Needle：传奇的纤细全频柱式音箱，计算与实测

Needle 是最知名的 DIY 全频音箱之一：一根纤细的柱子，只用一只 10 cm 单元，却能发出出人意料的宏大声音。我自己做过一对，它也作为现成模板收录在 Loudsmith 中。本文对比原始设计怎么说、Loudsmith 算出了什么，以及测量显示了什么。

Needle 的由来

原始设计由一位名为 Cyburgs 的爱好者绘制，并以简单草图的形式分享在 Hifi-Forum 上。Needle 并不是围绕某一只特定单元设计的，很快就在 DIY 爱好者中流传开来。Acoustic Design Magazin 的 Udo Wohlgemuth 征得作者同意后，针对 Dayton RS100 对它进行了改版。更新后的制作指南于 2017 年 7 月发表，题为 "Needle aufgewärmt"。

为什么选 Dayton：小型全频单元的谐振频率通常远高于 100 Hz。RS100 的谐振约为 75 Hz，比原版 Needle 所用单元低了将近 40 Hz。作者选择 4 欧姆版本，因为在同一台功放上，它比 8 欧姆版本响约 3 dB。

TQWT 传输线如何工作

TQWT，即锥形四分之一波长管，与传输线（transmission line）同源，但遵循不同的规则：

封闭端的截面大约与振膜相当，向出口方向逐渐扩大到两到三倍。
它的长度是调谐频率波长的四分之一。
单元位于距封闭端三分之一到二分之一长度处。
出口较小，约为振膜面积的一半。

这一思路可追溯到 1934 年的 Paul Voigt，因此也被称为 Voigt 管。在 Needle 中，传输线在中间折叠，由一块斜隔板分隔：隔板底部距前面板 42 mm，顶部距前面板 86 mm。侧板、顶板和底板用 25 mm MDF，前后面板用 12 mm。阻尼只是一条 10 cm 宽的聚酯棉，不折叠地铺入传输线中。

校正网络

RS100-4 在 400 到 5,000 Hz 之间电平略有抬高，窄障板又会让它更加明显。校正网络由 2.7 Ω 电阻、0.18 mH 电感和 22 µF 电容并联组成，整体与单元串联，用来压平 2.5 kHz 附近的这个鼓包。这些数值来自原版套件。作者有意没有处理 18 kHz 处的峰。

Loudsmith 的计算结果

含校正的计算轴向频响，2.83 V / 1 m。

模型显示的是典型的小型全频单元：低音平缓下降，在 65 Hz 左右下降 6 dB，传输线则把低音延伸得更低，只是更弱。在 50 Hz 处，它在用完 4 mm 冲程之前最多只能达到约 80 dB。在 150 Hz 处可达 96 dB。这对于客厅里的近距离聆听绰绰有余，但不适合派对。

含校正的计算阻抗。

阻抗是检验传输线模型的最佳指标，因为整个箱体都会影响它。原文给出了 Needle 成品的实测阻抗，与计算的对比如下：

频率	实测（ADW）	Loudsmith
80 Hz	12.2 Ω	12.0 Ω
500 Hz	3.9 Ω	3.7 Ω
2.5 kHz	6.5 Ω	6.6 Ω
20 kHz	9.9 Ω	10.0 Ω

误差在 0.2 Ω 以内，说明模型对传输线和校正网络的计算都是准确的。这项对比是 Loudsmith 自动化测试的一部分。

测量成品音箱

我会在音箱测量页面用 UMIK-1 测量话筒测量我的 Needle：中高音用远场，低音则在振膜和传输线出口处做近场测量。测得的曲线会放在这里，与计算结果并列，让你看到模型哪里吻合、哪里不吻合。

测量正在进行中。一拿到结果，我就会更新本文。

自己动手做一对

Needle 在应用中是现成的模板：在设计器里，从「从模板开始」中选择 Needle。你会得到尺寸、带隔板的图纸、校正网络和采购清单。作者的图纸和套件请见 Acoustic Design Magazin 原文。