高级音箱概论

互推小编 2023-05-20

巴汉著

我国大陆俗称“音箱”的台湾俗称“喇叭”，欧美称为“Loudspeaker system”。中文学术名称与“Loudspeaker system”对应的即“扬声器系统”。这里所称“高级音箱”亦即英文所指“Hi-End Loudspeaker system”。

1. 高级音箱技术概论

1.1. 音箱发展的批判

扬声器及其系统的产生，源于1875年，美国人亚力山大.格雷厄姆.贝尔(Bell,Alekander Graham)发明的电话，从此开始了电声技术的历史。

重要历史节点：大体上可分为三个时段：扩音及录音工程时代（1910~1948），民用时代（1948~1980），Hi-Fi时代（1980~）。

扩音及录音时代（也可叫Public时代，即公众电声时代）发明了纸盆动圈式单元、同轴单元、带式单元、指数型扬声器、静电式扬声器系统等，与真空管放大机配合，基本上都是为录音或扩音场景应用服务。该时代的特征就是将电声技术应用于音量的放大。因此，具有声聚焦效应的号角系统成为了那个时代的首选。留声机、影院、剧场、录音棚几乎都是号角音箱。它是一个电声技术发现、发明的时代。

民用时代（也可叫Private时代，即个人时代）最普遍的扬声器系统就是收音机、汽车调频音响，到晚期的组合音响。这时，电声技术应用广泛地普及到家用或个人。这是一次扬声器技术发展的分道时代，Public与Private各自在自己的道上跑。这时，立体声重放受到重视，发明了倒相式音箱、迷宫式音箱、超低音音箱、二分频、三分频等。它是一个电声技术探索的时代。

Hi-Fi时代，是一次民用时代的升级。从扬声器扩大音量，走向了重放还原的声音质量。商业利益驱使，家用Private Audio市场远远大于公众Public Audio（普遍被称为专业音响），所以欧美一窝蜂地举着“Hi-Fi”的旗帜，大面积地抢夺民用“高端”市场。出现了各种各样的Hi-Fi（Hi-End）牌号与样式。香港将这一现象称为“发烧音响”，也被我国大陆沿用。从上个世纪末开始，因电脑的出现和信息技术的应用，民用电声开始极具分裂，出现了名称繁多的多媒体音箱、智能音箱等。这是一个电声技术应用的扩张时代。

在110年电声史发展中，经历了发现、探索与扩张。由于应用扩张来得太早，电声技术在探索中过程太短，世界扬声器技术发展迄今也并未成熟。还像一个学步的孩子，走起路来还是晃悠晃悠的。

在此历史背景上，扬声器产业发展遇到了极大的困难和障碍。以发展晚期的具有代表性的Hi-Fi为例，扬声器产业出现了普遍的“设计＞科技”、“价格＞价值”、“噱头＞搞头”、“标称＞实测”的乱象。

设计＞科技：就是产品外观设计凌驾于电声科技之上。忽略或全然不顾电声科学规律，制造出视觉一流听觉末流的产品；

价格＞价值：就是产品本无什么声学价值，但却用价格抬轿子，用高价位定价来取代产品的声音价值；

噱头＞搞头：产品本无什么实质性的实用价值和使用价值，靠编故事、找噱头来充当实质性的价值；

标称＞实测：产品标称与产品实测数据不一样。标称的指标高于实测指标。

这些以欧美制造商为主的产品“注水”行为，成为了他们攻占市场的主要手段。也就是利用电声文明的话语权操弄市场。

电声文明源于欧美，所以音箱技术的话语权似乎长期受控于欧美。欧美电声家用制造商，利用这个话语权，非常急功近利地抢夺市场，因此通过媒体舆论推广其“包装精美”的产品，大势掠夺消费智商偏低的音响市场财富。其间，对电声科技发展自然是忽略的，也因此制造了电声产业健康发展的很多麻烦。

1.2. 音箱技术发展中的“天花板”与瓶颈

首先，扬声器振膜技术。西方的动圈式一直采用锥形构型，物理上无法克服导力失真、互调失真、分割振动失真、前腔效应失真、正负幅频失真等多种声学缺陷；而令其引以为傲的钻石高音振膜，单纯强调材质的以刚至刚理论，也并未获得较好的声学性能（图1、图2）。

图 1西雅士钻石高音频响特性曲线图

图 2艾卡顿钻石高音频响特性曲线图

图1和图2，频响特性的不均衡度分别达到13dB和14dB，连欧美自己制订的“最低高保真要求”±4dB标准都相差甚远。

钻石振膜有两种制造工艺：一种是化学沉积（生长），一种是物理沉积（镀膜）。前者硬度最高，后者较为接近前者。而欧美当前所谓的钻石振膜，实际上是物理沉积工艺，不是化学沉积工艺，所以其模量最多达到900Gpa，从扬声器声学材料比刚度看，不是最优秀的。

锥形扬声器与以刚至刚的振膜工程思路，已经成为了欧美不可突破的技术天花板。一个是物理科学原理决定的，另一个是其工程智慧决定的。

“天花板”现象又进一步制约了工程智慧，形成了遏制电声技术进步的瓶颈。

如扬声器磁路技术。西方动圈式扬声器一直采用华司、T铁导磁，无法克服音圈Re（阻抗）和Le（感抗）随频率、电流变化而变化造成的线性和非线性失真；其中，从80年代开始使用磁体新材料（钕铁硼），但却把高于铁氧体磁能积10倍的新材料，与传统铁氧体材料导磁技术生硬而教条地结合，以致根本就不能发挥磁体新材料的潜能。

又如扬声器电导，欧美完全没有音乐电性认识。工民用电传输比较单一频率，50Hz或60Hz。但音乐电导传输是非常复杂的20Hz~20KHz的频率。将用工民用电的电导技术生硬地搬到音频电导上，自然得不到正确的音频电导结果。

这些现象，正是音箱产业技术发展的瓶颈。

1.3. 高级扬声器及其系统工程师的技能

电声产业的发展进步，突破“天花板”与“瓶颈”的责任，就落在了高级音箱工程师的肩上。

高级音箱工程师，是指电声领域专致于扬声器及其系统研发的、具备高级职业技能的工程师。

根据职业技能水平，音箱工程师可分为五个等级：

工程师技术等级	工程师能力标准	备注	学历对应
一级，超级工程师	具备以独立创新技术带动一个产业或创造一个行业的工程技术能力	对应院士。如亚历山大·格雷厄姆·贝尔发明电话，以电声发明创造出一个电话行业，进一步被扩展为一个电声产业；又如英国约翰·洛吉·贝尔德发明电视机，创新一个电视行业，进一步扩展成一个显示器产业
二级，高级工程师	具备别人不及的独立创新并组织他人创新设计或完成对行业起显著促进作用的工程技术能力	二级与一级之间为1.5级，对应教授，称高级+
三级，副高级工程师	具备一定程度的独立创新并能组织他人设计或完成在市场上取得良好业绩的工程技术能力	二级与三级之间为2.5级，对应副教授，称准高级	博士
四级，工程师	具备独立或组织或带领他人抄板、按教科书设计或完成工程的能力	三级与四级之间为3.5级，对应讲师	硕士
五级，助理工程师	具备独立抄板、按教科书设计或完成工程的能力	四级与五级之间为4.5级，对应助教	本科

