发现将定极板（Stator）绝缘可防止破坏作用的电弧效应。 1952年，Janszen完成商业化生产的静电高音单体，与AR的低音单体搭配，是当时音响迷梦寐以求的最佳组合。1955年，Peter Walker在英国的「无线电世界」一连发表多篇有关静电喇叭设计的文章，他认为静电喇叭与生俱来就有宽广平直的响应，以及极低的失真，失真度比当时的扩大机还低得多。1956年，Peter Walker的理想在Quad ESL喇叭上实现了（Quad是以他早年一种扩大机Quality Unit Amplifier-Domestic的缩写来命名），它的准确性被誉为鉴听新标准，不过仍有一些问题待克服：音量不足、阻抗负载令某些扩大机望而生畏、扩散性不足、承载功率也有限。60年代初期Janszen加入KLH公司为KLH-9的上市而努力，由于KLH-9的大尺寸化，解决了Quad ESL的问题，一直到当1968年Infinity公司成立前，KLH-9静电喇叭都是最Hi-End的产品。Janszen的成就不仅于此，在他协助下，Koss、Acoustech、Dennesen等静电喇叭陆续问世，Janszen企业的首席设计师Roger West也自立创设了Sound Lab公司。
气垫式也就是密闭式的一种设计。当单体运动时，如果背波传到前方，会造成低频讯号抵消，所以有无限障板的概念产生。一个密闭的箱子也可以当作无限大障板，使前、后波彼此作用的机会降到最低。低音反射式则是无限大障板的衍生设计，由于锥盆的尺寸大小与共振频率会限制喇叭的低频表现，所以在装一个具有开口的音箱可延伸低频响应。开口的大小由音箱体积和单体的共振频率所决定，当音箱反射发声相移，使开口和锥盆发出的低频相同而产生加强效果。

1954年AR的创办人Edgar Villchur推出气垫式喇叭，改善一般密闭式音箱的刚性空气导致低频快速衰减的问题。动圈式单体通常是由锥盆与音圈构成，锥盆边缘由弹性物质支撑，这使得它无法有自由空气振动频率。如果在气密式音箱中塞满吸音材料，扬声系统会产生有比单独驱动器还高的振动频率，Edgar Villchur把自由空气振动频率约10Hz的单体装到1.7立方呎的气密音箱中，扬声器共振频率提高为43Hz。这种设计一方面使系统的失真大为减少，一方面还能发出深沉的低频，缺点则是效率大为降低。

传输线式喇叭

传输线式喇叭最早称为迷宫式设计，喇叭单体被装在音箱的一端，透过一个复杂而且很长的调协信道，单体的背波从另一端的开口被扩散出来。第一个迷宫式设计是 Banjamin Olney在1936年为Stromberg-Carson所设计的，他将一个共振频率为50Hz的单体装入迷宫式音箱中，结果其共振频率降到40Hz，并且在40Hz的半波75－80Hz获得增加，从而产生良好的低音。但他同时发现响应曲线产生不少峰值，这些峰值来自音箱信道本身的共鸣，于是他在信道里铺设吸音材料与导板，把150Hz以上的频率在开口处截止。迷宫式设计可以获得良好的低频延伸，但它的制作麻烦，又比不上经济的低音反射式获致做简单的密闭式有竞争力，所以五○年代Carson再度推销迷宫式设计，仍然没有成功。等到六○年代中期迷宫式喇叭重出江湖时，它有了新的名字－传输线式喇叭。

传输线式可以说就是在信道中塞满阻尼物的迷宫式，其理论是由英国布拉福特技术协会（Bradford Institute of Technology）的A.R. Bailey教授所提出来。他认为低音反射式音箱由于急遽的低频衰减，容易导致铃振，就像用电子方式突然的把低频切掉。如果在扬声器背后设计一个无限信道可以吸收背波的反射，就能消除扰人的驻波，所以他用长纤羊毛等吸音阻尼物来替代无限的信道，极低频的音波波长较长而可以从信道口逸出，增强了喇叭的低频效果。Bailey教授的设计一度被许多厂商采用，包括IMF、Infinity、ESS、Radford等，它们有的是把信道当成增强低音之用，有些则专做阻尼之用。迷宫式的出口截面积通常等于或大于单体振膜的面积；传输线式的信道是逐渐缩小，出口截面积小于振膜面积。

英国Robert Fris曾推介一种传输线的变体设计，名为「分离耦合抗共鸣线」DaLine（Decoupled Anti-resonant Line），这种设计号称没有共鸣现象，而且可以使用小尺寸的单体而获得良好的低音，也比大尺寸单体有更好的瞬时效果。目前并没有标榜以DaLine设计的喇叭，不过一些低音反射式音箱却从这里得到灵感而进行改良。习惯于密闭式或低音反射式设计的人，对传输线式设计一直有意见，传输线式较大的体积、复杂的结构，以及难以预期的效果，也阻碍了他的发展。目前生产传输线式较有名气的厂商，只剩英国TDL（前身就是IMF）与PMC，PMC以传输线式成功的设计了录音室鉴听喇叭，再度引起大家对传输线式的兴趣。

