傳輸線式喇叭的奧祕

2011/10/24發表，已被閱讀 110,916 次

文‧郭漢丞

PMC最出名的設計特點莫過於傳輸線式音箱，在這篇報導當中我們將從喇叭設計的基本原理，解釋PMC喇叭為何堅持傳輸線式音箱的設計。傳統上喇叭音箱大概分為兩類，一種是密閉式音箱（Sealed Cabinet, Infinte Baffle），一種是低音反射式音箱（Bass Reflexed, Ported），而傳輸線式音箱（Transmission Line）則是第三種解決方案，在設計上各有優缺點，而PMC認為傳輸線式音箱優於其他設計，所以他們創業二十年以來，製作的全部都是傳輸線式音箱喇叭，而PMC自家的傳輸線式喇叭設計稱為ATL（Advanced Transmission Line），代表更為先進的傳輸線音箱設計。

音箱設計概分為三大類，圖中由左至右分別是密閉式音箱、低音反射式音箱與傳輸線式音箱，PMC擅長者為傳輸線式音箱，光看簡圖就知道結構複雜許多。

密閉式音箱、低音反射式音箱、傳輸線式音箱

讓我們先從密閉式音箱說起，老LS 3/5A與ATC 10這些經典喇叭，都是密閉式音箱設計。密閉式音箱設計的優點是箱體結構相對簡單，低頻滾降比較平順，所以聽起來低頻很自然，不太會轟隆隆的，而且整體失真率很平均，不會偏重哪一個頻段失真特別大。可是密閉式音箱也有幾項缺點，第一、效率偏低，像ATC 10就出名的難推，Peter Thomas收藏的Gale 501A，當年也是出名的「後級殺手」。第二、低滾降雖然自然，但量感相對有限。第三、功率承受率偏低，且大音量播放時因為箱體內部壓力，容易造成中低音單體振膜變形，增加失真率。

密閉式音箱結構簡單，整體失真率也低，但效率不佳，低頻量感也稍微不夠（以相同音箱體積比較），相對而言，低音反射式音箱效率較高，低頻量感也較多，但反射孔容易產生氣流噪訊，低頻延伸的相位失真也比較大。

相對於密閉式音箱，低音反射式音箱的優點就浮現了。低音反射式音箱比密閉式音箱效率要高，功率承受率也比較大，再生低頻音壓也比密閉式喇叭要強，低頻段在大音量時也比較不容易產生盆分裂失真，而且音箱結構也相對簡單，製作成本不會增加太多。有優點也就有缺點，低音反射式音箱的效率雖然比密閉式箱體高，但還是不夠好，效率算中等，且大音量驅動時，低音反射孔容易產生氣流噪訊，此外在中低低頻段的音染也比密閉式音箱要高。而且低音反射式音箱的低頻滾降斜率陡峭，低頻延伸的相位失真比較大。


	PMC所設計的傳輸線式音箱，稱為ATL，也就是先進的傳輸線式音箱。

至於PMC所設計的ATL呢？PMC表示ATL的效率很高，在任何頻段都有很自然的聲音表現，低頻最大音壓也比前面兩種設計要好，而且在相同的音箱體積當中，ATL可以創造更強勁的低頻再生能力。此外PMC強調ATL的音箱產生的音染遠比密閉式音箱或低音反射式音箱更好，功率承受率也更高。此外因為傳輸線式音箱在任何頻段的衰減都很自然，所以相位失真很低。好吧，這是PMC的資料，自然說他們的ATL比別人好，不過前面所講的有關密閉式音箱與低音反射式音箱的優缺點，PMC可沒加油添醋，優點和缺點並陳，只是講到自家ATL的時候，PMC省略了缺點。

ATL有沒有缺點？當然有。什麼缺點？很難設計，也很難製造。傳輸線式音箱早在1930年代就有理論出現，一直到1965年才有更深入的研究報告，而後來IMF與TDL都有真正的傳輸線式喇叭問世，其他還有一些喇叭公司推出傳輸線式音箱，但後來都倒了（您看Peter當年創辦PMC的時候多有勇氣），只有PMC一家公司到現在還堅持傳輸線式音箱，而且還一路健康地發展，歷經二十年而不衰，其中自有其道理。

好，密閉式音箱與低音反射式音箱我想大多數讀者都已經很熟悉，我們就不多談，我們接下來看究竟什麼是傳輸線式音箱。傳輸線式音箱內部有著長長的「傳輸線」，單體裝置在傳輸線的一端，而聲波通過傳輸線最後到「開口」。為了要讓傳輸線足以再生夠低的低頻延伸，這條傳輸線要盡可能的長，早年雖然有理論，但要作出那麼長的傳輸線來，再生很低的低頻（例如要到20Hz），在一般家用產品的「實用大小」，可能做不出來。


	傳輸線式音箱的設計早就不是祕密，想找相關設計圖也不難，但傳輸線的長度、開口、轉折，都是學問，內部阻尼的配置更沒辦法從教科書上獲得答案，全部要靠反覆實驗。您看，PMC這麼大方地把喇叭剖面圖秀出來，有心想抄襲者真的可以按圖索驥，但內中的技術精華可不是看了就會懂。