表 2音箱工程师等级表

根据表中划分，三级以上可统称为高级工程师。

一个称职的高级音箱工程师必须具备两大素质：一个是系统的电声知识基础，二是专业的扬声器系统研发创新及其高级技能。

电声知识基础，包括：（1）声学基础：电声的本质是声学，声学的本质是力学。电声这个词组，声是主词，电是宾词。所以电声学的第一基础是声学。而声学包括：声学概论、材料声学、环境声学、几何声学、流体力学、声效应学、音乐声学、心理与生理声学等。这些知识，基本上囊括了所有电声应用所必须掌握的声学原理；（2）电磁学基础：电磁是一对分不开的物理概念：电生磁，磁生电。更何况绝大多数情况电声器件都离不开电与磁的驱动甚至相互转换。电学部分，由于电声应用多数是音频重放，所以音频电学就成为了其中独特的电学知识。它包括：磁学、电学、电动力学、音频电学等，基本上囊括了电声中“电”的基本原理；（3）包括扬声器、话筒元器件及其系统（振动件、磁路件、支撑件、电连件、被动分频器、音腔）的专业设计与制造工程实施能力；（4）电声工学基础：指与电声设计与制造相关的狭义工学。它包括：电声工程设计、机械制造工程与电声测试与评价。

专业的音箱研发创新及其高级技能包括：掌握高级音箱的科学定义，掌握高级音箱的主客观评价标准，掌握高级音箱的工程技术原则，并能将其定义、标准、原则应用到高级电声振膜技术、高级电声磁路技术、高级电声电导技术、高级电声声腔技术等系列创新设计的过程中，独立完成或带领团队实现高级扬音箱技术创新与运营。

1.4. 高级扬声器及其系统定义

什么是高级音箱？也就是高度忠实于声音重放的扬声器及其系统。狭义地讲，就是高度忠实于功率放大器传输的重放信息。

音箱，是音箱重放的终端。它的前端是功率放大器，功放前端是信号处理器。信号处理器分两段：一段是音源信号解析（俗称音源），一段是音源信号放大（俗称前级）。音源信号解析也包括了音源信号的存取，包括CD机、唱片机、录音机、硬盘播放器、流媒体播放器（机顶盒）等。它们把模拟音源或数字音源攫取出来，解析成数字信号或模拟信号，前级再将其信号进行放大提供给功率放大器（俗称功放），由功放以模拟交流电能量方式驱动音箱。由于音箱驱动能量源于功放，受功放电性驱动与控制，所以它的性能与品质受制于功放。因此，其是否高度忠实于功放信息，就成为了它的性能与品质的核心。

什么叫“高度忠实”？

沿用社会上“普通音响”、“HI-Fi音响”和“Hi-End”音响概念做区分：在音质要求上，普通音响就是一般化的，HI-Fi音响就是高保真的，Hi-End音响就是顶级保真的。换言之，划分标准为不一定保真、一定保真和绝对保真。

保真概念是什么？这是相对失真的反义概念。在重放过程中，不因系统本身的原因造成对功率信号的添加或消减就是保真。

是否保真，主要是针对重放声音品质——音质而言的。

音质的组成三要素：频率、振幅与音色。对重放频率的不增不减、对重放振幅的不增不减、对重放音色的不增不减，也就是保真。

频率和振幅很好理解，音色不太好理解。频率指振动周期，振幅指振动能量，音色指振动行为方式，也就是波形。

我们用傅里叶函数方法来分析声音，可以把它大致划分成三大区域：

X轴线方向称量域，Y轴向方向为时域，Z轴线方向为频域。

图3声音的傅里叶函数分析图

量域为振幅及其能量变化，时域为时间周期及其频率变化，频域为声音泛音列结构产生的波形变化。

任何声音结构纯频率很少，都是复合频率结构。复合频率就是指的泛音列排列方式。在同一音高上，为什么小提琴、小号、钢琴、男声、女声音色不同，皆是因为波形结构不同，亦即泛音列排列方式不同。如小提琴14个泛音、二胡17个泛音，人声、弦乐的泛音偶次波更多，单簧管奇次波更多。

电声技术发展到现在，普遍存在的音质问题主要是波形问题，即频域变化因系统自身的性能造成了“染色”，将自身固有音色“强加”在重放过程中，形成了较大的“音质污染”；另一方面，相反，就是频域方向的泛音不够，“偷工减料”，造成了重放音质密度和“松弛度”不够，形成较多的“音质呆板”。

而普遍存在的音质难点在量域上的把控。

从普通交响乐的动态看，一个双管制交响乐队指挥位置可获得127dB的声压。现在，音频电子技术在信噪比和动态上都能实现较高的水平，似乎127dB的动态并非难事。但扬声器系统要达到127dB动态就很难，如果以90dB灵敏度为基础，音箱的功率储备，要达到1250W的不失真功率。

无论如何，音箱都做不到重放的“绝对忠诚”，只是“相对忠诚”的程度高低。越高即保真度越高。

保真度越高或越低，需要有一个评价标准。现在的评价方式有两个角度：一个是主观评价，另一个是客观评价。

在旧有的客观评价中，供全世界电声行业参考的主要是美国国际电工委员会提出的《高保真系统最低性能要求及测量方法第7部分扬声器系统》（文号：IEC-581-7）、《声系统设备第5部分扬声器》（文号IEC：268-5），基本上是拷贝IEC相关内容形成的我国国标。这两个标准，主要阐述的是检测标准，而性能标准仅四项：频率响应、谐波总失真、指向性和频幅差（左右声道）。也就说其标准只对频率响应、谐波失真、指向性和频幅差提出了要求。其它内容都是检测方法的标准。

为什么要检测相关项目，考察或评价这些项目的意义何在（见表3）：

	检测项	检测目标性能分类	备注
1	特性功率	能量储备	与动态表现相关
2	平均特性声压	灵敏度	与单位声压相关
3	最大噪声功率	最大不失真储能	与动态表现相关
4	长期最大功率	一般不失真储能	与动态表现相关
5	短期最大功率	峰值不失真储能	与动态表现相关
6	额定阻抗	静态最低阻值	与功放匹配相关
7	阻抗曲线	动态变化阻值	与效率变化相关
8	频率响应特性	响应能量的均衡度	与保真程度相关
9	有效频率范围	有效阈值宽度	与频率宽度相关
10	指向性频率响应	声场辐射范围	与声场表现相关
11	幅频响应差	两个以上声道振幅差	与声场表现相关
12	特性总谐波失真	音质的声染色程度	与失真程度相关

