丹拿技朮解密

中国风

丹拿（Dynaudio）是公认的Hi－End极品单元厂家，深入了解丹拿单元的最佳途径莫过于了解丹拿旗下的音箱。
    LS5/12A是二路二单元低音反射式设计。低音单元的型号是 15W75（Esotec），高音单元的型号为D260（Esotec）。
    对一个单元而言，振膜很大程度上决定了扬声器中高频段的声音素质，音圈很大程度上决定了扬声器的承受功率，而磁体在很大程度上决定了扬声器的中低频段的声音素质。以振膜的制造水平而言，Eton与丹拿不相上下，而音圈的制造水平，JBL、Eton、Focal都与丹拿旗鼓相当。不过在磁路的设计与制造方面，丹拿则独步武林。丹拿单元的技术表现在以下几个方面：1振膜、2音圈、3磁体、4定心支片、5盆架、6折环、7吸音板。
    丹拿独门的双中心内磁对称磁路设计非常优秀，丹拿所有的单元，无论低音、中音或高音单元都采用了此种设计。因为丹拿坚持采用大直径的音圈，所以一般的外磁型磁路不太现实。所以丹拿采用了内磁型磁路，剖开看就象一只平底锅，导磁轭就象是锅体的形状，音圈紧靠在锅内侧，锅中间两个环形的钕铁硼磁体紧紧地夹着5mm厚的导磁柱，严格地说应称其为导磁片，因为这个导磁柱的直径与磁体一样大，而高度只有5mm。夹在中间的导磁片就象一个没有盖严的锅盖，那一圈环形气隙就是磁隙。音圈就悬置在两磁体的中间即导磁片所处的位置。音圈的上面和下面是两个一模一样的钕铁硼磁体，所以这个磁场是一个绝对对称的磁场，任何对称磁路设计都不会有如此对称的磁场，因为他们只有一个在音圈下的磁体，无法做到绝对的对称。有了这个绝对对称的磁场，再大的低音动态丹拿也无所畏惧。

    即便给丹拿的低音单元加上10ms、1000W脉冲信号，它的输出波形仍非常接近源波形。丹拿这种近乎完美的磁路设计有一个缺陷，那就是单元的电磁力因数不高， 15W75（Esotec）的电磁力因数仅为 5.58，因此导致灵敏度下降。
    丹拿锥盆单元所用的材料大都是MSP，MSP是Magnesium Silicate Polymer的缩写，中文意思为硅酸镁盐聚合物。硅酸镁又称滑石粉，是一种白色或淡黄色六边形或菱形板状晶体，硬度为1，极柔软具有极好的剥离性，很容易分解成片层状物质。用滑石粉填充聚丙烯可以大幅提高聚丙烯的弯曲刚性和表面硬度，40％滑石粉填充的聚丙烯弯曲刚度与30％玻璃纤维填充的弯曲刚度相当。并且有助于振膜的尺寸稳定性和一致性，振膜会因滑石粉的加入变得又厚又重（滑石粉的添加量与振膜的刚性成正比，且滑石粉的密度为2.7g/cm3）,振膜变厚可以抑制非对称的分割振动（这也正是夹层振膜很受欢迎的一个原因）,振膜变重会降低灵敏度，但也会降低谐振频率。因为丹拿用MSP材料做出了极好的声音，所以有许多厂家仿制，这些中档厂家称自己的振膜也是硅酸镁盐与聚丙烯的聚合物，但他们使用的硅酸镁盐使用是云母。（云母增强聚丙烯的振膜表面光洁度高，滑石粉增强聚丙烯的振膜表面光洁度低，略显粗糙，看振膜表面可大致判断是何种材料增强。）但云母只能够使聚丙烯材料在二维方向的刚性增加，不过云母粉非常便宜，性能价格比略高于滑石粉，从而使云母增强聚丙烯成为今天应用最广泛的振膜材料。丹拿对MSP振膜材料非常有信心，已沿用了二十年。不过滑石粉的添加量是一个秘诀且振膜与扬声器其他部分的配合也是关键。
    15W75（Esotec）的振膜形状比较特殊，振膜中央的防尘罩是一个直径达75mm高度很浅的球顶，防尘罩与振膜的结合部是一道时断时续的环。这也是丹拿单元的一贯风格。此形状可以降低前室效应，所谓前室效应是指扬声器振膜下凹形成的小室，声波会在小室中产生共振，造成频响曲线上的矮峰和较深的谷。降低前室效应的方法是减小锥盆的深度，但太浅的锥盆会导致强度减弱造成分割失真，所以丹拿在球顶下加了一个特殊的支撑物以提高其强度。此支撑物是一个垫片，其表面粘贴大量的毛毡，可以将防尘罩的后向声能吸收绝大部分，令振膜的储存能量减至最低，声音会因此更加清晰透明。此振膜形状可以制造良好的偏轴响应，从而得到更宽广的声场和更大的最佳聆听面积。这是因为在较高频段，振膜边缘的振动相位与振膜中央的振动相位相反，即振膜进入分割振动区，那一圈时断时续的环能够吸收振膜边缘传向中心的声能，使声音的有效辐射区域集中于振膜中央的防尘罩，而防尘罩就相当于一只直径75mm的中音球顶单元，所以会有极好的指向性。同时因为球顶的高度很低，振膜边缘与中心的振动相位高频段相差不大，所以高频的下降非常平缓，相位的变化也很小。这为一阶分频器的使用提供了条件，也为真实自然的声音重放奠定了基础。巨大防尘罩下面会有少量的空气，也有可能造成谐振，所以要有一圈时断时续的环来释放空气压力。
    15W75(Esotec) 的振膜是一体成型，一体成型的好处是有较好的刚性，尤其是防尘罩的刚性，防尘罩刚性的增加有助振膜在高频段的延伸。

