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音响用线设计与制作

2017-12-04


一、音响线用途及分类


音响线是指连接各类音响器材并组成一套系统的联接线,主要有信号类和功率类和电源类线材。由于音响和视频类产品是供人欣赏的媒介产品,所以存在文化,环境不同而引起的审美观点的差别。由于音响和视频的产品已大量进入普通家庭,人们希望通过各类线材来简单调节系统,以满足自身的审美观点,虽然这种调节只是微量的,所以不同生产厂家的产品是存在着自身特殊的个性,首先是由于导体材料,绝缘材料和制作工艺的不同引起不可避免的差别,其次各个生产厂家通过材料的选择和线材的结构设计来人为控制线材性能的差别,来满足不同消费群的需要。所以说不存在**的材料,只存在着*适用的材料。

从理论上讲,音响线材料的好坏,只能从保真角度上来讨论,即我们希望制造出线材使通过此线材的信号与输入信号完全相同。从产品生产厂家来说由于不同市场需求,产品必须有两种产品。一种是尽量保真产品,在专业市场的需求,另一种是无意或有意使线材产生善意的失真,以满足普通家庭的需求,即非专业使用。


①.低电平信号线(话筒线),通常指通过电位几十µV到几十mV,电位几十nA~几十µA这样线的重点要解决的是屏蔽问题。一般结构变化不多,均匀2芯或3芯反螺旋的减少电感和噪声。每芯一般为φ0.12×20铜线,PEF或PE绝缘加屏蔽φ0.12×6×16,外皮为PVC。为了进一步提高信噪比,有些厂家在每条芯线外再加一层导电PE,这样可提高信噪比20-40dB。成品线一般为平衡结构(XLR),以减少长距离传输过程中串入噪声,此类线一般专业场合使用较多,所以品种和结构变化比较少,各类厂家基本差不多。


②.高电平信号线(音频连接线),一般通过电位几十mv~几V,电流几十µA~几十mA。主要用于CD机与前级放大的连线,前级放大的到功率放大的连线等。用量**,变化*多的线材,人们往往用信号线来调整整体音响器材的音色特点,所以各个厂家各尽其能。线芯的结构,截面变化很大(22GA~16GA)。音色及频响变化也很大,各厂自身特点明显。线芯导线有用单芯线,多芯线,粗细线混合绞合,但*普通用φ0.12×20、φ0.12×40正绞。或中心φ0.16×7外缠绕φ0.08×5×8,具体的设计后面再谈。绝缘材料用PE、PEF、聚四氟乙烯等。单条芯线用于RCA,双条芯线以上可用于RCA和XLR都可以。多条芯线夹合减震的纤维绞合,外加屏蔽和PVC包套。一般各类线导电芯比小信号线粗些,因为流过的电流比小信号线大,同时加粗导线能提高低频厚度和动态。屏蔽要求低于小信号线。


③.喇叭线,连接功放到喇叭箱的线料,此类线材是流过电压几伏~几十伏,电流几安培到几十安培,属于大电流线材,一般导体截面16GA—8GA(1.3mm2--8mm2),常见的二芯,四芯。导体用多股φ0.15-0.28组成,少数也有用单芯硬线。这类由于使用中流过电流较大,所以噪声影响不大,只有极少厂家使用屏蔽方式。


④.电源线,电源线分为汽车音响用的动力线和普遍音响用的电源丝。由于汽车音响用电源电压很低12-14伏。所以流过的电流很大,一般从几安培到几百安培,所以动力线一般为单芯线10GA~0A(即6mm2--50mm2 )。一般音响用的电源线起码需要三芯,即火线,零线和地线。流过的电流几百毫安到几个安培,线芯面积18GA~12GA,为了减少交流电源对其它线材的干扰,部分厂家的线也制成屏蔽形式,设计电源线目的是畅通地使电源输送到器材,同时减少电源的干扰。


⑤.视频线,使用在电视、DVD视频信号连接用的线材,由于它们要承载几十M到几百MHz的高频信号,线芯一般使用镀银,高档些的使用包银线材,以减少高频信号的电阻,线芯绝缘材料使用PE或泡沫PE,特富龙,以减少高频损耗和高频极化。为了减少高频干扰,每个芯线一样单独屏蔽,这类线材常见的有同轴射频线和S端视频线。


⑥.数字信号线,由于数字信号有很高频率和方形信号的上升沿的严格要求,所以一般线芯为镀银线或包银线,同时要减少线间电容和电感,一般有厚的PE、泡沫PE或特富龙绝缘线和通常不能采用绞股方式,外层加屏蔽和PVC外套。


二、音响线设计基本电磁学原理


一般的电线用在直流电或50/60HZ交流电,频率极低,所以电容、电感对性能影响不大。同时对绝缘材料的损耗问题也没有太高要求。

当线材工作在交流电即频率较高时,会产生一些我们平时很少想到的问题。


1.直流导体电阻

R’=ρ20×l /A[1+α(θ-20°)]κ1κ2κ3κ4κ5

    20 :20℃时的电阻率。l:导线长度。A:导线截面。α:电阻率温度系数。θ:温度。κ1 :加工过程中引起电阻增加。κ2 :多根导线绞合而成的线芯,使单根导线长度增加所引入系数。κ3 :紧压线芯因紧压过程导线发硬所引入的系数。κ4 :因成缆绞合增长线芯长度引入系数。κ5 :允许公差引入系数。