全音域喇叭

喇叭单体从单一的全音域设计，逐渐发展成多音路设计，工程师发现到不同频率单体间有许多衔接的问题，包括分频点、分频斜率、灵敏度、相位等都可能产生误差，于是有两种新的思考方向被提出来，一种是全音域喇叭，一种是同轴喇叭。英国Goodmans曾请E.G. Jordan设计AXIOM80单体，是针对录音鉴听所设计的，也是全音域单体的长青树。Jordan与另一位英国人Watts在1964年组成了 Jordan Watts公司，当时所推出的Model Unit单体一直持续生产了20多年。这个单体采用十公分的金属振膜，铍青铜制的音圈，以及方形的框架，非常有特色。1975年Jordan Watts推出的Flagon花瓶状全音域扬声器，一直到今天还在生产，是少数像艺术品的喇叭。1932年创立的英国Wharfedale，在二次大战前后也推出不错的全音域单体，1958年老板换人后，开始往计算机等尖端科技发展，放弃了全音域单体的发展。英国另一家Lowther倒是始终坚持，60多年来一直浸淫于全音域单体领域中，它们单体的特色是白色独立边缘、中心均衡器等，现在台湾仍可买到它们的产品。

日本方面有多家全音域单体制造商，一度与Pioneer、Onkyo并称为扬声器三大老铺的Coral，曾推出20公分大的全音域单体。Diatone在 1946年成为战后最早生产全音域喇叭的公司，它们采用OP磁铁得到很大成功。1947年与NHK合作开发了P-62F单体，作为广播鉴听之用，之后改款为P-610，整个系列畅销将近40年，成为日本音响史上的一个传奇。在庆祝50周年前夕，Diatone曾推出限量纪念产品，造成一阵小小的轰动。 1973年因石油危机而脱离Foster电机独立的Fostex，曾推出许多有创意的产品，如双锥盆全音域单体、生物振膜单体等，它们也推出全世界最大的低音单体EW800（80公分）。

同轴喇叭

Guy. R. Foundtain于1926年成立Tannoy公司，1947年所设计的LSU/HF/15L单体，是38公分大的两音路同轴设计，这颗单体开启了同轴喇叭的新纪元。1953年Tannoy开始以同轴单体制造Monitor 15 Silver等录音室用鉴听喇叭，获得许多大唱片公司采用，Decca的许多发烧天碟就是这个时代以Tannoy喇叭鉴听录制的。Tannoy的同轴概念来自三○年代全音域点音源设计，构造简单，具有线性的对称与方向性、失真低，音像准确等优点。为了得到足够的低音，Tannoy不断在尺寸上加码，最后把 38公分的同轴单体运用在Westminster Royal等顶级喇叭上，可产生相当深沉的低频。近年来Tannoy除了设计双音圈同轴单体外，也在高音单体装置了郁金香型导波器，提高频率响应的平顺。在Tannoy 70周年庆时，它们推出新的旗舰Kingdom喇叭，中音部份仍采用同轴设计，另外加上超高音与超低音单体，这款喇叭也说明了同轴设计的限制。

各种仿同轴的设计纷纷出笼，美国洛杉矶专门制造PA与录音室鉴听用喇叭的Gauss，把高音套上一个碗状的盖子放在低音中间，有不错的评价。德国 Siemens也设计了一个同轴单体，把9公分高音单体放在25公分低音前面，再以声学透镜改善扩散角度，七○年代进军剧院市场引起很大话题。

其它类型的喇叭

压电式单体，目前仅见于少数高音使用。所谓压电材料（Piezo-electric），是指施加电压后会伸展、收缩或弯曲的材料，像是酒石酸钾钠（Rochelle salt）、钛酸钡、钛酸盐、锆酸盐等合成物，它们曾被运用在唱头、耳机等组件上。至于用在喇叭上，要等到能轴向伸展的多元氟化乙烯树脂作成，并在两边加以真空气化铝处理过的高聚合体出现以后，才得以实现。这种单体有良好的线性、失真少、瞬时佳，也因为质量轻而能设计成各种形状。它的缺点则是他具有电容性阻抗，有时需要特别设计的转接放大器

此外还有气阀式扬声器（让空气由受压缩的空气槽流经号角而发声）、感应型、热摩擦型，以及正式商品化的薄膜型等设计。荷兰Philips曾推出一种MFB喇叭，在喇叭箱内装有扩大机与主动性回授组件，把扩大机的回授环路延伸到喇叭音圈。Philips的产品没有成功，倒是让Infinity、Genisis 等厂商获得灵感，在低音部份制造了伺服扩大机，降低低音的失真。

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