4吋全音域喇叭後續－原箱的共鳴

單體的T/S參數決定箱體的型式和尺寸，打造音箱時一定要參照T/S參數才能讓單體做出最適化的物理運動，展現最具特質的聲音。

1930年，任職在貝爾實驗室的AJ Thuras在他的 "Sound Translating Device" 首先提出設計開口音箱的參考數據，開啟低音反射式音箱的研究領域。經過許多年以後，1954年時任職麻省理工學院的Leo L. Beranek出版了 "聲學" 一書，總結當代所有已知的音箱設計知識。

1961年，在Novak工作的A. N. Thiele在澳洲發表了一篇文章，內容描述一系列密閉音箱和倒相孔音箱的特性，包括響應頻率、承載功率，振膜移動距離等，這篇文章直到1971年才被澳洲音響工程學會年發表在雜誌上。

1972年6月開始，Richard H. Small發表一系列論文，探討並展延Thiele的理論，他將開口音箱的量測與特性量化，並提出箱體損耗的計算方式。

為了紀念A. N. Thiele和Richard H. Small為開口音箱建立的設計準據，我們將單體的各種機電量測數據統稱為T/S參數(Thiele/Small)，這些數據不僅主導成品喇叭的音箱型式，更是音箱設計者重要的推演準繩。

以下列舉一些常用的T/S參數：

Fs 自然諧振頻率~ 單體在此諧振頻率會產生阻值高峰，諧振頻率愈低，單體的低音特性愈好。

Qms 質量參數~ 單體在Fs時根據它的機械特性產生共鳴的趨勢，和懸邊，彈波，紙盆重量有關，Qms愈大表示振膜的機械損耗愈小。

Qes 電氣參數~ 單體在Fs時根據它的電氣特性產生共鳴的趨勢，和單體磁力強度，磁力迴路有關，磁鐵強力愈大，Qes愈小，順態反應愈好。

Qts 總體Q值~ 單體在Fs時產生共鳴的整體趨勢，Qts大代表系統消耗能量的速度慢，Qts小代表系統消耗能量的速度快，亦即這顆單體的振動阻尼大，這個參數的計算方式是 Qts = Qms*Qes/(Qms+Qes)。

Sd 有效振膜面積~ 通常以懸邊1/2處作為單體直徑D，有效振膜面積以水平面半徑計算，Sd = π(D/2)²。

Xmax 振膜最大線性移動距離。

Vas 等校體積~ Vas是決定箱體尺寸的重要數據，不論是何種箱體，箱內的空氣和單體振膜都是一個彈性系統，當音箱容積小於Vas時箱內空氣產生太多的彈性，當音箱容積大於Vas時箱內空氣產生過多拉力，只有音箱容積等於Vas時箱內空氣順性最好。

Qtc 裝箱後的總體Q值~ 當Qtc = 0.707時可以得到最平順沒有隆起的低頻衰減曲線。

F3 裝箱後-3db時的最低頻率~ F3的頻率低於Fs。

Vb 裝箱體積~ 需扣除單體背面框架和磁鐵總承所佔體積和反射管內空氣體積。

EBP 效率頻寬值~ EBP = Fs / Qes

低音反射音箱是開口音箱的一種，它的低音反射管可以將單體的背波能量轉換為共振聲波，因此可以產生更多的低頻延伸與更高的發聲效率，依照低頻衰減斜率的不同，大概可分為B4、QB3、Be4三種模式，特性說明如下：

B4低音反射音箱 ~ 4th order Butterworth 擁有最低的低音擴展與最慢的瞬態響應

Be4低音反射音箱 ~ 4th order Bessel 擁有最快的瞬態響應速度但低音擴展有限

QB3低音反射音箱 ~ quasi-Butterworth 介於Butterworth和Bessel之間的低音擴展和瞬態反應

本篇文章是由單體T/S參數決定音箱型式的實務紀錄，有興趣的同好可以利用DIY audio網站的自動計算程式來推導驗證：

http://www.diyaudioandvideo.com/Calculator/Box/

話說前次完成的Life-Style白色喇叭的手作外觀算是及格了，但聲音的表現差強人意，為了找出問題所在，我翻出了FOSTEX FE103E的T/S規格表，其中下面這4個數據可以左右音箱的型式：

Vas = 6.9L
Fs = 79.5Hz
Qts = 0.36
D = 4 吋

當設定裝箱後的總體Q值 Qtc = 0.707 時，經由程式計算可得
開口音箱容積 Vb = 4.7L
B4低音反射音箱 Vb = 5.1L

而我所製作的箱體內容積是7.27L，對FE103E來說明顯大了點，此時箱體內的空氣容易對單體振膜的往復運動形成拉力，導致低頻虛軟無力。

由於箱體容積已是定案，倒過來尋覓合用單體就變得限制多多，所幸台灣還是有人在默默耕耘DIY喇叭的小眾市場，自行開規格請喇叭廠製作的單體不乏時有佳作成品。

我最後採用的是台中紀先生開發的四吋全音域單體AHE 10P00A，響應頻率59Hz~17KHz不是特別突出，但它的Qts較FOSTEX FE103E高出許多，請看規格：

Vas = 5.125L
Fs = 59Hz
Qts = 0.526
Qes = 0.694
Qms = 2.174
D = 4 吋

評估的單體適用音箱型式的參數稱為EBP，一般而言它的適用範圍如下：

EBP < 50 密閉音箱
EBP > 90 開口音箱
EBP 50~90 兩者皆宜

以10P00A的規格數據計算可得 EBP = 59/0.694 = 85，適用低音反射音箱。

當設定裝箱後的總體Q值 Qtc = 0.707 時，經由程式計算可得
開口音箱容積 Vb = 12.3L
B4低音反射音箱 Vb = 8.15L
低頻截止頻率 F3 = 40~45Hz

雖然我的箱體內容積只有7.27L，但適量的將吸音棉貼在箱內邊壁可以視為箱體容積擴充，因此採用4th order Butterworth (B4)低音反射音箱的型式相當合適。至於反射管共振頻率的計算方式在上一篇已經提過，故在此不再贅述，有興趣的同好請參考上一篇文章：

http://tw.myblog.yahoo.com/jw!tu._e_KEERsngeUWOEqcMw--/article?mid=647

AHE 10P00A四吋全音域單體特寫，中央鋁錐的功用和TB4不同。

{ 後記 }

家中有小孩的朋友都知道，將喇叭單體裸露在外是非常危險的事情，隨時都有遭逢一陽指的可能。為了保護這一對FE-103E，另外也是貫徹Life-style的訴求，我再度央請阿全師傅出手，幫這對喇叭車製專屬面板，網罩則是取自報廢德國喇叭，和音箱本體結合後效果還不錯，頗為乾淨素雅。(注：拍照時單體尚未更換為 AHE 10P00A)