        铜       银       碳纤维      铝        镍铜(54%Cu)

ρ20nΩ.m    16~17    15~16      35000     25~26        500~600


趋肤效应:在直流电路里,均匀导线横截面上的电流密度是均匀的。但在交流电路里,随着频率的增加,在导线截面上电流分布越来越向导线表面集中,这种现象叫趋肤效应。趋肤效应使导线有效截面积减少,从而使它的等效电阻增加,随着频率增加,会使这种效应,变得非常显著。

趋肤深度:ds=     σ:电导率  μ:磁导率

当频率1KHZ时   ds=2.1mm   频率100KHZ时   ds=0.21mm,所以在高频电路中使用简单的圆实线芯是不合适的。虽然银的电阻略小于铜,同时但它的电导率略高于铜,所以银的趋肤效应也更明确。实际上在高频电路中简单靠使用银来减少高频电阻,效果也是不明显的,所以要用相互绝缘的细导线编织成辫线。

邻近效应:前面谈了趋肤效应,有人会用简单的多股细线或干脆用方形多股细线结合以增加表面积来代替单股线,改善高频趋肤效应影响。但事情不是那么简单,实际这样的效果不明显。因此存在着另外一种很少提起的效应,当两条通过同方向高频电流的导体靠近时,由于电磁学同性排斥原理,引起相近面的电子推向远面,实际就相当于高频导体的有效截面减少。

       铜导线                                   导线                   导线

      趋肤效应                                           邻近效应

(具体计算有兴趣的可参考电动力学和固体物理)


3.导体交流电阻

根据麦克斯韦方程可以推导出如下:

R=R1(1+YS+YP)    R1:直流电阻    YS:趋肤效应因数    YP:邻近效应因数

可粗略简化如下:

YS=        

Dσ:线芯外径     S:线芯中心轴间距离     KS  KP:分别是趋肤效应和邻肤效应的形状因子。   当圆形纽绞线分割为 1 、0.8


4. 电感

并线自身绞合后就会产生一个电感,和多芯电缆相互之间影响也会产生电感

        Li:自感       S:导体轴间距离      r:导体半径


5.电容

单芯线与屏蔽层之间的电容:       εr:材料的介质常数

多芯线之间电容: 


6.介质损耗

当导体流过高频电流时,绝缘材料分子会随着交流电流的交变而产生振动和极化,这些振动和极化所需要的能量实际上是导体的高频电流所激发的,所以流过导体的电流能量被损耗。

损耗角

对于某些绝缘材料损耗角 是不固定的,不同频率电流流过是不一样的,一般来说随着频率提高, 也增加。


7.导体交流性能的简化物理模型

影响线缆的交流性能是一个十分复杂的物理过程,我们通过对线缆主要影响,简化数学模型可以得到如下模型。

R3、R2、R1 导线的交流电阻,随着频率的增加,趋肤效应更加明显,引起高频衰减。在理想线缆中,希望此值尽可能小。

R12、R23、R13 导线绝缘体的漏电和损耗,希望此值尽可能大。但实际线缆中,绝缘电阻不是无穷大,损耗角不是无穷小,但条件允许下,尽可能选择电阻大,损耗角小的绝缘体。

L1、L2、L3 为导线的电感,一般屏蔽层的L3较小,可以不考虑。L1、L2 一般为几个~几十个μH。电感大对高频有严重的衰减,对数字信号线影响特别大,会引起数字信号的上升沿变宽,有可能引起jit。实际上,我们绞合线过程中就会引起L1、L2 增加,但不绞合又会影响信噪比,所以我们在工作中对不同的要求的线取一个合适的绞距和绞合方式,如芯导体用正绞,而芯之间用反绞,来抵消部分电感。

C12、C13、C23 分别是芯线间电容和芯线与屏蔽层之间的电容,随着流过导线的信号频率的增加,电容引起的旁路效应增加, ,电容产生的旁路电阻变小,部分信号被电容旁路掉,使高频信号衰减,当然我们希望这个电容越小越好。但要减少电容,首先是增大芯线间间距G,但是间距增加引起线缆外径变粗和成本上涨,实际上往往受到限制,那么我们应该减少绝缘材料的介电常数 。

以上谈到的对部分同志可能太枯燥些或很难理解,但我们只要记住会有这些现象产生,对下面理解线为什么要这样制造有一定的帮助。


三、常用的材料


一. 导电材料


一般我们采用的导电材料是金属材料,铜、银、铝及合金,首先金属材料导电性能较好(ρ较小,即电阻小。其次金属材料导热性能好,当电流流过产生的热量容易传导出去。再者,金属材料比较容易加成线材,同时有一定的抗拉强度和弯曲性能。

