设计举例
1倒相式扬声器在上期的图5～图8中阐述了扬声器单元、箱子与倒相式扬声器之间的基本关系，下面就给定扬声器单元和给定箱式扬声器的技术指标两种情况，讨论一下有关倒相箱扬声器的设计方法。
在首先给定扬声器单元的情况下，设计方法有两个：①从已知的扬声器单元的参量Q\(_{TS}\)、fs、C\(_{AS}\)开始，如果QTS≤0.6（从图5～图8看到，C\(_{4}\)4\(_{3}\)一系列曲线的最佳QT值均≤0.6），则可从Q\(_{TS}\)着手设计。假如箱子无损耗（即QL→∞），则可从图5中定位Q\(_{TS}\)值，并观察横座标α，确定h、f3，再通过一些计算，就可以求得箱子体积V\(_{B}\)了。假如最后求得的f3太高或V\(_{B}\)太大，则所采用的扬声器不适用。②如果箱子大小有限，可以从所能选定的箱子体积VB开始（注意计算时应除去扬声器的体积和开口所占的体积）进行设计。假如求得的f\(_{3}\)太高，说明扬声器单元与所选取的箱子不协调，应重新调整；如果f3满意，但所需的Q\(_{T}\)与QTS差别太大，则需设法增大或降低Q\(_{TS}\)值。QTS太低，箱式扬声器的低频响应就会变坏，可在音圈线路里串联上一个附加电阻来提高Q\(_{TS}\)值；如果QTS太高，箱式扬声器处在弱阻尼中，低音音质将变得浑浊，可在扬声器边缘上涂一层软化剂（室温固化单系统硅橡胶），或贴上一层柔软的泡沫塑料，以加大力阻，也可以利用具有负的输出阻抗的扩音机（在电路上可以解决）减小音圈线路中的总电阻，来减低Q\(_{TS}\)值。
例1：有一只12英寸低频扬声器，其技术参数为：f\(_{s}\)=60赫；等效机械质量MS=49克；Q\(_{T}\)= 0.49；等效辐射半径（一般指扬声器纸盆锥体底部的半径）aD=13厘米；S\(_{D}\)=πaD\(^{2}\)=531厘米2。要求设计一只倒相式扬声器，其低频截止频率f\(_{3}\)不应大于fs，允许响应曲线有些起伏。
根据提出的要求，应采用C\(_{4}\)线的设计方法。假定箱子损耗为QL=5，在Q\(_{T}\)=0.49时，从图6可查得：K=0.7；α=0.5；h=0.85；f3／f\(_{s}\)＝0.8。于是可得出：
f\(_{3}\)=0.8fs=0.8×60=48赫；
f\(_{B}\)＝h·fs=0.85×60＝52赫；
扬声器单元的声质量M\(_{AS}\)= MS／S\(_{D}\)2=49／531\(^{2}\)≈1.73×10-4〔克／厘米〕；扬声器单元的支撑声顺C\(_{AS}\)=1/ωs\(^{2}\)MAS≈0.04〔厘米5/达因〕；箱体的声顺C\(_{AB}\)=CAS／α= 0.04／0.5=0.08〔厘米\(^{5}\)／达因〕；则箱子的有效体积V\(_{B}\)=γ·ρo·CAB=1.4×106×0.08=11.2×10\(^{4}\)〔厘米〕3。式中γ为气体定压比热与定容比热之比，等于1.4；ρo为大气压强，等于10\(^{6}\)达因／厘米2；V\(_{B}\)为箱子净体积，它不包括扬声器单元和开口通道所占的体积。如果腔内充满了玻璃棉，而且其中空气的变化接近于恒温，则有效体积增加40％。又因开口部分的截面积Sl=0.8S\(_{D}\)=434厘米\(^{2}\)，等效半径（为倒相口口部面积等效成圆的半径）al=11.7厘米，开口部分的声质量M\(_{AP}\)=1／ωB2·CAB=1.155×10\(^{-}\)4〔克／厘米3〕，则开口管长t＝\(\frac{M}{_{AP}}\)·Slρo-1.45a\(_{1}\)=1.155×10\(^{-}\)4;0.0012-1.45×11.7≈24.8厘米。如果求得t=0，在箱上则只需有一个简单的开口就行了，不必加入管道。如果t为负值，则说明Sl太小，应再加大一些。
