本文首发于微信公众号「声学号角」
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压缩高音简介
- 压缩高音之所以叫压缩高音(或者压缩驱动器)，是因为通过相位塞和号角对扬声器单元驱动的空气进行压缩，提升其输出声功率
- 下图是简单的原理和结构说明。其压缩比为Sd/St。
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直接辐射扬声器和压缩高音的效率对比
•压缩高音有点类似功放，放大输入信号。
•设计上的问题(声场谐振，振膜分割振动等)或者物料和装配的公差也同样很容易成倍地反应到最终的频响和失真上。
•所以一款好的压缩高音对设计/物料/装配的要求比较高。
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有效工作频段和膜片分割振动
3寸钛膜，激光扫描
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压缩高音结构
目前主要有两种压缩高音结构：
•向后辐射球顶振膜压缩高音。
•振膜材料以纯钛膜或钛膜+复合边为主。
•向前辐射环状振膜压缩高音
•振膜材料以PEN，Kapton等材料为主。
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频率响应下限
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频率响应上限
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常规相位塞设计
•振膜和相位塞之间的间隙应尽可能小，在考虑振膜的位移以及部件和装配的公差前提下。
•在号角喉口增加相位塞后，振膜各处到达出口出的声学路径差减小了很多。
•障碍尺寸最好小于最高频率波长的一半，否则声波之间会产生不必要的干涉。声速按340m/s，那么20kHz声波波长为17mm，波长一半为8.5mm。一般尽可能做到10mm以下。
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压缩高音相位塞设计
•为得到良好的频率响应，除了增加膜片强度/密度和阻尼外
•还需要综合考虑相位塞通道数量，通道宽度和通道形状
•一般采用模态抑制法设计+有限元仿真优化
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压缩高音非线性来源
•磁路系统非线性
Ø力系数非线性Bl(x)
Ø电感非线性Le(x)
•振动系统非线性
Ø劲度系数非线性Kms(x)
Ø振膜分割振动
•声场非线性
Ø前腔空气刚度非线性Cmf(x,p)
Ø前腔空气粘性损耗非线性Rmf(x,f)
Ø前腔声质量非线性Mmf(x,p)
Ø号角中声速随高声压变化C(p)
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前腔声场非线性
当振膜运动向相位塞或者声压增加时，压缩腔中的空气变得更"硬"(刚度增加)。
当振膜运动向相位塞或者频率升高时，压缩腔中的空气粘性损耗增加
当振膜运动向相位塞或者声压增加时，压缩腔中的空气等效质量也会随之增加。
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压缩高音仿真
- 磁力声三场耦合，计算压缩高音在号角或行波管中的频率响应
- 优化压缩高音磁路/膜片/相位塞设计
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压缩高音演进