              锭材                         放大

首先金属材料经过熔炼加工成锭材,由于金属材料在凝固结晶过程中会产生偏析现象,在晶界处产生杂质富集,这些元素中受影响**的是氧、硫等非金属元素和铁等磁性元素,氧、硫等元素会化合反应,形成氧化物和硫化物,这些化合通常是非导体或半导体,引起大的电阻和晶界处产生电容,引起信号衰减和失真。而铁是磁性物质,会引起信号的失真。所以往往我们在制造音响会采用线中采用无氧铜,以减少氧含量,选用高纯度的材料以减少其他杂质元素。

不同的晶粒间,原子的排列方向是不一致的,当信号流过时,电子运动会改变方向和产生折射和散射,引起导电性能的下降和信号失真,所以在制作音响线中,我们往往采用长晶粒铜甚至是单晶铜线。    

虽然在锭材加工成线材过程中,通过挤压,轧制会打碎部分晶界和氧化物等片状结构,成较小的散状或通过热处理来改善部分性能,我们首先要保证材料的纯度和结晶方向。


1.铜,是我们*常用的制线导电材料。按照国家标准铜(制作线材用的铜)的纯度必须大于99.7%,电阻率 时小于17.24n ,当镀锡线和镀银线有所变化(在原材料检查一节中再谈)

TPC:电解铜,就是我们普遍制作铜材料的原始材料。

OFC:无氧铜,去除电解铜中的部分氧分子和杂质,一般纯度在99.99%左右,是音响用线的**标准,也就是常说的4N铜。

Hi-OFC:高传导无氧铜,通过进一步去除铜中氧化物,并去除其他杂志,使铜的纯度提高到99.99%以上,同时经过加工和热处理,尽量使各晶粒中原子排列的晶格尽量一致,改善导电性能。

LC-OFC:通过机械加工和热处理方法使高传导无氧铜的晶粒长大,减少导线晶界造成的信号失真。

PCOCC:单结晶无氧铜,在熔炼铜时,用定向生长和快速凝固的方法,使铜的晶体生长拉长,*长的可以达到100米以上,使导线内晶界消失,根本上消除晶界和氧化物对信号失真的影响。

PSC:实心光面铜:由于我们在线材拉丝过程中,铜的表面不光滑和表面氧化杂质带入,影响了信号传输的平滑性,特别是高频信号。由于趋肤效应,高频信号只在表面传输,不光滑和不清洁的表面使高频信号传输不畅和失真(就像汽车开在坑洼路面)。PSC就是在PCOCC的基础上对线材进行抛光和去除表面杂质。

              TPC          OFC           LC-OFC          PCOCC

纯度         >99%       >99.99%        >99.99%         >99.999%

氧含量      <500ppm     <20ppm         <20ppm         <5ppm

结晶长度    >0.00002m    >0.003m        >0.1m           >1m


2.银,也是我们常用的制线导电材料。因为银较贵,一般只作表层材料,使低频从中心铜线进行,高频从表层银层进行。

银的导电性能略比铜好些,但由于电阻率略低,即电导率 高,趋肤效应比铜略明显,但为什么银用在高频线材中?因为银的化学性能比铜更加稳定,它的表面不易氧化,所以它的高频传输性能比铜好,在高频线中,如视频线,数字信号级中做表面层材料,当然在一些高档的线材中一般采用纯银材料。首先是有更好的导电性能,其次作为高档线有更好的商业价值。

银材料也有OFS、HI-OFS、PCOSC、PSS不同纯度和档次之分。


3.铜合金,这是一种不常用制线导体材料,俗称黄铜。主要成分铜、银、锌合金。现在在高档线材中很流行的一种材料。它的音色与传统的铜线有很大差异,对有些器材是很合适的,对于有些器材是很不合适的,也可以说是具有很大个性的制线材料。由于铜合金电阻比铜大一个数量级,所以它的趋肤效应比铜不明显,它的高频传输和低频传输更加一致。同时它的抗氧化性能比铜好,它的表面更有利于高频传输。缺点也是很明显的,它的电阻率很高,长距离的传输损耗太高,在需要长距离传输的专业场合是不适用的。同时,由于高频和低频传输特性与铜有一定差别,容易引起正常用铜线材调试平衡的系统用了铜合金材料后会产生新不平衡,所以它的使用性有一定的局限,通常表现为高音亮丽。


4.碳纤维,过去碳纤维导体主要用在一些高输入阻抗的仪器和医疗器材上(在江苏有些厂在生产)。它的抗老化,抗氧化,抗拉强度极为优异。它的内阻很高大约高于铜线的3个数量级,同时它的直径一般在几个 ,所以它的趋肤效应不明显。以上的特点决定的碳纤维很适应高频信号传输,但它的缺点也是十分明显的,它的内阻很高,1米长的信号线内阻一般为几百欧姆,而同样尺寸的铜线只有零点几欧姆或更低,对于输入阻抗低的器材是极不适合,引起信号衰减,动态压缩。在大电流场合中也是不适合的。VDH的 the third一条300多万条碳纤维组成的喇叭线,每米阻抗高达70 电阻,已经高于一般信号线电阻,常用喇叭线长3米。有0.2 ×2电阻已经超过喇叭分频器内电感内阻,甚至超过喇叭内阻十分之一,严重降低的阻尼系数,对于低阻抗和大型喇叭箱低频非常不利,更不用说在需长距离传输的专业场合,它的成品线材制作与铜线工艺也不同。


