新型平板揚聲器的設計

摘要：針對傳統揚聲器的缺點，提出了一種平板揚聲器的設計。揚聲器由軟磁材料、音圈、平板發聲盤、環形導電線圈、偏磁線圈組成，并將音圈固定在以軟磁材料形成的半閉合磁路上，音圖形成的電流通過導電環產生互感磁通而迫使發聲盤振動，從而帶動揚聲器的振膜振動而發聲。實踐表明該揚聲器具有頻響寬、功率大、失真小、結構簡單等特點，既能滿足高保真音響和家庭影院系統需求，又能應用于多媒體音響系統的小型化要求，具有較好的應用前景。
關鍵詞：平板揚聲器；軟磁材料；音圈；偏磁線圈

0 引言
傳統揚聲器是用音圈推動一個尺寸固定的紙盆而發聲，其自身的結構與特點決定了揚聲器不能實現平板化與小型化。其次、固定的振動盆直徑，使得揚聲器通頻帶很窄，幅頻特性很差，整個頻響特性具有在其機械諧振頻率點上呈單峰特性，致使高保真音箱不得不以高、中、低音揚聲器用分頻組合方式來實現。音圈是推動器，又是發聲體的一部份，其自身的機械結構與性能產生矛盾，特別是在高保真系統中，要實現大的動態范圍，則要求功率要大，這樣對音圈的機械強度要求高，線圈不得不做得結實些，但這樣音圈的機械慣性增大，高頻特性將大大下降，為了同時滿足機械強度與高頻特性的需要，音圈通常都工作在極限環境中，極易燒毀。因此，用傳統揚聲器設計制造的高保真音箱體積大、成本高、可靠性差。
為適應現代音響對音箱的寬頻響、寬指向性和小型化的要求，平板揚聲器開始“浮出水面”，并以其突出的優勢展現出極為誘人的應用前景。較為典型的有NXT平板揚聲器和等磁場帶式揚聲器，但它們都存在低頻響應不足、音質差等缺點。本文給出一種平板揚聲器系統，通過對其結構分析可知，用它作為高保真音箱的發聲體，可顯著提高平板音箱的低頻響應，使平板音箱的頻響特性更加平坦。

1 平板揚聲器結構與原理
1．1 平板揚聲器的結構
平板揚聲器的結構如圖1所示，主要由軟磁材料、音圈、平板發聲盤、環形導電線圈、偏磁線圈組成。其結構要求音圈固定在以軟磁材料為支架的半閉合磁路上，振動發聲盤為四邊固定的張緊的柔性導電盤或內部相嵌有多個(3個以上)同心導電環的柔性圓盤構成，并保證磁路完全穿過振動盤。偏磁線圈的作用是在揚聲器工作時加入合適的直流或超音頻交流偏磁電流，使磁路中的音頻磁場避開磁化曲線的非線性區。

平板揚聲器發聲盤的結構如圖2所示，其中圖2(a)為環狀導電環的發聲盤，在其內部相嵌有環形導電線圈，其分布要求盡可能密些，發音膜的柔韌性要好，內孔徑決定它的高頻特性，發音盤的內外環形導電線圈直徑比值越大，幅頻特性越寬，導電環的數量越多，分布越均勻，揚聲器幅頻特性越平坦。圖2(b)為軟性導電盤，由柔性的導電膜或柔性的金屬網膜構成，要求柔韌性好。發聲盤的外徑主要決定揚聲器低頻特性，其越大低頻特性越好，幅頻特性越寬。