【Abstract】 The characteristics of the line array loudspeakers design are compared in theory. The diferences of theplane waveguide design are addressed. Several advantages of the line array loudspeakers indoor application and atypical case are mentioned.
【Key words】 line arry loudspeaker; waveguide; indoor application
1 引言
因为线阵列扬声器具有水平覆盖均匀、垂直指向性强、辐射区内声能衰减较小等特点，在许多扩声领域正逐步替代传统扬声器阵列。对于在相同的地方以相同的音量扩声时，线阵列扬声器系统可能体积更小、更轻便、更容易吊装。线阵列扬声器还可结合演出地点的具体形状，将其恰当地吊挂瞄准和弯曲，能够对大多数的观众提供杰出的音质表现。现各品牌扬声器厂商所推出的线阵列扬声器，其设计原理、驱动单元组合方式、尺寸结构均有所不同。在此笔者从波导设计的角度对典型品牌的线阵列扬声器进行了分析，希望能加深大家对其认识。
2 线阵列扬声器浅谈
2.1 线阵列不是线声源
线声源是由一串距离相等的驱动器组成。其最初应用雏形产生于 19 世纪50年代，当初是为了提高在混响厅堂内的语言清晰度而设计的。线声源的运用是基于其非常小的垂直指向角。若其垂直指向为 0°即为“圆柱波”。每当声源距离增加一倍圆柱波的能量会衰减3dB,而“球面波”能量会相应衰减6dB。
构成线声源有2个必要条件：一是其线性长度最少为所辐射波长的 4 倍以上，这才能保证其在垂直方向上的指向波形接近于平面波。二是与上一条件相反其要求相邻扬声器单元中心之间的距离小于半波长。Olsoni于 19 世纪40 年代推算出了2个离小于 1/4波长的邻近同相球状的辐射图形。在 1/4 波长和 1/2波长之间是不会出现旁瓣(即副极大值,这种干涉波形通常是由破坏性的干涉导致)的，这一现象会持续直到间距大于 1/2 波长。
在实际应用中意味着只有非常长的线阵列才能在低频段符合线声源的工作原理，同时只有使用非常小的口径扬声器单元才能达到在高频段的耦合。而在现实应用中，大多数线阵列实际符合线声源工作原理的重放频段不超过一个倍频程。所以线阵列几乎不能认为是线声源。
2.2 线阵列的实际工作
线阵列的特点是能够从观众席的前排至后排提供一致均的声压覆盖。其从后排到前排的声压级几乎都是一样的。若要究其原因，首先来看一些使用常规号简和压缩驱动器设计的扩声系统的例子。水平阵列中使用的扬声器在设计时将其球面辐射波形压缩为馆饼状，例如 60°x40°，90°x40或其他类似的设计，使其对场地的扩声提供良好的覆盖。如果定向覆盖小面积的区域，可以通过将扬声器的辐射主轴对准最后一排,-6 dB 衰减角对准前排来得到一致均的声压覆盖。如果吊挂点的高度足够，可以通过固定扬声器的位置和角度的方式，使得第一排至号简的距离为最后一排至号简距离的一半。这时号筒本身对其辐射角度的离散控制能力可很好地平衡这一切，从而使前后场得到一致均匀的声压覆盖效果。
若建筑师们能将公共场所建造得普遍适合号筒的辐射特性，且区域足够小的话，那么一只扬声器就能覆盖观众区的每一侧，这样就不需要线阵列了。当然，场地尺寸、形状的多样化决定了这是不可能的。线阵列比普通的单一扬声器的声压输出多18-24dB而其垂直指向可通过弯曲阵列的方式以适应不同场地的扩声就好像适当地固定传统号简式扬声器位置和角度的方式一样，正确地弯曲线阵列能够对相同的观众区释放相同的声功率。这意味着当你离线阵列越近，其每一个扬声器模块的辐射角度应该越大，所以阵列从上至下箱体之间的间隔角度也应该是逐渐增大的。对大多数场所而言，为了从前排至后排具有一致的声压覆盖,阵列的形状都普遍类似于“J”形。