解释:

前面所叙的铜的纯度是铜棒的纯度。这些纯度的表示方法是带有许多商业意义的,但做线行业都这样称呼。

铜的纯度达到99.999%以上当前的检测技术是无法检测的(包括美国国家计量局)。因为化学分析高纯材料是用减量法进行。要精确的数据,使用的天平必须达到几十亿分之一精度,这种精度受风,潮气影响。那怕是在真空中称量也是难以达到的。再加元素周期表上面的所有元素去减量。所以,一般线材铜丝能真正达到99.99%纯度已是很好了。99.999%铜在提纯后需用玻璃真空封装,如长期接触大气是不可能达到99.999%的铜丝。我曾经在中科院分析国外各线厂的各种高纯铜制成的线材,线材都是极新,而且号称7N,8N纯铜,实际纯度无法达到99.99%。含氧量**的是古河线60PPm,其它均大于100ppm.。为什么会有与标称有如此大的差别呢?经过离子探针的进一步剥离和分析,发现材料生产工艺是严重影响线材质量的根源。首先线材拉丝过程中模具的不光滑引起拉丝滑痕,这些拉丝滑痕中往往带入润滑油等其它杂质,通过下一道拉丝卷入导线中,其次热处理过程中的氧化和生产过程中的导线保存不良,产生氧化受潮及其它气体的化学反应。

高纯铜线和大晶粒,晶粒趋向均匀的材料,确实是对线材的性能有一定的提高,主要是中低频的改善,但高频性能提高主要决定于导体的表面,所以对于制线角度来说,导线加工工艺的质量保证要远重要于纯度。


目前,值得注意是黄铜丝材料。在国外中高档线中颇为流行。(一般家庭使用)在不是很长距离的应用,由于高音亮丽,在AV系统中使用比较适合,它的成分Cu加20-30%Zn.由于Zn与Cu是固溶状态,一般不会产生其它结构,导电性能还是可以接受的,电阻率一般是纯铜的4-8倍。由于它化学稳定性好于Cu,生产时对材料保存,使用要求也不需要太严。同时,黄铜丝的成本也不高,拉丝的加工性能与铜相似,所以工艺上也不需要改动。至于部分厂家加入银这纯粹是商业炒作,因为Ag加入黄铜后电阻反而增加,化学稳定性也没有什么提高,**提高的是硬度,结果使拉丝工艺更加困难,实际生产中,只需加入使正常化学分析可以检测到的银就可以了,就达到商业价值。


二.绝缘材料


现在生产的电缆绝缘材料主要是塑料。油、橡胶、纱已很少使用,电缆对塑料性能有如下要求。

电绝缘性能:体积电阻率,介质损耗角 介电常ε数,介电强度。

机械性能:拉伸强度高,断裂伸长率大,柔韧性好,冷弯曲性好,耐振动性好,耐磨性好,

热性能:耐温等级,长期使用温度及短时工作温度。热交形率,耐热冲击。

耐气候性:环境老化,耐气候老化,耐温,耐辐照。

安全性能:阻燃低烟、防霉、防鼠

主要用途:芯线绝缘用塑料,填充塑料,外皮用塑料。

下如,我们对音响线重点要求的绝缘性能进行分析,体积电阻率,一般PVC  ρ>1×1013     PE  ρ>1×1015     聚四氟乙烯ρ>1×1018 都能满足音响用线要求。

介质损耗角 :这对音响线来说是很重要的,如果 高,意味着高频信号会受到衰减,这样减少不是简单的信号振幅大小变化,而是一些小信号的损失,实际听感上, 大的介质制成的线高音发暗,发浑,小细节丢失。

1MHZ       PVC        PE         交联PE        聚四氟乙烯   聚全氟乙丙烯  发泡PE

    4-5×10-3   2-3×10-4    3-5×10-4         2-3×10-4     2-3×10-4     1-2×10-4

明显PVC的 大于PE 20倍左右,所以一般制造高档音响用线是不使用PVC做绝缘材料,特别是用在高频场合,如视频线,数码信号线是**不能使用PVC材料的,而通常会发泡PE。

介电常数:前面已谈过,芯线间的电容正比于介电常数ε,通常制造线材中,尽量减少电容,以减少高频衰减和增高脉冲的上升速度,(部分特别设计的有强烈个性音频线例外)所以要选用低的介电常数的绝缘材料。

1MHZ   空气    PVC    PE      交联PE   聚四氟乙烯   聚全氟乙丙烯    发泡PE

ε          1     6~10   2.2~2.4        2.3~2.5      2~2.2          2~2.2            1.4~2   