中国风

    15W75（Esotec）的音圈直径为75mm，对一个直径只有150mm的单元而言相当大。大直径的音圈可以与振膜有更大接触面积，使振膜与音圈的振动更一致，使声音更准确，大直径音圈也有利于散热。大音圈的驱动位置接近振膜边缘，而振膜边缘正是分割失真最早出现也影响最大的区域，音圈在此位置驱动可大大减低分割失真造成的影响，也会令分割失真向更高频段上移。此音圈的骨架是Kapton（聚酰亚胺），它的密度仅为1.35g/cm3为铝密度的一半，最高耐温通常是260℃，它是绝缘物质，不会象铝音圈制造多余的电磁涡流。至于音圈的绕线，丹拿一贯坚持用纯铝线。丹拿称用纯铝线制成的直径为75mm的音圈质量，比用铜线制成的直径为38mm的音圈质量还低。音圈的绕线形状是丹拿引以自豪的Hexacoil形，Hexacoil这项技术是先将圆截面的纯铝线制成扁截面线，然后以六角形排列扁线，可以达到93％左右的占空系数，线与线之间几乎没有散热效果不好的空气，音圈的耐高温性能大增。同时也可以令磁隙缩小，磁路的利用率提高，令灵敏度提高。音圈骨架与绕线的粘和需要胶粘剂，丹拿先将一种特殊的热固性胶粘剂涂在音圈骨架上，一旦送入信号，音圈发热胶粘剂会融化之后再固化，此过程会将绕线与骨架紧紧粘和在一起，这可大大提高扬声器的稳定性，大动态时决不用担心喇叭会烧掉。
    15W75(Esotec) 的音圈卷宽为10.5mm，两层绕制，音圈电感为0.15mH，直流电阻为3Ω。磁隙高度为5mm，线性冲程为 5.5mm，在直径150mm的单元中这个冲程是很大的。
    丹拿单元的折环材料是Styrene Butadiene Rubber，简称为SBR，即丁苯橡胶。丹拿认为折环必须具备高稳定性和长寿命，所以丹拿选用了高级的低温丁苯橡胶，它质量均匀，耐热耐磨耐老化性能均优于天然橡胶，适应温度范围也很广，零下和零上50℃都不会降低弹性。而其寿命则在25年以上。丹拿认为折环不应太宽，虽然取得较大的振膜位移量，但也会导致中频段较深的陷落谷（中频谷的深度与折环的面积呈正比），所以丹拿的折环较窄。