表 3扬声器客观评价指标的作用

在上述“标准”中，其中的频率响应特性标准是伪科学的。

它要求频响差在±4dB范围，就等于8dB的允差。欧美许多制造商为了表明产品性能高于此标准，特意标称±3dB（这几乎成了行业默认标准）。尽管如此，±3dB也是不科学的，相当于6dB的允差。

制定这个标准的依据在哪儿？应该是人耳对音量差的识别阈值。人耳对音量差的识别阈值是3dB。超过这个范围听觉就会察觉。阈值3dB，不是±3dB。或﹢或﹣3dB，都可以，还在人耳识别阈值内，但是±3dB就偷换了概念，将或﹢或﹣3dB，偷换成了±3dB。稍有声学常识的都知道：﹣3dB~﹢3dB，其量程=6dB。远远超出人耳识别阈值，脱离了正确的科学依据。

频幅差与指向性要求都存在科学质疑，需要改进的。

科学的、正确的客观评价标准应该如下：

无源扬声器系统品质主要技术标准
分类	普通级	中级（Hi-Fi）	高级（Hi-End）
有效频率范围	50～12500Hz	50～15000Hz	40～18000Hz
频率响应	100Hz～4kHz≤±4dB；100Hz～50Hz≤-8dB；4kHz～12.5KHz≤-8dB	70Hz～8kHz≤±2dB；70Hz～50Hz≤-7dB；8kHz～15KHz≤-7dB	60Hz～15kHz≤±1.5dB；60Hz～40Hz18KHz≤-6dB
总谐波失真	250Hz～1kHz范围≤2%，1kHz～2kHz范围≤2%线性下降至≤1%，2kHz～6.3kHz≤1%，超过各自允限的失真峰值宽度不能＞1/3oct（1/3倍频程），在250Hz～6.3kHz范围不能有3个峰值	150Hz～1kHz范围≤2%，1kHz～3kHz范围≤2%线性下降至≤1%，3kHz～6.3kHz≤1%，超过各自允限的失真峰值宽度不能＞1/3oct（1/3倍频程），在150Hz～6.3kHz范围不能有2个峰值	100Hz～2kHz范围≤2%，2kHz～3kHz范围≤1%，3kHz～8kHz≤0.5%，超过各自允限的失真峰值宽度不能＞1/3oct（1/3倍频程），在100Hz～6.3kHz范围不能有1个峰值
指向特性	250Hz～8kHz：水平面≥20o，垂直面≥10o，频响曲线与正轴相比偏差≤±4dB	250Hz～8kHz：水平面≥30o，垂直面≥20o，频响曲线与正轴相比偏差≤±3dB	250Hz～8kHz：水平面≥35o，垂直面≥30o，频响曲线与正轴相比偏差≤±2.5dB
阻抗特性	保持在20Hz～20kHz的范围内阻抗模值最低值≥额定阻抗的80%；最高阻抗值可＞额定阻抗4倍	保持在20Hz～20kHz的范围内阻抗模值最低值≥额定阻抗的90%；最高阻抗值可＞额定阻抗3倍，＜4倍	保持在20Hz～20kHz的范围内阻抗模值最低值≥额定阻抗的95%；最高阻抗值可＞额定阻抗2倍，＜3倍
频幅允差	±1.5dB	±1dB	±0.5dB
波形还原度	20Hz～8kHz：41分～60分	20Hz～8kHz：61分～80分	20Hz～8kHz：81分～100分

表 4扬声器客观评价新标准

仅仅客观标准来评价，是对高级扬声器系统定义的进一步说明。但是仅仅是客观评价不够，还需要进行主观评价。即用听音方式进行评价。

关于主观评价的标准，《GB/T12060的第13部分：扬声器听音试验》中，涉及“总体音质”、“总体音调平衡品质”、“总体空间品质”、“环境的重现”、“动态与失真”等五个范围的评价。其中，“总体音质”没作定义，因此没用。其他四个范围，存在与客观评价重复，且并无客观评价相同的科学性，是值得商榷的。主观评价，应该是客观评价的补充，而不应该成为客观评价的矛盾。所以，科学地归纳，主观评价的针对性主要为：质感与临场感。

质感主要包括音色还原度、结像力、层次表现力、细节表现力等四个方面。

音色还原度，是指扬声器系统重放过程中保持与音源音色近似的程度。相似性越高，保真度越高，相似度越低，保真度越低。

音色还原度解释：在与音源音色相似条件下，择重强调：1）声音通透：听感不朦胧，明亮而具有穿透力；2）声音鲜明：听感密实紧致且特征鲜明，不仅乐器（人声）发音特征辨识度高，而且随着频率或音量的变化能保持乐器（人声）发音特征的稳定性；3）声音纯净：听感干净纯洁，没有多余的杂波干扰以及拖泥带水的表现。这3点，都是真实乐器（人声）的基本共同点。

结像力，是指扬声器系统重放过程中保持与音源音色近似的棱廓表现能力。棱廓越清晰，保真度越高。

结像力解释：在与音源音色近似条件下，择重强调：1）声音线条清晰：听感不含糊、不模棱两可；2）声音饱满：听感不发虚、不漂移。

层次表现力，是指扬声器系统重放过程中对音源信息保持近似的解析能力。在扬声器系统重放中能听到丰富而鲜明的音色层次，就说明它对音乐重放的解析水平高，也就是“解读”“分析”水平高，而且多余声波少，音染少，同时表明瞬态好、自我控制能力好。

细节表现力，是指扬声器系统重放过程中细微的表现能力。相对普通扬声器系统而言，细节表现是一个难点。受制于振膜及其扬声器元件性能、受制于箱体刚度及其声学合理性、受制于分频器质量以及喇叭线性能，普通扬声器系统很难表现出重放音乐的细节。关于Hi-End扬声器系统的品质与性能高于普通Hi-Fi扬声器系统，那么它的细节表现力就应当相当突出。

细节表现力解释：重放音乐中细微变化的表现。如提琴演奏，很多发烧友把“松香味”（形容琴弓黏弦）看成细节。其实不是。提琴音色中最能体现细微变化的是“跳弓”与“连弓”演奏。跳弓技法有三种：自然跳弓、挑弓与抛弓。其中，自然跳弓是利用琴弓与琴弦之间撞击产生的弹跳惯性奏出的短促音。其间，琴弓是上下（大提琴是左右）弹动，由于手臂手腕没有绝对一致的控制力（握弓力很松），所以导致每个短促音的音尾状态不同。这种音与音之间的区别微妙，扬声器系统没有较好的瞬态与阻尼是无法表现的；再就是连弓，弦乐演奏最普遍的技巧（一弓多音）。连弓所表现出来的细微变化就在于换指音头的差异，切不要理解为指板声（左手手指触击指板的声音）。连弓中换指时，因指腹对琴弦的弹压会产生柔和而微弱的音头，孬扬声器系统是表现不出来的。

