無源輻射器

無源輻射器(英文名:Passive Radiators - PRs)通常被不明真相的用戶當(dāng)成音響生產(chǎn)商偷工減料的產(chǎn)品。從外觀上看它和普通低音單元相同;但是內(nèi)部看，它的結(jié)構(gòu)卻有很大不同。沒有任何引線連在上面，背面也沒有常見的驅(qū)動磁鐵。某些制造商和銷售人員甚至將其描繪成"音箱上的大型低音單元"(外觀上無源輻射器通常要比低音單元外觀上更大)或"雙低音單元"(和音箱上的真正低音單元并稱)。但實(shí)際上，它并不能產(chǎn)生更強(qiáng)勁的低音。

那么，為什么我們要用無源輻射器?它是什么?在音箱上裝備它有什么優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)?

1.? 我們可以把無源輻射器比作加在"彈簧"上的"重量"。"彈簧" 由紙盆邊緣的振膜折環(huán)和封閉在箱體內(nèi)的空氣構(gòu)成。"重量" 則是由紙盆和配重共同組成。配重是無源輻射器設(shè)計環(huán)節(jié)中的重要環(huán)節(jié)，直接關(guān)系到最終的發(fā)聲效果。(配備了低頻無源輻射器的音箱實(shí)際上也是倒相管音箱的一種。從聲學(xué)公式上來看它們完全相同，但是典型的倒相管音箱在箱體上開有孔，連著一個向內(nèi)的管子，由此營造出"下潛很深而且富有彈性的聲音" - 在這里配重變成了管子內(nèi)的氣體)。

2. 無源輻射器通過配重的變化能夠產(chǎn)生諧振，原理類似于音叉。但與音叉不同的是，無源輻射器的振動在偏離諧振頻率一定范圍內(nèi)不會迅速衰減。無源輻射器的衰減頻率通常是每八度音階減少18db。盡管曲線看來非常陡峭，但仍然能為音箱提供實(shí)用的半個八分音。這樣就能將其設(shè)計成在揚(yáng)聲器低音單元達(dá)不到的下潛深度處進(jìn)行諧振發(fā)聲，同時從低音單元的發(fā)聲頻率到無源輻射器的發(fā)聲頻率之間不會出現(xiàn)明顯"斷檔"，從而從高到低產(chǎn)生一條平滑的音頻曲線。

所有的低音單元，隨著低音的不斷下潛，最終會力不從心。在音頻輸出上低音揚(yáng)聲器開始衰減的點(diǎn)被稱為"-3db"點(diǎn)。在該點(diǎn)上低音單元產(chǎn)生的聲壓會比它在正常頻率范圍內(nèi)產(chǎn)生的聲壓低3個分貝。通過調(diào)教無源輻射器使其能夠在該點(diǎn)附近共振，為揚(yáng)聲器整體聲音輸出貢獻(xiàn)出半個八分音。當(dāng)然，在無源輻射器諧振頻率以下，音頻響應(yīng)會衰減得很嚴(yán)重;但是在PR的諧振頻率和低音單元的低頻下限之間，會產(chǎn)生一小段低頻的延伸。

3. 通常想來，無源輻射器的振動和杠桿類似:當(dāng)?shù)鸵魡卧募埮柘蛲膺\(yùn)動時，它的紙盆會向里運(yùn)動;或者低音單元的紙盆向里運(yùn)動時，它的紙盆會向外運(yùn)動。但是實(shí)際情況卻并非如此。低音單元的紙盆和無源輻射器的紙盆可以同時向內(nèi)或向外運(yùn)動(這被稱為"同相位")，或是反向運(yùn)動的結(jié)合("異相位" - 最極端的例子是"異相180度"，如同前面說的杠桿)。理論上，要讓兩者的聲音疊加增強(qiáng)，應(yīng)該進(jìn)行嚴(yán)格的同相位運(yùn)動。但是由于物理上的限制，大多數(shù)情況下這類共振系統(tǒng)都有少許異相運(yùn)動存在。

另外有趣的一點(diǎn)是，在無源輻射器的頻率共振點(diǎn)上，其振幅達(dá)到最大;而此時低音單元的振幅為最小.

4. 配備無源輻射器的音響系統(tǒng)一大優(yōu)點(diǎn)是，能將小尺寸低音單元產(chǎn)生低音的負(fù)擔(dān)轉(zhuǎn)嫁到更大尺寸的無源輻射器上(低音單元在"-3db"點(diǎn)上要想產(chǎn)生和其在頻率范圍內(nèi)同樣響度的聲音需要最大的氣流推動量)，此時無源輻射器能進(jìn)行更大的線性振動(紙盆的內(nèi)外往復(fù)運(yùn)動)。另一個明顯的優(yōu)點(diǎn)是低頻響應(yīng)點(diǎn)延伸得更低。另外設(shè)計時可以采用更小尺寸的低音單元，使得低音和中頻響應(yīng)得以更準(zhǔn)確，分離度更好。

5. 當(dāng)然，無源輻射器的音響系統(tǒng)也有缺點(diǎn)。其中之一，就像上面提到的一樣，出現(xiàn)在低音單元和無源輻射器之間的相位差異。理論上，音響系統(tǒng)產(chǎn)生的聲音在各頻率上都具有相同相位。這意味著在所有頻率上，錄音階段聲波處于壓縮狀態(tài)的話，在聽音環(huán)境下也應(yīng)處于壓縮狀態(tài)。研究發(fā)現(xiàn)，只要總的相位反應(yīng)不發(fā)生突然改變或是斷續(xù)，人的聽力/大腦系統(tǒng)就不會察覺到聲音的變化。如果在很小一段周期內(nèi)相位反應(yīng)急劇變化，就能被人耳所感知。

密封音箱在響應(yīng)頻率范圍外僅以每八分音符6db的速度衰減;而倒相管音箱 / 無源輻射器在頻率范圍外卻以每八分音符18db的速度衰減，在它的共振頻率外能提供較少可用的低音。

因此，無源輻射器不適合裝備在衰減頻率在40HZ以上的小型音箱上 - 在40Hz以上有很多有用的信號需要表達(dá)，而無源輻射器在這種情況下表現(xiàn)并不好。在這種情況下，可能更大尺寸的低音單元是一個更好的選擇。

從右圖可以看出，無源輻射器和低音單元的區(qū)別就是沒有驅(qū)動磁鐵和音圈。振膜的運(yùn)動靠箱體內(nèi)氣流的推動而進(jìn)行。通過不同配重的調(diào)節(jié)，無源輻射器可以在不同頻率上進(jìn)行共振。(點(diǎn)擊右圖查看詳細(xì)大圖)。

使用"無源輻射器"的音響通常包含一個主動揚(yáng)聲器單元和一個被動單元(無源輻射器)。被動單元通常和主動揚(yáng)聲器單元外形類似，但是沒有音圈和驅(qū)動磁鐵。它只有一個紙盆，不和任何音圈或電路相連。無源輻射器通常被用來調(diào)整低音，使得設(shè)計者能夠調(diào)節(jié)音箱整體的音色。無源輻射器在音箱內(nèi)主動單元對箱體內(nèi)空氣的帶動下進(jìn)行被動發(fā)聲。

通常使用無源輻射器來代替倒相管都是用以調(diào)節(jié)較小箱體的音質(zhì)和使其具有更好的低音表現(xiàn)。尤其是在一些情況下，由于箱體太小而不適合安裝倒相管，無源輻射器就是一個較好的替代方案。它通常也用來消除箱體氣流的擾動并減輕由倒相管中氣流的高速運(yùn)動所引起的對揚(yáng)聲器單元沖程的壓縮。