介电强度(俗称耐压): 是PVC、PE等,它的介电强度均大于10kv/mm完全能满足音响用线的几十伏耐压。

造成PVC在电绝缘性能上差主要原因,PVC是有极分子结构的。正常下每个分子具有固有电矩,在电场作用下,产生排列,称为取向极化。在高的频率下,由于分子的惯性较大,

取向极化跟不上的电场的变化,产生严重的损耗,而PE只是惯性很小的电子产生位移极化,所以在高频下损耗低。通常音响用线制造中,尽量不要选择有极分子机构类材料。


常用到线用塑料有如下特点 :


软PVC:稳定性好,通过交联式其它方法的改性,耐温等级高,改性后可以耐到120℃左右。容易制作,容易添加其它材料,达到阻燃,低烟,抗磨,抗拉,但电性能不好,所以一般选用软PVC作为音响用线的外皮材料。


高低压聚乙烯PE:它的介质损耗角小,介电常数也小,吸水小,化学性能稳定,广泛用作音响线缆的绝缘材料,缺点也是很明显的,耐热性低一般70℃左右,尺寸变化大,加工工艺不适当时,容易发生开裂,近年来,通过加入交联剂,防老化剂,聚异丁烯等,使性能做到很大提高,耐热等级可达到105℃完全能达到作为音响用线绝缘材料的要求。一般来说,中高档的音响用线均采用PE绝缘。随着使用的电流频率提高(如视频用线,数码用线)需要进一步降低介质损耗和介质常数,我们就应采用发泡PE,但要注意的发泡PE的吸水性较大,制作成品线时应该注意,并对两端进行密封。 


聚四氟乙烯(俗称特富龙):这是一种极为优异的制线用材料,它的电绝缘性能与PE相同,但它的热性能,化学稳定性,机械性能是其中塑料无法比拟的,它的耐温等级可达到300℃。可是它的成本较高,制线困难(无法用传统方式挤出)所以只有高档线缆才采用。

聚全氟乙丙烯:由于聚四氟乙烯性能极为优异,但制线困难,所以进行改进加入丙烯,使它可以用传统方法挤出。除了耐温等级略低于聚四氟乙烯(200℃),其它的性能与聚四氟乙烯相同。市场上看到的俗称特富龙线,大多数均为聚全氟乙丙烯。

用作填充材料的塑料,一般要求吸水少,抗拉强度高,减震性能好的材料。


四、音响线的基本结构及特点


在音响线的设计过程,我们主要关心的问题线缆的直流电阻(特别是喇叭线,电源线)它必须足够低的直流阻抗,以至于喇叭 箱有足够的阻尼数,使低音清晰有力,其次低的介质损耗使声音的清楚,低的电感和电容,使信号通过线缆后,上升速度尽量的快,使高音明亮,但这是制作的线是 理论上想法。由于电阻、电感、电容等损耗总是存在的,同时又要考虑到一套器材用某种线缆连接时,设计师可能调整到一种平衡(这种平衡也是带着设计师的文化 背景)。当我们制造一条特别理想的线材连接到这套器材中,得到的声音未必是平衡的,或者说未必有很好可听性。所以线缆设计是要涉及你面对市场的文化背景, 使用器材等因素,世界各国的线厂,线材在器材中呈现着各自的个性,有些是因为制作材料和工艺的局限,有些是设计师观点差别,就因为这些个性不同的线缆,对 于普通用户来说,选择其中适合的线缆来调整自己的器材满足自己的审美观点。


虽然线材存在着个性,但也存在在着共性。直流电阻必须足够低,对于信号线,视频线等小电流类线材,必须小于负载的千分之一,对于喇叭线电源线必须小于负载的百分之一,这样可以提供必要的阻尼减少信号流过线材的损失,介质损耗必须足够小

使小信号完整的体现,足够高的抗干扰能力(特别使小信号和高频用的线材)足够强的抗拉度,减少损坏,有一定抗老化能力。这样都是容易理解的。


重点讲述一下很难把握的问题:


线材的电感:一般设计习惯总是把电感量降到**,对称式线缆导体芯采用正绞方式而芯线采用反绞,这样通过合适选择绞距可以把电感降到在一个合理的值以下,对 于视频线这类高频线材往往要采用同轴方法以降低电感,这样线的导体不作绞合以降低电感。实际设计过程中,往往可以把线缆的电感量控制在合理范围。

  

线材的电容:理论上讲线材的电容是严重的影响高频的传输需要尽可能底。实际使用中,这个电容值是需要特别控制。例如sony的彩电,画面比较锐利,当然一般 人不希望再用很低电容值的S线去驳接信号,使画面更加锐利,那么应该选择电容值略大的线材,根据设计师的经验和总结**线厂的产品特性,小电流类线材来说 一般把变频信号电阻衰减和电容衰减的之比值控制在1:2.5-1:4之间,这样的音频线材在音响材中显现较平衡的声音(即一般40-80PPM)

视频线比值控制在1:2-1:3之间(即一般的30-50PPM)

