雅兰仕工程师谈小体积音箱技术

对于音箱来说，其所用电子技术、箱体结构、扬声器、箱体材质都会对终效果产生重要影响。在上期的《专家讲堂》栏目中，我们已经针对小体积笔记本电脑音箱的电子技术进行了深入分析。为让大家更全面地了解小体积笔记本电脑音箱这一特殊的产品，我们在本期《专家讲堂》栏目中继续连线雅兰仕公司的研发设计总监郭云瑞先生，一起讨论扬声器、箱体材质和箱体结构的话题。

郭云瑞
雅兰仕国际(香港)有限公司研发设计总监

Q1：为什么笔记本电脑音箱很少用中密度板(MDF)作为材质,反而以塑料居多？选用塑料作为箱体材质的时候一般要注意什么问题？

郭：MDF是传统多媒体音箱用得多的箱体材质。由于它具有一定的强度、质量和内阻尼（或内损耗），所以能起到有效避免因箱内驻波而出现“震音”的现象。

然而小巧的笔记本音箱往往希望在保证一定音质和性价比的前提下体积尽量小、重量轻巧，造型多样化。此时MDF变得不大合适，因此设计师将眼光转向了其它材料。

塑料材质质量轻、强度偏低、内阻尼稍差、成本较高，但其优点在于加工简单且产量高，虽然有一次性投入（模具费用）大的缺点，也被广泛应用在大批量的小体积笔记本电脑音箱中。

塑料在使用中，需要注意采用各种方法提高其强度、内阻尼，例如在音箱内壁合适位置处生成加强筋或者采用其它复合材料，还可以通过合理安排其它部件的位置来提高强度，例如雅兰仕AL202，就利用了扬声器安装柱和扬声器盆架来将整个箱体紧紧地锁为一个牢固的整体。

Q2：为什么有的笔记本电脑音箱会采用倒相式设计，而有的又采用密闭式箱体设计，这样效果差别明显吗？

郭：密闭式音箱是扬声器安装在一个特定容积的腔体，后面辐射的声波也被限制在箱体内。其优点是设计容易，可变的参数只有箱体容积。生产工艺简单，喇叭振幅受密闭腔体的限制，低频处不容易产生失真。它的缺点是效率低，由于腔体内空气密封导致散热能力差，同时箱体内空气形成的“气垫弹簧”施加在振膜上，单元装箱后的谐振频率会有所提高，影响了其品质因数和低频响应性能。

倒相式音箱又称低频放射式音箱，是目前常用的箱体设计。音箱腔体内有倒相管连接到腔体外。腔内空气形成的“气垫弹簧”和管内的空气质量块在某个频段时会谐振，此时振膜辐射阻很大导致振幅很小，然而倒相管的辐射却变得很大，且和喇叭正面辐射的声音相位相同。所以倒相式音箱的优点在于管道同时辐射声音，有效频段的低频效率高，且倒相管气流作用利于散热。而缺点是设计和生产较复杂，低频有效频段之上失真小，承受功率高。但之下振幅变大，此时失真变大，需用电路来处理。

Q3：小型箱体的笔记本电脑音箱在箱体结构设计上还会有其它什么特别之处吗？

郭：由于广泛使用了塑料等材质的缘故，需要考虑是否会产生一些有害的声辐射导致音质劣化。合理安排结构件和加强件，以及使用复合材料和阻尼材料能够很好地避免产生问题。而加强筋和内阻尼材料的位置、应用则必须通过计算机辅助分析或者实例验证来指导，通过精确的计算来获得终结果。

Q4：笔记本电脑音箱所选扬声器在设计上通常要满足那些要求？

郭：扬声器振膜一般要求其的密度ρ要小，这样能确保一定的灵敏度；E/ρ值要大（E为杨氏模量，又称弹性系数），以获得尽可能宽的频带；材料的弯曲刚性大，这样不容易产生分割振动；而具有适当的内部阻尼可以降低分割振动引起的失真。但是，以上的要求往往存在矛盾和冲突，没有任何一种材料能完全满足以上的要求，因此需要在设计时结合特定的振膜形状结构来选择合适的振膜材料，以获得平坦宽阔的频率响应曲线以及尽可能降低失真。

Q5：您在进行产品设计时，在扬声器、箱体方面会作哪些细致考虑？

郭：笔记本音箱的设计和传统的音箱设计一样都需要考虑其电声性能，例如低频部分需要仔细设计扬声器的T/S参数并和特定的箱体形式、容积配合以获得良好的低频响应。而中高频部分又和振膜材料、音圈材料以及磁路附件的设计有关，需要仔细选用合理匹配的材料才能获得良好的高频延伸。

然而在笔记本音箱的设计中，由于体积小导致以下的矛盾更加突出而必须小心和权衡。小口径扬声器单元需要更大的冲程来达到高的声输出，这往往导致单元早早进入非线性状态，大冲程下磁路、支撑元件的非线性是整个扬声器出现非线性现象的主因，非线性的出现会造成扬声器的严重失真和动态压缩。因此，我们在有限的尺寸限制下采取措施来尽量保证其线性区域的宽广，且通过多方面的测试和主观聆听来检查和修正。在箱体设计方面，除了要使箱体的形式、容积和扬声器有良好匹配以外（良好的匹配能改善低音的性能和降低扬声器的失真）；由于体积非常有限，各部件之间的分布、放置都会影响终的声音。例如扬声器背面过小的空隙会导致声阻的出现，而使效果偏离了原设计。

实际上，在整个设计过程中，所有的方案规划、实现和材质的使用，都需要仔细权衡，并通过实际制作，精心的客观测量、可重复性的多次的听音对比来确定，我们需要在音质、成本、加工性能、便携性能上针对客户和市场的需要达到一个好的平衡。

一直以来，音箱制造的低入门门槛已为业界所公认。而入门虽然容易，但要做出高品质的产品却并非易事。这要求音箱制造企业除了要具备丰富的技术和设计经验之外，还要拥有正规的制造环境、精密的制造设备，以及完善和严谨的制造环节。而时下的情是，市面上除了我们常见的正规品牌产品之外，还有大量低端劣质产品充斥于市场。其实，不仅仅传统多媒体音箱市场存在这种情况，笔记本电脑音箱市场也是如此。所以我们建议，消费者切不可贪图便宜去选择低价劣质产品，而应该选择有设计制造实力，严控制生产制造品质的品牌产品。