临场感：主要包括动态、声场、定位与失真。

动态很好识别：即系统表现声音强弱的比值。听感上，比值越大动态越大，动态越大即听感越生动。客观检测中，储能越高，动态越大；在主观听音中，弱音与强音对比越大，及动态越大。尤其是瞬态响应。瞬间爆发的能量感越大，动态就越大。在动态标准中，当然是比值越高越好。

声场也很好识别：听音感受中，声场就是声音空间的宽度和深度感。声场宽度越大越好。声场宽度与扬声器辐射角度及指向性相关。但并非声场深度越深越好。由于扬声器响应时间越大，声场会出现深度加深，这是不好的表现。还有，如果功放采用电子管方式，声场也会加深。声场最好的标准，是重现一个双管乐制的现场临场感。听起来似乎就像一个交响乐队展开在舞台上的声场。

定位感，就是能听到交响乐队声场中每一件乐器的发声位置，能够再现录音过程中不同乐器（包括人声）的位置。这要求分频器扬声器系统中的高音单元与听音者耳朵水平排放。如果高音单元低于或高于人耳水平线，就会出现定位不准。

失真，如爆音、瘪音、杂音、嘶音等明显的失真是容易识别的。

关于高级音箱的定义、及其主客观评价，就可以足够地论证什么是高级扬声器系统。

1.5. 高级音箱原则

高级音箱主要包含了三大原则：效率原则、失真原则和制造原则。这是音箱技术设计与制造的最高原则。

1、效率原则

业界或某些理论书籍将灵敏度视为效率，这是错误的。将灵敏度等同效率并未考虑扬声器的统一条件，基本上将口径越大等同于灵敏度越高。口径越大，振膜推动空气的质量就越大，声压就会越高。这不是效率问题，是效应问题。口径大声压大，口径小声压小。效率应该是指特定条件下的电力（如2.8V1W），在标准测距（如1米）通过振膜转换成声能的声压水平。

如我们制造一只3英寸口径单元，振膜投影振动面积大约为29cm2，灵敏度为83.5dB，相当于2.87dB/cm2的声转换效率。即每平方厘米振膜面积发出2.87dB声压；如果我们拿一只美国JBL号称高灵敏度的15英寸单元做个比较：JBL4338编号的15英寸监听音箱单元振动投影面积（实际面积更大）为1133cm2，灵敏度93dB，相当于0.082dB/cm2的声转换效率。这只3英寸口径单元的声转换效率是JBL的35倍；再以德国造MBL比较：德国MBL101X旗舰音箱（售价180万元人民币），它的“大葫芦”振膜展开面积为1800cm2，灵敏度只有81dB，大约为0.045dB/cm2的效率，比较此例3英寸单元声转换效率低了63倍。

正确的声转换效率，一定是指扬声器振膜每平方厘米发生的声压，而不是指单纯的灵敏度。灵敏度作为对扬声器平均声压特性的评价，可以作为衡量效率的一个参数。但必须将此参数除以振膜总体面积，才能得到科学的效率评价。

过往，业界和许多文献在计算振膜面积时都是用的投影面积。这也是错误的。如果用投影面积计算，口径相同但形状不同（如半球顶形、锥台体形、平板形）的结果是一样的。事实上用“眼睛来想”一下结果就不应该一样。

同样投影直径为80，如果锥台体振膜上底（喉口）为直径10，垂直高度为10，其表面积为10251；如果半球顶拱高为10，其表面积为11519；如果是平板则为5026.三者相差还是很大的。所以，严谨科学的振膜面积计算，应当摒弃传统的投影面积计算方法。

效率问题，即每cm2能转化多大声能量的问题，不仅仅是每cm2振膜声能量发挥的大小问题，其中，也隐含了音质损耗的问题。效率越低，意味着振动系统无功功率越高（损耗部分变成了耗散的热能），重放声音细节损失越大，保真度就越低。世界上，动圈式扬声器效率最低的可能要算德国MBL101X旗舰音箱。

效率原则关乎振动系统和磁路系统，甚至关乎电导系统、声腔系统，效率的高低意味着音箱的整体性能。

所以，效率原则是高级音箱技术的首要原则。

2、失真原则

音箱失真主要包括两种类型：叠加失真或减损失真。

叠加失真就是“染色”，把本不应该有的声音叠加其中；减损失真就是“减色”，把本应该有的声音减损掉。

就“染色”而言，振膜与音圈的关系没处理好，本应是音圈控制振膜的，但由于振膜质量＞音圈，振动惯性会带着音圈走，不受电磁力控制条件下的振膜就会发出本不应该有的声音，就犹如“空纸盆”（也称作被动低音）技术，靠另一单元振动空气驱动，没有控制手段，发声浑浊不堪，额外附加了太多谐波失真；又如声腔空气谐振DQ值偏Q，则谐振余波过多也会形成谐波失真过多；如果声腔材质（如木板、密度板）密度不够，材质本身容易受迫振动，材质固有频率也会产生叠加。

就“减色”而言，效率不高减损就越明显。

如锥台型振膜，其效率不高是因为其构型存在导力失真、互调失真、分割振动失真、聚焦失真、频幅失真等先天性物理缺陷，不仅存在大量的染色，也存在大量的减色。

频幅失真在传统理论中仅仅是评价主动式音箱（带功放）的左右声道频幅的一致性，而从未关注过扬声器振动±的频幅一致性。所以，大量的传统扬声器（尤其是锥形），都存在﹢波大﹣波小的缺陷。﹢波，即向前运动波（也称上弦波）；﹣波，即向后运动波（也称下弦波）。±波合成一个完整声波。如果﹢波波形频幅大，﹣波波形频幅小，上下波幅不一样，就意味着振动并不充分，存在着严重的重放减损。不仅影响效率，也影响保真度。

所以，失真原则是高级扬声器系统技术的第二原则。

3、思维原则

任何产品都是人的意识形态物态化的表现，它沉淀着一个工程师的智慧，也就是一个高级工程师的思维方式。

高级音箱技术的思维主要包括科学思维、整体思维、辩证思维与中和思维。

第一、科学思维

什么是科学思维？科学思维是由西方文明传入中国的一种思维方式。尤其是在工程技术思想中，科学思维基本上是一条普遍应用的逻辑。

科学思维，就是对对象进行定性、定量、因果和系统分析，以此获取正确的对象认识。它是最基本的工程技术思维方法之一。

科学概念是一个西方文明背景产生的概念。它包含两层意思：一层是科学等同真理。因为科学作为认识世界的一种方法强调证实（证伪），其理的存在一定是以证据为逻辑，并且可用实践（实验）反复证明的；一层是一科之学。即认识具有专门的针对性。如医学、声学、物理学、化学、力学等等。科学中的分科越细，针对性就越强，认识的程度就越深。第一层意思是科学的普遍性，第二层意思是科学的特殊性。普遍性包含在特殊性中，特殊性不能相悖于普遍性。科学虽是西方文明的产物，但却被全人类所应用，因此它早已演变成全人类的共有与共享思维方式。