电容偏小时有利高频变频传输,属于清冷型线材。对于喇叭线由于负载阻值小,正常制作线材的电容对性能影响不大,而应该注意电感值对性能的影响。


线材的耐振性能:线材的耐振性能能对线材传输信号有极大的影响。振动的来源首先当交流电通过导体后。导体自身产生振动。其次外界的振动传入的导体。由于振动 两个细导体间的电流穿越和沟通途径不断产生变化,导致通过这一条导线的信号相位差在不断的改变如果用频谱分析仪来观察,可以清楚的看到信号频谱被宽化,这 是一种相位失真,这种失真使信号的分析率上升速度和平滑性受到影响,如果是喇叭线实际听感清晰度下降,声音发虚,声场略大而浅。要减少这些振动,要进行绞 合,但过小的绞距会造成导体的应力过大损坏和电感的过大,选择抗振的绝缘体和制线挤出时绝缘体的紧压是解决导体自身振动的主要方法。软质PVC太软了,对 减少导体的振动效果很差,而较硬的聚四氟乙烯是常见材料中**的,对于减少外界振动的传入,编结硬质的减振网是有效的,同时在外皮与芯之间加入减振的麻丝 也是有效的,同时也提高了抗拉强度。


导体选择及外表面质量:导体的选择对一般线厂是很辣手的事情,从铜丝厂购入的导体首先不清楚加工的材料质量, 其次是铜丝制作的工艺和实际制线时导体的质量保护是有严格要求的。不同导电能力的导体面有所选择,有些电厂用较粗pcocc铜作中心到线,再缠绕高纯的无 氧铜导体,以达到音色的平衡。高导电能力的导体往往使人感高频的亮丽(只要器材设计过程中应用某种线材对系统进行平衡性的调整)但是一定纯度和晶粒尺寸、 晶格趋向是必要的,它对音质的改善。导体的表面质量是极为关键的问题,一个光滑,清洁的表面对提高线材的质量是决定性因素,我曾经做过试验用同样工艺和纯 度的银丝铜丝作成的线材在频谱上看不出大的差别,但实际听感上我们听到了一定差别,这是因为它的表面清洁不一样,银的化学稳定性要好于铜,在空气中放入一 段时间,就可以看出银线和铜线在频谱上呈现的差别。在真空中用氩离子枪对铜线进行表面剥离和光洁,制成线材后听感明显提高,高频变的更**和细致。制成线 的明显优点是导体表面的导电性提高。


在结构方面:


软质多芯线:音色较为温暖柔和,底蕰醇厚

硬质多芯线;能量感强,高音明亮清冽中庸,多数的线材采用这种方法。单芯铜线:其速度感强,解析力高,但低音稍薄。


如下结构是我们常用的线结构:

1.这是*常见的喇叭线结构,导体芯绞合这类此电感电容均较小,抗干扰差,耐振动差结构简单易于生产,是低档喇叭线。

2.这类线比 1:电容量进一步减少,其他相似。

3.多芯并行排列,多芯并联使用这种线材把电容、电感及高频的超肤效应降到很底,这种结构十分有利于高频传输,一般有高频亮丽的个性,但机械性能比较差,对外界干扰敏感,一般用于中高档喇叭线。

4.同轴结构:结构比较简单一条中心为多芯导线, 90%以上覆盖屏蔽,多用于视频和数码线以及比较低端的RCA信号线,优点是电容电感较小,缺点线抗干扰一般同时干扰信号容易反馈到器材。避振性能较差,不能做XLR传输,所以很少在专业场上使用。

5.多芯导体互相绝缘,螺丝绞合排布,小电流线基本采用无源屏蔽,大电流线一般不如屏蔽,如对噪此要求特别高,可以芯线绝缘体外再加导电PE这是大多音响线结构;易于生产,抗拉强度提高,避振较好,可以抵消部分干扰。同时可以用多芯并联结构来减少,趋肤效应缺点,但电感电容较大,如果需多层芯线绞合内层与外层绞合方法相反。对抗振要求提高的线材芯绞合时加入麻丝等,提高避振,抗拉强度,减少电容,外皮编织减振网,防止外振动传入。

6.Litz常用中高档音响线结构,从(5)结构中改进而来,几条相互绝缘(可以是不同导体直径)导线按对称形式轴向排列,螺旋方法走线中间是避振层进一步提高了避振性能。合理使用各种线径控制趋肤效应,同时减少了电容,使高低频率信号可以更平均的传输。同时调节高低音的平衡。

7.编织结构:这是一种较少用的结构,一般用于高档的音响线。利用线材编织(有些像编辫子)来控制电感电容量,编织时的互相交叉结构来抵消部分干扰和自振动,同时用多芯并联使用可以方便的控制趋肤效应。这类线材优点,方便控制各种性能容易达到需要的个性。