    与折环同属顺性系统的定心支片（SPIDER）常常被人忽略，实际上它与折环一样重要。因为丹拿单元的音圈直径很大，所以单元的定心支片面积不得不缩小，加之折环较窄，为了给音圈合适的恢复力，并达到较大的线性冲程，此定心支片必须特殊设计。丹拿称之为阻尼渐变式的定心支片（Progressively Resistive Spiders），从定心支片的中心向边缘阻尼渐渐变大，基本上可以解决上述问题。
    大多数人比较喜欢清晰度高的低音，所以丹拿的低音单元的机械品质因数都较低（机械品质因数是指扬声器在谐振时机械部分的品质因数，因数低意味着谐振时能量损耗较高），因此丹拿在设计顺性系统中特别加大了顺性系统的损耗。
    丹拿低音单元的盆架值得一提，它就象是一个篮子，将单元牢牢地抱住。丹拿称此盆架形状是依照空气动力学设计的，允许低音气流有最大限度的流动。铸铝制成的盆架还将固定振膜的边架，定心支片和磁体三者连在一起。固定振膜的边架在中低频段会接收到来自振膜的多余能量，边架会将一部分能量传给前障板，对中密度纤维板而言会导致前障板谐振，由于前障板的发声面积相当大，且正对着听众，所以对声音的影响比较大。边架会将另外一部分能量通过盆架传给磁体，而定心支片在中低频段会做大幅运动，也会有大量的多余能量通过盆架传给磁体，如果磁体不能将这些能量吸收并转化，那么这些能量会都传给前障板。如果前障板的面积很小，能量会有一部分储存在磁体中，会导致单元谐振，对声音影响更大。所以许多厂家都精心设计前障板。不过丹拿有更高明的一招，还记不记得那个内磁型磁路，它的中间可不全是空芯的，在其中有与磁体紧紧结合的类沥青物质，大部分吸音材料对中低音都毫无吸音效果，只有类沥青物质对中低音才有吸音效果。丹拿采用了钕铁硼磁体，磁体中间的空间相当大。类沥青物质可以填充很多，可以将边架与定心支片传来的多余能量吸收绝大部分（Westlake在所有单元的磁体上涂了厚厚一层黏土，也正是一样的道理，但不如丹拿的彻底）。没有了储存能量，声音听起来会特别清晰透明。这正是丹拿单元的最大特色，任何单元厂家都望尘莫及。
    大动态，尽量少的储存能量，平滑的高频滚降，最小的相位变化是丹拿单元的设计特点。极为清晰透明的声音和爆到七彩的动态是丹拿单元的最大特色，也是丹拿稳居单元之皇20年的原因。
    丹拿的高音单元更为出色，LS5/12A的高音单元是 D260（Esotec），它是丹拿最成熟的高音单元之一，和低音单元一样，丹拿的高音单元有以宽阔的动态范围和特别清晰透明的声音闻名于世，举世无双。
    让我们来了解一下丹拿高音单元中普遍使用的Magnaflex cooling and damp system(磁流体冷却和阻尼系统),丹拿是较早使用磁液的厂家，也是将磁液作用发挥至极限的厂家。磁液是由超细磁性微粒在基液中高度弥散的稀胶状物体。因为磁液是液体又导磁，所以它可在磁隙中自由形成某种形状，包围在音圈两侧而又被磁场牢牢吸住，固定在狭窄的磁隙内象润滑剂一样随音圈运动。磁液的热传导效率是空气的六倍，音圈产生的高热极易通过磁液传给磁体和导磁极板，磁体又会将高热传给铸铝前面板，导磁极板和铸铝前面板的热传导效率都很高（丹拿的高音单元的前面板直径都比较大就是为了有好的散热效果，D260的前面板直径有110mm,T330D有140mm），故音圈的热几乎不会积存，因此丹拿的高音单元可以承受10ms、1000W的功率不会烧毁。稀胶状的磁液随音圈一起运动，会对音圈的运动产生一定的阻尼，通过机械品质因数可以反映出来，丹拿高音单元的机械品质因数全部低于0.85，较低的品质因数可以降低高音单元谐振频率处谐振峰的高度，频响特性趋于平坦。对一阶分频来说这很重要，因为一阶分频有许多中低频信号没有滤掉，而这些中低频信号恰恰就在谐振频率处。磁液可以显著减少高音单元的谐波失真。磁液在磁隙中无法左右移动，会产生中心定位效应，使音圈无论何时都在磁隙中心，再大的动态也不会碰到磁芯，等效于一个定心支片，大大降低了高音单元的谐波失真和动态失真。

