揚聲器振膜材質分類及對音質的影響知識

揚聲器振膜材質分類及對音質的影響

揚聲器所選用的振膜材料在很大程度上決定了其音質的表現取向，縱觀汽車音響揚聲器，其振膜材料最為常見的就是以下四種。現在就詳細介紹這四種材質的特點以及其對揚聲器音質的影響。

紙盆：是最古老的材質。簡單的說，把紙漿懸浮液流入事先設計好的盆型網狀模子上，紙漿便沉積其上，將沉積至適當厚度的紙漿抄出，再行干燥等后續加工處理，便成了一個紙盆振膜。而其中紙漿的成份，如纖維的種類、長短，及填料成份，和抄紙的制作過程及后段處理方式（如風干或熱壓等），都會影響最后成品的特性，也直接影響到發聲特性。一般來說，紙盆的聲音特性為平順自然，明快清晰。因為內含無數的纖維相互交織，因此在其中傳遞的能量可以很快被吸收掉，形成很好的阻尼，因此在發聲頻域的高端造成的盆分裂共振不明顯，滾降的截止帶也就很平順。這可說是一種很好的特性，因為這樣就可以用很簡單的分音器，不需額外的剪裁，系統的整合也就很健康。另外，紙盆的剛性頗佳，對于瞬時反應和聽感的細節表現有很好的成績。再者，若設計和制作得當，紙盆可以做得很輕，比最輕的塑料振膜還輕15％以上。雖比起最新的高科技合成纖維材料，紙質還是稍重了點，但其實相差不大，因此發聲效率高。紙盆可能的弱點是其特性會隨環境濕度而變化，因紙吸收了濕氣后其密度會變高（變重）、剛性會變差（變軟），所以發聲的特性也會受影響。近來生產的紙盆單體，有一大部分便在這方面有各種改善的方式，使紙盆的特性可以更加穩定。常見的有表面涂膜，或是在紙質配方上作文章。

復合塑料：這里說的塑料振膜，是指用塑料射出成型或其它方式做出的一體成型錐盆，最常用的材質應屬聚丙烯（Polypropylene，簡稱 PP）。多數高分子聚合物的物理特性便是韌性特強，因為分子結構巨大且排列不規則，所以機械能在其中傳遞時會很快的被吸收消耗，阻尼特性很好。這項優點和紙盆類似，就是高端的滑落很平順，除了聽感上柔順自然外，能夠使用低階、簡單的分音器也是一項利多。然而，相較于其它振膜材質，PP的剛性不甚佳，質量也較重。PP材質較弱的剛性造成了高速微動作時（高頻段工作時），音圈發出的動能無法完全且一致的傳達到整個振膜，也就是發生了”盆分裂現象”。雖然有良好的阻尼止住了盆分裂共振，但畢竟已無法作完美的活塞運動，失真率相對提高，聽感上便是柔順有余，解析力及動態卻不足，有些以6寸PP振膜中低音單體為基礎的二音路喇叭，會在中音到中高音域容易出現遲緩呆滯的癥狀，病因便在此。若在低音部份不要太貪心，選用較小口徑的單體，便可在某種程度上減輕這樣的問題。另一方面雖不像紙盆那樣有吸水氣的問題，但PP振膜會有隨溫度改變特性的傾向。更積極的作法是對這種材質加以改良，也就是以PP為基礎，再混入一些添加物，以加強其剛性，使得制作出來的單體在動態、失真率、細節表現，和發聲效率上都有不同程度的進步。如Dynaudio和Infinity/Genesis都有采用此類處理的單體，雖然混入的添加物和制作方式不盡相同，但成效都頗明顯。

金屬振膜：剛性較弱會導致動態和解析力的缺失，利用高剛性的金屬材質來制作振膜，會得到很好的效果。一般用于直接發聲的中音或低音單體所用的金屬材質，鋁金屬或其合金產物為最多，最大的優勢便是剛性很強，在一定范圍的工作條件下不會變形，其結果便是很低的失真和很好的細節解析力。但是剛性強的另一面便是內損低，能量不會被振膜材質本身吸收，所以發生盆分裂時會有很明顯的共振峰出現在頻率響應的高端，若不妥善處理，就很容易出現金屬聲。所謂妥善處理，首先可以在分音器的設計上盡可能將此共振峰壓制，也就是把共振峰安排在濾波的截止帶或以外，讓進入單體的訊號不要含有會激起高頻共振的頻率，于是共振峰便會被分音器所隱藏起來，我們就不會聽到金屬聲了。為達此目的，通常必須要采用至少二階以上的分頻斜率，才能有效濾除；若用一階，斜率太緩，不足以有效壓制。若再把分頻點往低端移動，又會犧牲掉可用的頻寬，這樣的作法不太健康。因此，高階分頻和慎選分頻點是采用金屬振膜單體所必須特別注意的。或者加強振膜的阻尼：如三明治夾層結構、涂布阻尼物等方式。除了高頻共振不好對付之外，振膜重量是另一項不利因素。現在市面上有鈦金屬盆的單元，振膜的質量得到了有效的控制。所以，金屬盆的中音或低音單體雖可在強勁驅動下表現出色的動態，但整體的發聲效率事實上還是偏低，一般需要較大的功率來伺候。

合成纖維材質：在硼碳纖維及蜂巢式三明治結構應用于戰斗機上獲致極佳成效的多以后，有人將這類的材料用在音響上。既然是航空級的材料，當然就兼具了質輕和高強度的雙重優點，可以做到比紙還輕，剛性比金屬還強，而且強度不只超過鋁很多，甚至還高過鋼鐵，用來制作喇叭單體的振膜是再理想不過了！所以各家制造Kevlar或碳纖維單體的廠家，無不用力的標榜其高剛性、低質量、還有高阻尼的特性。前二項優點是成立的，但自身阻尼這一項則要視條件而定，并不一定就比較好。若沒有妥善處理，這類高剛性的人造纖維會和金屬盆面臨類似的問題，也就是高頻盆分裂共振。雖不至于像金屬振膜那么嚴重，但這個盆分裂共振的確存在，也輕易地達到擾人的程度。在沒有妥善處理之下，聽感上容易造成硬質的中頻上段和高頻下段，更厲害些便開始刺耳了。在加強阻尼處理（如三明治夾層或涂膜等），加上適當分頻的條件下，這類單體就能夠展現非常好的細節解析力、停動自如的瞬時響應、極佳的大動態及微動態，而且這些好表現只需一點點的功率。如Focal的K2系列單元，采用Kevlar及聚合物發泡三明治夾層振膜加乳膠涂布。在較常見的Carbon和Kevlar Fiber單體制品以外，另有一種特殊的人造纖維振膜在數前問世─HAD（High Definition Aerogel），由Audax所推出，使用亞克力聚合物凝膠和多種合成纖維（包括Carbon及Kevlar）所制成，特性表現極佳，由測量上可看出非常好的瞬時響應，失真極低，同時又能得到平滑的高頻滑落特性，完全沒有出現高頻共振峰，目前的制成品雖在發聲效率上不如紙盆或Kevlar，但應該是磁路系統的設計企圖心造成的差別，而其它項目的實力確也不容小覦。

其它材料：除了上述的四大類材質外，其它還有很多質輕強度佳的材質皆可制成喇叭振膜，如玻璃纖維、賽璐絡纖維、石墨纖維、電木、絲質纖維、發泡聚苯乙烯、各種發泡塑料，以及真空燒結精密陶瓷……等，其中許多材料都大有可為，有些適于做高音，有些適于做中音，有些適于做低音，有些高中低音皆宜，各擅勝場。