扬声器及其系统被定义为电声换能器，是对其定性。俗称“电变声”（声变电时被俗称拾音器）；灵敏度（平均声压特性）、效率、功率、阻抗等是定量；振动面积越大，推动空气质量越大，即声压越高是因果，扬声器由振动系统、磁路系统、支撑系统组成是系统。对之进行分析，就是层层“解剖”，目的是从中归纳出规律，形成思维上的普遍逻辑，以便正确地驾驭人为制造过程，并能无限重复地应用。

在发烧友中流传一种观念：高音单元频响越高越好。其认为虽然对20KHz以上或20Hz以下人耳听不到，但是人体的其他感觉能够响应，其他感觉汇同听觉一起会产生更丰满心理体验。显然，这不是一种科学思维。超声波指向性很窄，像光一样直射，影响人体时不仅只能局限于某个极小的“点”，且由于穿透空气介质能力太弱而需要强大的功率。就凭普通高音扬声器能量，是不足以将超声波传递到人体表面的，从何感觉？次声波对空气介质的穿透力极强，很少在空气传播中损耗，虽然听不到，但人体及其器官也会受迫振动，能够感觉到。但是无论如何超声波与次声波在普通音乐中并不存在。音乐的音域号称20Hz~20KHz，与声波频域相同，但实际上440Hz标准音条件下钢琴的最低音为27.5Hz，其他低音乐器如电贝司、交响乐大鼓等都没有更低的音域；乐器中小提琴泛音最高能到16KHz，也就说普通音乐里面根本就没有超声波和次声波的源头，没有的东西从何感觉？这种思维就不属于科学思维，得不到验证和依据。单凭想象去认识电声工程是不科学的、也是不严谨的。

第二，整体思维

整体思维是中华民族独有的、历史悠久的思维方式。

约公元前100年汉代哲学家董仲舒正式提出“天人合一”。除外，很多古代中国学者都将天、地、人看成一个整体。迄今，中医看病会有阴、阳、寒、热等判定，将自然与生命个体放到一个“天人合一”的整体中考量。这就是整体思维。

整体思维与西方的系统思维不同：系统构成是要素，整体构成是部分。组成系统的要素是系统不可或缺的组成因子，要素或缺或变化决定了系统的构成；而整体组成的部分或缺或变化并不决定整体的构成。

对扬声器系统工程技术作为整体认识时，不仅要看到其振动系统要素、磁路系统要素、谐振系统要素、电导系统要素，还要看到环境（天-气候环境、地-材质、人-社会应用）部分等，不能仅仅驻足于“电声原理”的系统论中，而是要放眼到“原理”所含的材料力学、工艺学、流体动力学等更宽阔的视野中。

整体思维，是在系统思维之上的超系统思维，它关照事物的视野更宽也更深。正是出于整体思维方法，我们会看到欧美等西方扬声器系统工程实践和理论总结存在许多不合理、不科学、不智慧的地方，看到这些问题的存在，自然就能找到解决天花板与瓶颈的路径。

第三，辩证思维

辩证思维也是中国智慧传统。《易经》出自于中国5000年前，传至周朝叫做《周易》，被称为上古中国三大奇书。《周易》最杰出的智慧，就在于“太极”。言“一阴一阳谓之道”，“道”为万物之本；阳为正，阴为反，正反相合为太极。太极就是事物最高的统一体。老子在继承《易经》基础上，发展了古代辩证法，最著名的命题：“道可道非常道”。德国著名哲学家、辩证法大师黑格尔(1770—1831年)也称自己的“正反合”辩证法来源于中国的《易经》。而黑格尔的老师康德提出的“二律背反”也属于辩证思维。然“辩证法”的鼻祖却源于中国。

辩证思维源于中国也相传至今。很多中国人都明白：“物极必反”、“乐极生悲”、“否极泰来”、“塞翁失马，焉知非福”、“祸兮福所倚，福兮祸所伏”等。并将辩证思维广泛应用于医学、烹饪、建筑等相生相克方法中。毛泽东就是一个辩证法大师，他运用辩证法及其智慧，将中国共产党由弱变强，成为现在世界上最大政党。

扬声器系统，是一个典型的矛盾系统，也就是一个正反相合的典型“太极”。它的原理由电动势驱动磁动势-->磁驱动声动势，这是它的阳面即正；但同时它的声动势引起反电动势，反电动势引起反磁动势，这是它的阴即反。正反相合构成它完整的规律及整体。

正反相合中的规律一定是“道可道非常道”的规律，那就是无穷无尽的变化之合，也就为扬声器系统工程技术提供了N多种相生相克的方法和途径。

第四，中和思维

中和思维也是中国独特的思维方式。中和思维，发端于《周易》，后孔子著《礼记.中庸》，释义：“中也者，天下之大本也，和也者，天下之达道也。致中和，天地位焉，万物育焉。”现代意释：在处理事物矛盾上，采用中庸、中正、平和、平衡、协调，以致达到天地归位，万物生长。在物理学中正负电荷抵消就是阴阳相克达到中和，化学中酸碱交换组分变成水就是阴阳相生达到中和。这种思维，在中国古代智慧中，主要体现在阴阳相生相克而求平衡的方法中。

如药食同源，甘草既用于调和诸药性能，又能调和诸香味平衡。甘草的应用就是典型的中和思维。

所谓“中和”，也就是民间常用的“火候”的意思。“火候”就是不能过，也不能少，一定要达到“恰好”。恰好就是中和的意思。

在扬声器系统工程技术中利用相生相克规律作中和处理就能达到某种新的系统平衡。如任何物质都有共振频率（亦即固有频率），它是声染色即谐波失真的一个重要因素。如果把两种不同物质在互不改性前提下结合在一起，发生相生相克的中和作用，使不同的共振频率形成相互牵制，也就消除或削减了共振频率，从而也就消除或降低了声染色。

上述中国独特的思维方式，是中国科学技术超越西方的重要法宝。它也是西方民族所不具备的我族文化自信的根源。

1.6. 振膜高级技术

振膜作为声转换终端介质，是决定扬声器性能与品质的关键性部件。

在高保真要求下，振膜不能变形。稍有变形就会引起失真。

振膜的高级或低级，取决于物理性能的“刚性”与“动性”。刚性是振膜的压力承载属性，通常以杨氏模量定性。模量越高，表明其压力承载能力越强，越不容易在运动中受空气反冲击力条件下变形。世界上越硬的物质刚性越高。但刚性不仅取决于物质结构，与构型结构也有很大的关系。

西方扬声器技术发展中，基本上走的一条“以刚至刚”的技术路线。尤其是高音单元，较为偏执地强调绝对刚度。但从声学性能结果看，我们采用辩证思维发现，比刚度才是技术路线的最佳选择。因为比刚度决定了速度，速度决定了响应时间，响应时间决定了效率。