    磁液的使用使丹拿高音单元的大动态效果非同一般，尽管磁液会使瞬态失真变差，还会降低灵敏度。但丹拿认为那些静态的性能远没有动态性能重要，因为测试信号没有动态，音乐中充满了动态，动态性能才真正影响音乐的表现力。丹拿所有的高音单元都采用了磁液灌注。丹拿的高音单元针对大动态的设计是不同于其他厂家高音单元的地方，也是丹拿高音单元成功之处。
    高音单元的音圈与低音单元的音圈相差无几，不过高音单元的线性冲程很短，所以不再采用长音圈，而是短音圈，所谓短音圈，就是音圈无论何时都在磁隙之内，这样磁体的利用率低，成本高，但可保证无论何时因为电磁力造成的失真都可忽略。D260（Esotec）的线性冲程为0.6mm，音圈卷宽为2.8mm，磁隙高度为4mm。
    对软球顶高音单元的振膜材料而言，最关键的是基底材料表面的阻尼物（Coating），而非基底材料本身，而那一层Coating则是每家高级单元厂的技术秘密，很少有人知道。丹拿高音单元的基底材料是一般的化纤。附带说一点，很少有厂家会采用蚕丝做高音单元的振膜，因为蚕丝的内阻尼并不高，且蚕丝作为天然材料一致性极差，丹拿对振膜形状颇有研究，丹拿认为传统的线性振膜形状设计，振膜边缘与振膜中心的球顶处两者的振动相位在极高频处会有180度的相位差，从而导致声压输出为零，降低了极高频的延伸，丹拿设计了非线性的振膜形状，解决了这一问题。丹拿高音单元的高频上限都非常之高。
    高音单元的前面板是4mm厚的铸铝面板，金属面板的采用一是为了良好的散热，二是为了杜绝谐振的可能，为了避免面板的反射，此铸铝面板特别做成了磨砂面，将强烈的全反射变为柔和的漫反射，适当量的反射声会令声音变得润泽，有水分。
    D260（Esotec）的磁体颇为巨大，采用了双磁体防磁结构。比较独特的是它没有场心柱，振膜的后向反射声不会碰到场心柱产生谐振，它用两个“L"形导磁极板代替了场心柱。正因为没有场心柱，所以D260可以采用独特的胸腔形后腔，这种后腔不会产生谐振。后腔内加入了长羊毛吸音纤维，可以将振膜后向能量吸收大部分，令单元的声音特别清晰无染。后腔的另一个作用是降低谐振频率，控制单元的机械品质因数。
    15W75（Esotec）总品质因数为0.4，可以按照最平滑的Butterworth曲线设计，并且箱体的谐振频率，单元的谐振频率，导相管的调谐频率，三者会完全重合，众所周知单元的谐振频率处振动最剧烈因此失真最大，不过这个频率附近的频带内，导相管会有最大输出，单元的振动会很小，而空气柱的失真可以忽略。所以此种设计的音箱低频失真最小，不但要求单元的总品质因数是0.4（丹拿大部分单元的总品质因数是0.4）。这种设计也有缺陷，这就是它的箱体净容积必需和单元的等效容积一样大，15W75的等效容积是7.5L，LS5/12A的内容积设计大约6.5L，内部填充90％的中空吸音棉，可以令容积等效增大1.15倍，恰恰就是7.5L。
    丹拿低音单元的安装与众不同，大多数厂家都采用嵌装，丹拿并不赞同，丹拿全部采用平装，丹拿认为嵌装等于减低了前面板的厚度，只会令前面板的谐振更多。