按照上述数据制成的箱子，将扬声器单元装入后，可以得到如图13所示的声压频率响应曲线。这条曲线的起伏形状与所设计的情况有偏差，这主要是由于扬声器单元的频率响应不良所造成的，但有了这样的响应曲线，在实际应用中已经满意了。
例2：已知倒相式扬声器的f\(_{3}\)=50赫；箱体容积VB=9×10\(^{4}\) 厘米3；频率响应应符合B\(_{4}\)线。求扬声器单元和箱体的其它参数。
设计时，首先假定箱体是无损耗的，利用图5，由B=0可查得。h＝1.00，f\(_{3}\)／fs=1.00，α＝1.40，Q\(_{T}\)=0.39。因此，可求得扬声器的其它参数为：fs=f\(_{3}\)=50赫，CAS= αC\(_{AB}\)=α·VBγ·ρo=1.40×9×10\(^{4}\);1.4×106≈9×10\(^{-}\)2〔厘米5／达因〕。箱体的参数为：f\(_{B}\)=h·fs=1×50=50赫，
M\(_{AP}\)=\(\frac{1}{^{2}}\)·CAB=1.4×106;4π\(^{2}\)×502×70×40≈1.55×10\(^{-}\)4〔克／厘米〕。
若采用12英寸扬声器，则其等效半径a\(_{D}\)=13厘米，SD=πa\(_{D}\)\(^{2}\)= 531厘米2，箱子开口部分的截面积选为Sl=0.7S\(_{D}\)=0.7×531=372厘米\(^{2}\)，开口等效半径al=11.7厘米，开口管长t=\(\frac{M}{_{AP}}\)·Slρo-1.45a\(_{l}\)=1.55×10－4×372;0.0012-1.45×11.7≈31厘米。
2闭箱扬声器的设计通常是从已给定的扬声器参数来设计。设计步骤为：①首先检查一下所用的扬声器的参数是否符合箱子的要求。主要内容有：扬声器单元的谐振频率f\(_{s}\)必须小于闭箱扬声器所期求的谐振频率fc；扬声器单元的Q\(_{TS}\)必须低于闭箱扬声器的QTC；扬声器单元的支撑声顺C\(_{AS}\)必须大于箱子所要求的声顺CAB好几倍。②如果扬声器单元是满意的，可选择所期望的响应曲线（见上期本文图9），从（3）式计算出α。③计算箱子的体积V\(_{B}\)=CMS·γ·ρo·S\(_{D}\)\(^{2}\);α=1.4×106×CMSS\(_{D}\)\(^{2}\)α厘米3（式中CMS=C\(_{AS}\)/SD\(^{2}\)）。
例3：有一只12英寸的低音扬声器，其技术参数为：f\(_{s}\)=40赫，QTS=0.45，C\(_{MS}\)=3×10\(^{-}\)7〔厘米／达因〕。要求所设计的闭箱扬声器箱的参数为：QTC=1，f\(_{c}\)=89赫。
因为f\(_{s}\)＜fc，Q\(_{TS}\)＜QTC，且根据（3）式（见上期）得α=（\(\frac{f}{_{c}}\)fs)\(^{2}\)-1=(89;40)2-1≈3.93，即扬声器单元的支撑声顺是闭箱扬声器箱子所要求的声顺3.93倍，所以该12英寸的扬声器满足要求。12英寸扬声器的S\(_{D}\)=531厘米\(^{2}\)，则箱子的体积为VB=1.4×106×\(\frac{C}{_{MS}}\)SD\(^{2}\)α=1.4×106×3×10\(^{-}\)7×5312;3.93≈31000厘米\(^{3}\)。(潘雨洲 江敦春)