比刚度=√E/P，即刚度与密度之比。其中E=杨氏模量P=密度。从下表中可看出比刚度约大，声速就越大。

从当前主要应用振膜材料看其声学性能：

Material 材料	Density (g/cm3) 密度	*Young modulus (E1ON/m2) 杨氏模量**	Stiffness to density ratio比刚度	Velocity (Ft/s) 速度	Response Time 响应时间（50μm/Ns）	Inner loss 内阻
Aluminum 铝	2.7	7	2.59	5092	9.8	0.003
Titanium 鈦	4.4	11.9 (119Gpa)	2.7	5201	9.61	0.003
Beryllium 铍	1.85	28	15.13	12302	4.06	0.005
Magnesium 镁	1.78	4.5	2.52	5028	9.9	0.006
Boron Alloy硼	4.5	23	5.11	7149	6.99	0.005
Paper 纸	0.2-0.8	0.003-0.6	0.015 ~0.75	1200-3750	41.6 ~13	0.02-0.1
Ceramic Carbon 陶瓷	1.4	3.5	2.5	5000	10	0.005
Graphite 石墨	1.8	18	100	10000	5	0.01
Crystallized Diamond 钻石	3.4	90	26.4	16270	3.07	0.014
聚酰亚胺kapton	1.4	12.5	8.92	9263	5.39	0.015
Carbon fiber碳（纤）	1.8	25~30	13.88~16.66	11550~12655	4.32 ~4.07
Glass fiber玻（纤）	2.6	7.6	2.92	5300	9.4
Kevlar芳纶	1.3	8	6.15	7690	6.5

表 5不同材质声学性能表

以上列表中的响应时间（瞬态响应），都是以振膜厚度统一50μm条件的理论推算，以此可比较材质不同在响应时间上的不同表现。响应时间越小，效率越高。声速越高或振膜越薄就意味着响应时间越小。

在实际应用中，钻石振膜厚度可做到40μm，铍膜可做到30μm，铝膜可做到12μm......。

由于振膜在音圈激励下发声，它不仅传递了信号频率，也有自身的固有频率振动发声。所以，任何条件下，都存在振膜固有频率的染色现象。

而染色的轻重，又与材料要素、合键相关。

大致上，振膜材质可分为原子式和分子式两大类物理结构。原子结构的材料和分子结构的材料振动方式不同：分子要素材料因结合键的原因，振动是蠕动属性（也就是上面提到的“动”性），原子要素材料因结合键的原因振动是跳动属性。振动行为是蠕动状态下，由于分子链的关系，其内损较跳动行为要大。内损偏大不利于效率转换，但有利于固有频率振幅的抑制。

跳动行为的材料大多是金属材料（如铝、钛、铍、硼、镁、“钻石”），原子结构的。蠕动行为的材料大多是分子材料（纸是有机分子即小分子，碳纤、玻纤、芳纶纤维是高分子即大分子等），已包括共价键结合碳要素的石墨。

在所述材料中，根据振膜频率应用要求（高音、低音或是全频）选择其定性，高频率要求比刚度高、质量轻、杨氏模量较高、内阻较高更好。但又不能一概而论。

如高分子材料中的炭纤维、玻璃纤维、芳纶纤维其构型或制造结构是编织的。就像织布一样用细丝编织起来。这样，在细丝之间没有构成一个高分子整体键合，分子之间结合键不能发挥整体作用。因此，振动中的振动行为（动性）会发生颈细现象。即每一根细丝会因为振动产生拉长位移然后复位的现象，再由于在特定构型下，每一根细丝的长短不同，拉长或复位的幅度与时间都不同，就会造成材质力学响应整体性，降低声学响应品质。

同理，许多发烧友喜欢的丝质高音单元，其振膜材料是最不堪的高音声学材料。不仅颈细现象严重，而且杨氏模量过小，内损过大，响应时间过长、抗空气压力过低等等，会形成最大程度的失真。普遍能听出来的缺点明显的就是高音不通透、不细腻、缺乏解析力。

振膜构型与材料要素及其结构共同组成了振膜声学性能的原因。

在动圈式条件下，通常都采用非平板构型。因为平板构型的振膜刚性仅仅依赖于材料本身，它的刚性是有限的。但如果做成半球顶或锥台构型，因几何力学原因，振膜刚性会得到加强。

但这又带来另一个问题：几何构型的两个面获得的空气力学支撑条件不同，振膜振动±刚性也就不同。如半球顶与锥台型都有一个凹面与凸面，凹面向内（如半球顶）产生的声聚焦会在磁路声波反射上形成强烈的声干扰，而另一面（凸面向外）空气顺性＞凹面，刚性会减弱，±两面频幅不一致。锥台型与半球顶相反。

在这种条件下，只有根据材料特性适当优化振膜构型，以致于把握好振膜材料和几何构型的最佳适配度。

1.7. 磁路高级技术

在“音箱发展的批判”章节里，我们指出了扬声器系统振膜、磁路的各种不合理、不科学现象，其中也择重指出了1982年发现钕磁材料，并迅速商业应用，且新材料用老（旧）技术的不匹配问题。

动圈式扬声器的磁路失真主要集中表现在磁隙上。

静态看似乎磁隙就是导磁片中间的缝隙；从动态上看磁隙是由交变磁场和静态磁场耦合的磁场。

磁隙产生的磁场由两个部分组成：一个是静态磁场（磁通量恒定不变），磁体经导磁+空气形成的磁场；另一部分是交变磁场，即音圈通电流即产生的磁场。

永磁（包括电磁）磁场是静态的，无论什么条件下都没有量变；交变磁场是动态的，在电流增大时，所激励的磁通量增大而激发磁力增大，磁场强度也增大；在电流减小时，所激励的磁通量减小而激发磁力减小，磁场强度也随之减小。所以，磁隙产生的驱动力量变并不取决于静态部分，而是取决于交变部分。

交变磁场的特点在于：A）有电即有磁，B)磁场应变电流；C）磁波频率与波形由电流频率与波形决定。

音圈产生的交变磁场由于产生于功放传输的交流电，不仅磁力线方向随交流电方向变化，磁通量也随交流电流大小、电压高低而变化；永磁体（包括电磁方式）通过导磁产生的磁场，没有交流电影响，磁力线没有方向性变化。

交变磁场磁力线总是随电流方向变换，在直流磁场中其磁性与之同名时会受到排斥、与之异名时会受到吸引，由此音圈在耦合磁场中被推或拉产生运动。

在传统普遍耦合磁场中磁路失真的原因如下：

1、导磁片（华司）的电导率偏高，尤其是软铁，在交变电磁场作用下涡电流在高频处非常大，Le和Re会随着电流、频率的增大非线性失真同时增大。尽管传统磁路采用短路环来解决这个问题，但短路环毕竟是以“隔磁”换取“隔电”的代价交换的，“得失”兼备，显然不是智慧的选择；