看來要用傳輸線式音箱的理論製作出「實用」的喇叭，技術上須要妥協，PMC的設計是這麼處理，他們依據1/4波長的理論，定義傳輸線的長度，基本上要再生20Hz的低頻，以音速334公尺來計算，大約需要4公尺的傳輸線長度，而PMC會依據這些基本數據，設計出適當的傳輸線音箱，不一定會和公式計算一模一樣，因為考慮因素不僅有頻率與傳輸線長度的關係，還包括單體、箱內阻尼與分音器等等，所以1/4波長理論只是設計傳輸線式音箱的基礎，而不是唯一公式。

說傳輸線式音箱喇叭難做，還真不是隨便講講，傳輸線式音箱因為內部要隔出複雜的傳輸線通道，所以音箱本身結構就複雜許多，此外傳輸線的通道並不是「一路到底」，傳輸線的前端到開口之間並不是一致的大小，配合傳輸線的「轉彎」，通道的寬窄並不一致。

另一樣複雜之處則是內部阻尼，Peter說傳輸線導管的計算有公式可循，理論本身也不是祕密，但配合傳輸線所使用的阻尼，學問可就大了。Peter表示，傳輸線音箱的寬窄不同與轉折處，使用的阻尼物都不同，有些阻尼物比較鬆，有些密度比較高，阻尼物表面凹凸不平的程度也都不一樣，這些阻尼物的配置沒有公式可循，基本的公式計算可以算出所需的阻尼，但如何在傳輸線導管內部組合應用，可不是簡單按按計算機就算得出來。不能簡單算，那怎麼設計？答案是用聽的！反覆比較試聽不同的配置，決定最佳阻尼。

單體必須配合傳輸線式音箱的特性來設計

至於單體的部份，PMC強調一般市面上買得到的單體，不一定適合傳輸線式音箱使用，所以他們自己設計了許多單體，也因為這些單體都是針對傳輸線式音箱所設計，所以也沒辦法「外賣」，也就是說一般喇叭廠沒有傳輸線式音箱的設計能力，買PMC的單體也作不出好喇叭。

PMC使用的低音單體，壯碩的金屬框架看起來雄壯威武。這可不光是為了好看，還兼具散熱功能。

目前PMC自己設計製造的單體，最出名的要算75mm絲質軟半球中音單體，這個大尺寸中音單體，長相和ATC很像，早期PMC還沒自己設計製作單體前，用的也是ATC的中音單體，但Peter說外購單體很麻煩，測試不良時經常要退換貨，影響生產流程的順暢，所以Peter決定自己設計75mm中音單體。這只軟半球中音大概只有軟半球與大尺寸音圈與磁鐵引擎和ATC相近，其他如短號角與框體等細節，都是PMC自己設計。最大的祕密藏在哪裡？一樣看不到，在軟半球振膜裡面，藏了一塊海綿阻尼，原來PMC發現這只中音因為尺寸大，背波與後方磁鐵引擎會產生震動噪訊，所以PMC加了一塊海綿當阻尼，把這些噪訊通通吸掉，中頻更乾淨。

絲質軟半球中音與高音單體，都是PMC自家設計製造。注意高音單體外面的金屬網罩，那不是為了好看，也不是「提防小手」的保護蓋，而是用來提升擴散角度。有印象嗎？LS 3/5A的高音外面也有一片金屬網罩，兩者功能一樣。

偏好多階分音

有了箱體，有了單體，分音器是另一項關鍵。PMC的分音器偏好多階分音，自家等級較高的鑑聽喇叭幾乎都是4階分音，而有部份喇叭採用2階分音，但配合單體與傳輸線的自然滾降，PMC所設計的2階分音的在特性上也接近4階分音。奇怪，不是有很多Hi End喇叭廠宣稱自己使用的單體配對嚴格，所以不需要多階分音，用最簡單的一階分音（-6dB）就好了，怎麼PMC偏好四階分音（-24dB），難道他們用的單體比較不好？其實一階或四階分音沒有哪一種比較好的問題，要看喇叭怎麼設計、單體怎麼匹配，PMC偏好四階分音，和專業鑑聽喇叭有關，對於專業錄音室而言，「準確」的音樂再生最重要，聲音美不美那是見仁見智的問題，如果以追求「準確」為出發點，四階分音比起一階分音要來得準確，所以PMC偏好使用四階分音。這麼做其實成本更高，因為四階分音的分音器所需的被動元件比起一階分音多了許多，安裝也比較煩瑣，成本當然比較貴，但這也是PMC為了準確再生音樂的堅持。

這些設計上的重點，紙上談兵有些不實際，但先瞭解理論，再走入PMC驗證，就知道PMC做喇叭有多用心了。下一篇報導我們將帶讀者們實際進入PMC工廠，一步步看PMC怎麼製作喇叭。

廠商資訊

進口總代理：瑩聲
電話：(02)2805-3569
網址：www.jadex.com.tw


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