缺点,机械强度,抗振性能,屏蔽性能均一般。其次编制工艺不易稳定,有时性能有较大的差异,需要生产中注意。

8.螺旋结构:这是从(3)结构发展而来,中心处是一条粗的绝缘材料,外面螺旋状缠绕(3)结构扁平线,这样提高了机械性能、避振性能,同时使抗干扰性能也提高,虽然电容电感略有提高,但正好弥补高频亮丽的个性,但缺点是螺旋后芯线变长,电阻略增加,线材外径极粗,成本贵,但目前来看是*合理的高档线材,实际听觉高音清晰,流畅,只是由于电阻的提高低音力度有一定影响,可加大线径来解决。



九.国外主要音响线生产商及线材结构和特性


市面上,中高档的发烧线材主要来自日本。高档(昂贵)的发烧线材来自欧,美为主。像来自日本的线材,大数极为重视导体的纯度及晶体结构和绝缘材料的性能,不讲究线材结构,强调以高纯度的导体材料和低衰减绝缘材料来改进传输效果,其音色表现很精确和中性,在专业界使用较多,它们的产量较大,产品制作工艺极为严格,往往线材经过20,30年的使用声音变化不大,里面的导线还是光滑如初。相对来说,欧,美的发烧线材大多具有调校音色的效果,或者说个性突出。大多数情况下,美国的线材,其表现动态凌厉,频响宽广,声音清晰爽快,质感明朗,概括说风格大方。欧洲的发烧线材制作比较特殊,对线材的编制,屏蔽,避震等方面比较考究,风格上比较内敛,适合表现古典小乐队音乐.


9.1   日本线厂,一般日本线厂都比较大,一般都自己生产线材,产品品质都很高,性能一致性好,寿命长。


a.       铁三角AudioTechnical:

铁三角旗下的线材种类相当丰富,不仅横跨了音频和视频领域,涵盖了数字及模拟范围,就连电子乐,专业PA四材使用的特殊线材也有生产,可以说用到的线材都有。

在铁三角线材中一般使用Hi-OFC铜导体材料,它是由高纯的OFC铜。通过高温退火和压力加工而来,由于无氧铜内部的结晶呈不规则排列,从而降低导电性能。而H:-OFC有更整齐排列的结晶,使电子流通更为顺畅。PCOCC单结晶铜作为低音加强导体。这两种材料混合而成,获得更均衡,准确的传输效果。


音频信号线,线身结构设计严谨,中心导线有两支,每支导线多根股中线(0.16~0.18mm)的直线型单结晶铜线为主芯导线,作为加强低频传输效果用,外卷多股较细(0.08~0.12mm)Hi-OFC铜。据原厂的说明,利用无氧单结晶体铜加H:OFC铜线,可让两种不同材质的特性加以融合,让其传输表现更加中性。导线外覆掺有陶瓷防震PE绝缘材料,另再外覆一层导电PVC作为屏蔽,导电PVC的外面夹麻丝,具有高抗震和抗拉,再利用铜箔及Hi-OFC线构成隔离噪音层,加上含钛金属粉来的软质PVC外皮。它的线材级别高低主要决定于导体的截面,一般(0.4~1平方mm),插头选择镀金并经非磁性处理,使用含银焊锡,改善焊锡的导电性能,并经密封处理,以防止空气进入导线引起氧化,并确保内部高纯度导线的品质。声音表现相当优异,它具有中性,无音染的特点,当音频通过不会让人担心出现不良的声染失真,高频表现得清晰细腻,中频。低频的表现也层次鲜明,动态对比凌厉,细节再现细腻,音场宽阔,价格也比多数欧美线低了许多,*贵的信号线(1m)零售价不超过两千元。


视频信号线,采用标准75Ω同轴结构,中心7根直径0.16mm的无氧铜单结晶体铜线。外卷8股(每股7根)Ф0.12 mm Hi-OFC铜,总截面达0.8平方mm外覆陶瓷防震PE绝缘体。绝缘体上加一层铜箔及Ф0.12x16x8无氧铜屏蔽网,加上含钛金属粉末的软PVC外表,隔离屏蔽电磁波干扰的效果比较好。表现画质稳定,明晰,且没有刻意沉重色彩现象,零售价约300元。


S端子信号线,由于采用4针接头,线材内部结构较为复杂,加上视频信号中的Y/C也是高频信号,因此线内部屏蔽效果必须好,这样才会有较好的传输效果,内部有两支类似于视频信号线,略细,带屏蔽,外夹绵质防震材料和Ф0.12mm7根Hi-OFC铜,并包覆一层铝箔作为屏蔽之用,加上含钛金属粉末的软PVC外皮,高频噪音处理得相当彻底。


同轴数码信号线,由于数字信号属超高频,因此数字信号的高频噪声和数码线的电感,电容成为同轴数码线设计重点。中心导线为7根Ф0.12mmPCOCC,外卷12根Ф0.12mmHi-OFC,导体外覆陶瓷防震PE绝缘体,再包铜箔及16x6Ф0.12mmHi-OFC屏蔽层,再加软PVC材料,外包裹16x8Ф0.12mmHi-OFC屏蔽层,加含钛粉末软PVC,组成同轴双屏蔽线。**档的使用同结构银线。线材表现相当好,解析度高,难得声音依旧丰润。