2、导磁材料与磁体材料的导磁率不同，尤其是软铁+钕磁的磁路，使音圈卷幅在磁隙下方的Le与磁隙上方的Le不同，前者Le＞后者，使磁隙中的导磁率不是一个常数；

3、由于导磁与磁体导磁率不同，磁饱和程度不同，不仅磁体的磁能积得不到应有的发挥，也会产生较宽的磁滞效应；

4、传统磁路中还存在“长音圈”问题，音圈的位移超过了磁隙的磁力钳定，超出了磁场控制范围也引起磁路失真；

5、交变磁场因电性趋肤效应或功率失真引起的磁路失真等。

要解决上述问题，首先要解决的是扬声器单元结构整体布局，在布局中选择好磁路方案；在磁路方案中要将音圈功率、音圈骨架材料、卷幅以及质量大小、线圈材料、磁体材料、导磁材料与方式、磁隙高度与宽度等做整体考虑，从中选择择优方案。

（略）。

1.8. 声腔高级技术

声腔的物理作用主要包括两个方面：一个是隔声，一个是谐振。

声腔大致上是一个闭合空间，相当于将腔体内部声波与腔体外声波做隔断。隔断的目的是为了让±声波不“碰面”。±声波一“碰面”就会抵消（较低频率）。

声波的传递在空气中碰到障碍物具有反射、折射、衍射、扩散、吸收和透射特点。其中，入射声能量=反射+折射+衍射+扩散+吸收+透射声能量总和。

声腔内入射声源于扬声器单元振膜背面，即-波。它的声能量向封闭空间构型的材质入射，这时，材质的密度决定了隔声的效果。

不同频率的传播形状不同，较高频率基本上是直射，较低频率就可能是衍射。衍射可以绕开障碍，向水一样渗出或漫过障碍物。1000Hz可能一张纸就可以阻挡，但如果是20Hz，可能1米厚的水泥墙未必可以阻挡。这是因声波频率越低透射系数越大的原因。频率越高，空气介质的吸声率越高，因此高频在空气中损耗越高，频率越低空气介质的吸声率越低，低到甚至几乎没有吸声率。衍射和透射几乎成为了低频传播的特性。它不仅越过障碍，也穿过障碍。

为了得到相应的隔声效果，封闭空间的材质密度就成为了关键。材质密度（P）越高，透射系数（r）就越低，反射系数（α）就越高。

对于腔体结构而言，反射不会构成声学劣变的因素。因为反射部分是不会渗漏会穿透的。透射就成了致命的危害。所以高级声腔的材质，一定是高密度材料。

根据实验及其实践经验，材料密度P=2.0（2000kg/m3）以上可为高密度材料（相对而言）。以下皆为低密度材料。所有低密度材料都不能实施低频隔声，都会因声波透射而产生低频抵消行为。2.0以上密度，当然是没有上限，越重越好。

声腔的另一个作用就是谐振。但它的谐振意义与乐器的谐振意义完全不同。

许多箱鸣乐器，如提琴、鼓、吉他、钢琴等都需要声腔的谐振效应来放大共鸣。不仅需要声腔内的空气谐振，同时还需要声腔材质的谐振。声腔材质的谐振主要是为了“染色”，即材质振动的音色就成为了乐器音色个性特征。所以提琴的选材，大多是密度较低的、容易共振的材质。

但作为扬声器声腔，只能空气谐振而不能材质谐振。扬声器声腔是不能染色的，声腔材质的振动是绝对不允许的。因此，材料声阻要求完全与乐器相反。乐器要求材质声阻低，以求更高的振动灵敏度；扬声器系统要求材质声阻高，以求更低的振动灵敏度。

由于声腔的要求不能振动材质，只能空气谐振。材质的刚性就成为了另一关键指标。

声腔材质的刚性，是声腔空气刚性的前提条件。换言之，材质刚性是保障空气刚性的基础，同时也是保障谐振效率的基础。

声腔空气刚性，对扬声器振膜振动起直接的力学支撑作用，它能保持稳定而坚挺的空气压力。空气刚性越高，一方面对振膜力学反作用量越高，振动效率就越高；另一方面自身抗变形能力越高，对振膜声学效应发挥稳定性就越高。如果空气刚性差，振动效率以及谐振品质都会变差。

声腔空气的刚性基础是材质，但是材质不是全部因素。声腔构型也是空气刚性的重要因素。

从构型上讲，材质平面积越大，刚性越差。同样厚度与刚度的材料，1平方米承受的压力比1平方厘米承受的压力要小N倍。因此，在材质基础上还需要进行几何力学构型，以增强声腔空间力学结构。

如何选择声腔的材质与构型，要根据系统应用要求进行高密度、高刚性材质选择和刚性增强几何构性选择。

（略）。

1.9. 电导高级技术

电导是高级扬声器系统的重要组成部分。电声，即电驱动的声音。如果高级扬声器系统研究缺少电这个环节是不完整的。

研究电导，首先是研究电性。

扬声器系统的应用，绝大多数都是用于音乐重放。所以，其电性研究应当从音乐重放入手。

普通工民用电流频率单一且稳定：50Hz、或60Hz；电压单一且稳定：110V、220V、380V等。但音乐重放的电流与电压就相当复杂。频率从20Hz~20KHz，电压电流随时波动。这表明音乐重放电性与普通工民用电电性有很大不同。

不同的电导材质具有不同的电性。如：

性质				备注
	铌Nb	铜Cu	银
原子序数	41	29	47	原子序数越多，产生电子越多
电子层排布	2-8-18-11-2	2-8-14-5	2-8-18-18-1	电子层排布越多，电子自旋转轨道越多
原子半径	208pm	145pm	144 pm	原子半径越大，电离能越小
相对原子质量	92.9	63.5	107.868	原子质量越大，电离能越小
电子构型	1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s2p6d4 5s1	1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s1	1s2 2s2p6 3s2p6d10 4s2p6d10 5s1	电子构型越大，电离能越小
电负性（鲍林标度）	1.6	2.0	1.9	电负性小于1.8为金属，约等于1.8为类金属，大于1.8为非金属；电负性愈大，吸引电子的倾向愈大，非金属性也愈强。
比热	265J	40.17J	24J	单位质量物质的热容量，即使单位质量物体改变单位温度时的吸收或释放的内能。
电导率(米欧姆)	6.93×106/	1.7×108	6.3×107	导电率越小，电阻率越高
热导率	53.7 W/(m·K)	386.4W/(m.k)	420W/(m·K)	热导率越低，电子分布越稳定
第一电离能	652.1 kJ/mol	745.5 kJ/mol		电离能越大，原子越难失去电子。影响电离能大小的因素是:有效核电荷、原子半径、和原子的电子构型。
第二电离能	1380 kJ/mol	1958kJ/mol
第三电离能	2416 kJ/mol	3555 kJ/mol
第四电离能	3700 kJ/mol	5536 kJ/mol
第五电离能	4877 kJ/mol	7700 kJ/mol
第六电离能	9847 kJ/mol	9900 kJ/mol
第七电离能	12100 kJ/mol	13400 kJ/mol