喇叭线,也就由两件铜导体混合,一层或双层卷绕,用PE绝缘体,双芯或四芯,外加含钛粉末PVC。


b.雅确Acrotec

雅确线材有如下特点,使用高传度Hi-OFC铜,包括插头也能使用Hi-OFC 独特的各种线径导体混合,优秀的绝缘材料,高档的氟塑料,中档聚丙烯。完善的抗震性(首先绝缘体用高强度塑料减少导体自身振动填充羊毛减少外界振动,在外皮外再用塑料的编织减振网),喇叭线也加屏蔽。

声音特点:信息巨细无遗,音场宏大,动态强劲,充满活力。整体风格倾向美国风格。


c.古河 Furukawa

古河是一家大型公司。下属每个分公司都各自有研究部门。以生产导体材料为主,各类型电缆线可达近万种,供给世界各地。古河的导体生产技术是当今世界****,用音响线类导体有pcocc系列和μ导体。μ导体是一种工艺较复杂,用Hi-OFC与pcocc进行复合,得到具有优异的导电性能和**的抗拉,抗弯和不易损伤导电性能。古河生产的线材结构很普遍,导体为直线型。导体与插头采用冷焊连接。它的pcocc系列,音色、音质、音象属**,是理性的保真线材,总体风格偏向通透、清丽、快速,高频略带阴柔;它的μ系列,音色比pcocc系列略柔和、细腻,比较适合古典音乐。


9.2  美国线厂,美国线材厂多如牛毛,一般都委托其它厂家生产,产品品质差次不齐,其表现大多动态凌厉、声音清晰爽快、质感明朗。


a.超声空(Tara Labs)

超声空是一家**的线厂,它的高档线材在市场上取得极大成功,风格独特,市场炒作**,价格极为昂贵。

中低档线也没有什么独特之处,导体为多芯,Ф0.15mm 6N铜左右的多股线,加PE绝缘,声音中规中矩,略细腻,柔和。高档的视频线和部分数码线采用高纯银导线加PE绝缘。它的高档音频线采用黄铜合金(铜,锌,银)。而且它的导线为0.18mm方形,较一般Ф0.12mm铜线粗,芯导体截面0.3mm2。**的产品对导体表面进行抛光,减少导体氧化而引起高频失真,真空玻璃球体聚乙烯绝缘(类似于泡沫PE,硬度略高于PE)。由于铜合金的抗氧化性能高于纯铜,加上导体表面进行抛光处理,它的表面质量**。采用多孔的PE使绝缘材料的电介质性能提高,同时在硬度上略高于PE,导体自振减少。线芯平行排列减低导体间的电感量,外加屏蔽层,外皮为PE加塑料编织网。线两端加铝质定震套,环内注有阻尼物质,把器材振动通过接插件传导到线材的振动减少。*有特色的是屏蔽网是全隔离式,两端不接地,有一个专用的地盒来连接屏蔽线,洗手干扰信号。一般信号线大都运用单面接地方式来消除干扰,缺点是被接收的干扰,有可能反馈的音响器材的电路之中。


b.线圣(AUDIO QUST)

从70年代开始,AUDIO QUST就开始用李兹线结构来制造音频线,同时具有良好平衡传输特征,即把多支相互绝缘的导线均匀排放在圆周上,进行绞合,减少电容,趋肤效应和减少震动。到了90年代,开发PSC和PSS铜、银并对导线表面进行光洁处理,绝缘材料 也发展到泡沫氟塑性。*近又使用专利技术“电斤质编压系统”DBS来有除导体和绝缘的不良影响,其实DBS的结构很简单,圆形排列的互相绝缘的导体中间其中有一条线,作为DBS电介质编压正极,而DBS电介质编压的负极与导线的屏蔽相连,这样在导体和绝缘体之间会形成一个相对稳定的直流电场。据说,DBS系统可以使导线的导体和绝缘体均能在一个相对的理想的环境下进行信号传输,从而提高信号的传输效率,增加弱信号的号。目前AUDIO QUST已经稳稳地占领音响线材主要市场,成为主流品牌之一。


c.怪兽(MONSTER CABLE)

它是音响专用线产品领域的鼻祖,产品种类齐全,产生大众化的产品,在AV领域中产品极大,线材结构简单,用料也普遍,有较高的性价比。总体来说声音明快,动态**,只是声音略粗糙。


d.音乐丝带(NODEST)

它是一家以生产中高档线为住的小公司,近年来在高档市场颇为走红。早期产品,把导体做成扁平状,用氟塑料绝缘。再把多条扁平芯水平排放,再挤上塑料,所以它的线材是扁宽带状.电容,电感极低,声音表现为高音通透和高解析力,音场宽敞开扬,音域略偏中高频,此线抗干频性能、抗拉性能不佳,只在高端民用场合使用。近期,再把扁平线绕在一个塑料芯中在加外皮,电容、电感略于增加,音域比早期产品平衡,抗干频性和抗拉性能有所提高(实际上是扁平平行线与李线结构相结合),*近有新产品推动,线的结构更为复杂。



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