表 6铌、铜、银材质电性理化性能比较表

铌的原子序数＞铜1.4倍，电离能＜铜1.2倍，也可能失电子比铜多，但是产生电子多，总体上电流的“搬运工”还是＞铜。但铌的电子排布＞铜，热导率＜铜，所得到的电子分布稳定性＞铜。换言之，铌的总体电流“搬运”能力＞铜。

铌的电阻率＞铜，这可以用构型加以补偿。导体截面积构型是可以弥补电阻率缺憾的。

导体材料的选择，还是要坚持前述中提到的系统原则、整体原则、辩证原则与中和原则。

如：所有电导材料都是在振动环境中应用的。振动可以干扰电导材料传输电流的稳定性，甚至影响其连接处产生反电动势。

又如，所有电导材料在传输电流过程中都会产生磁波，磁流方向与电流方向相反，导致涡电流产生，涡电流也会干扰电流传输的稳定性。所以，电导材料除抗振外，还必须抗磁。抗磁即导磁率很低。铌的临界磁场比铜低很多，所以其电磁自干扰程度要比铜低很多。

铌被称为超导材料，是在零下60度时没有电阻。常温下，其电阻率高于铜，但如果应用在功率传输（俗称喇叭线）上（强电流），其电阻产生的效率问题完全可以忽略。如果用于微电流的信号传输线可能就会受到影响。

（略）。

1.10. 高级扬声器及其系统设计与制造

扬声器及其系统的设计与制造是一个整体的两个部分。设计是制造的开端，制造是设计的完成。

以非制造为目标的设计没有意义。但设计又是制造的思想或者说路线图。所以要完成制造必先完成设计。

高级扬声器系统设计有着与普通扬声器系统不一样的要求。这个要求是最终的产品性能为表现的。为了保障产品性能高要求，就有着其不同一般的“三大目标”与“十一大原则”。

1.10.1. 三大目标

三大目标：即频响目标、波形目标、声场目标。

频响目标包括了音域（频响宽度）、平均声压特性（林敏度）、频率响应特性（频率之间的声压幅度差异）。其中要求频响宽度的有效性低端不能＜平均声压的3dB，高端不能＜平均声压2dB，频率响应特性在除开最低端与最高端外，有效频率范围内不能超过±1.5dB。

波形目标，按照前述标准谐波失真出现的染色或±频幅不一致都不允许，或者说波形还原度从20Hz～20kHz达到81分～100分；谐波失真100Hz～2kHz范围≤2%，2kHz～3kHz范围≤1%，3kHz～8kHz≤0.5%，超过各自允限的失真峰值宽度不能＞1/3oct（1/3倍频程），在100Hz～6.3kHz范围不能有1个峰值；100Hz以下尽可能控制谐波失真≤10%。

声场目标，按照前述标准，扬声器单元250Hz～8kHz的辐射角水平面≥35o，垂直面≥30o，频响曲线与正轴相比偏差≤±2.5dB。

总体目标，保持与前述“高级扬声器及其系统定义”指标相同。

为了实现设计上的三大目标，又必须坚持响应的十一大原则。

1.10.2. 十一大原则

1、分频原则

之于扬声器单元或扬声器系统，发烧友中很推崇“全频单元”。认为全频单元不需要分频器，就不会因分频电路的相位问题产生不良的影响，听感更自然。这是完全错误的。

全频单元振膜要发出较为宽广音域的声音，但从频响上看似乎没有什么太大问题。但为了满足起码80Hz~20KHz的频响，振膜厚度不会＜0.5mm（500μm）。这样，高频段部分振动的性能就降到很低，响应时间太长，高音信息损失很大，细节丢掉不小。且根本上表显不出音乐高频段的通透性。

低频、中频、高频振动介质密度和刚性、强度要求都不一样，单一地用一个振膜完成高、中、低频任务，并非为了满足性能要求，而是成本要求。这本就不是高级扬声器系统的作为。分频是必须的。

只是说，分频的方式，我认为按照倍频程方式分频原则更好：

第一，5分频方式：20Hz～80Hz为超低音频段（2个八度），80Hz～320Hz为低音频段（2个八度），320Hz～2560Hz为低中音频段（3个八度），2560Hz～5120Hz为高中音频段（1个八度），5120Hz～20480Hz为高音频段（2个八度）；

第二，4分频方式：20Hz～320Hz为超低音/低音频段（4个八度），320Hz～2560Hz为低中音频段（3个八度），2560Hz～5120Hz为高中音频段（1个八度），5120Hz～20480Hz为高音频段（2个八度）；

第三，3分频方式有两种：一种是20Hz～320Hz为超低音/低音频段（4个八度），320Hz～2560Hz为低/中音频段（3个八度），2560Hz～20480Hz为中/高音频段（3个八度）；另一种是20Hz～80Hz为超低音频段（2个八度），80Hz～2560Hz为低/中音频段（5个八度），2560Hz～20480Hz为中/高音频段（3个八度）；

第四，2分频方式：20Hz～2560Hz为低/中音频段（7个八度），2560Hz～20480Hz为中/高音频段（3个八度）。

2、非锥形单元原则

当前大多数中音、中/低音单元都是锥形的。这个在前述“音箱发展的批判”中已经提到，可以说是高级音箱的“禁地”。从声学性能上讲，几乎无一优点，尽是缺点。

3、非球顶原则

球顶构型几乎成了动圈式中音或中/高音、高音单元的“同型”。它的构型，其实就是锥形的“翻面”。所不同的是力导不同，其音圈与振膜之间没有振动角度的冲突，效能更高、力导失真更小。但由于球顶的拱高比例过大，由振膜背面产生的聚焦与声反射过强，也造成了较大的分割失真。尤其是软质振膜（如丝膜）。

业界有不少人认为，如果将一只单元频率分成高、中、低频带，那么其声能量分布为高频10%，中频30%，低频60%。多数能量分布在低频。这种现象是与振膜频率分布位置相关的：频率越高振动位置越靠近振膜中心，越接近振膜中心的振动面积就越小；反之，频率越低振动位置越靠近振膜边沿，越接近振膜边沿的振动面积就越大。振动面积越大，声能量的比例就越大。相反，声能量比例就越小。这才是高频比例小，低频比例大的原因。而不是低频能量＞高频的原因。

L声强=P为介质密度、w为频率、A为振幅、u为波速之和除以2。所以频率越高能量越大。

高级音箱振膜构型不能用球顶。而要采用凸顶。两者区别在于拱高的比例与构型角度。根据不同应用与材质，中音或中/高音、高音单元的拱高有着不同的优化拱高比，同时弧度设计也有不同角度组合。

（略）

4、小口径原则

口径通常是指振膜（鼓纸）的投射面积直径。