专业音响喇叭线知识大杂烩.docx

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专业音响喇叭线知识大杂烩

线材知识总结

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。

所以说不存在最好的材料，只存在着最适用的材料。

    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。

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。

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。

用量最大，变化最多的线材，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，但最普通用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。

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。

 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，，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。

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，因此对线的要求较高。

线芯绝缘材料使用PE或泡沫PE，以减少高频损耗和高频极化。

为了减少高频干扰，每个芯线单独屏蔽，这类线材常见的有同轴射频线和S端视频线。

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。

2×30支    2×0.24    40

2×50支    2×0.4     70

2×70支    2×0.6    100

2×100支   2×0.8    140

2×150支   2×1.2    220

2×200支   2×1.6    300

2×250支   2×2.0    340

2×300支   2×2.4    380

2×380支   2×3.0    460

2×500支   2×4.0    540

音响线常用的材料

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。

    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，这些元素中受影响最大的是氧、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。

铜是我们最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%，电阻率是小于17.24n，当镀锡线和镀银线有所变化

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，是音响用线的最低标准，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，最长的可以达到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

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。

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。

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7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％。

含氧量最低的是古河线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，唯一提高的是硬度，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。

 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。

下面，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、 PE、聚四氟乙烯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。

  PVC的介质损耗角明显大于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，数码信号线是绝对不能使用PVC材料的，而通常会发泡PE。

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         聚四氟乙烯    发泡PE

ε      1       6~10   2.2~2.4        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。

计算机D15与VGA插头的焊接方法（注意D15插头一定选用金属外壳）

VGA 3+4 线      D15 插头    说明

红线的芯线      脚 1        红基色

红线的屏蔽线    脚 6    

绿线的芯线      脚 2        绿基色

绿线的屏蔽线    脚 7    

蓝线的芯线      脚 3        蓝基色

蓝线的屏蔽线    脚 8    

黑线            脚 10    

棕线            脚 11    

黄线            脚 13       行同步

白线            脚 14       场同步

外层屏蔽        D15 端壳压接    

 在实际操作中，还有一种非常简单适用的焊接方法：

就是把D15的5–10脚焊接在一起做公共地，红、绿、蓝的屏蔽线绞在一起接到公共地上；1、2、3脚接红、绿、蓝的芯线；13接黄线；14接白线；外层屏蔽压接到D15插头端壳，棕线和黑线不用接，但是要剪齐，以防和其他线串接。

主题. 同轴电缆的结构与特性及其质量检测方法[

同轴电缆的结构与特性及其质量检测方法

     同轴电缆是有线电视系统中用来传输射频信号的主要媒质，它是由芯线和屏蔽网筒构成的两根导体，因为这两根导体的轴心是重合的，故称同轴电缆或同轴线。

目前，在不能完全实现光纤到户的情况下，同轴电缆的使用量相当大，多方位了解同轴电缆的特性，对于有线电视工作者特别是刚刚从事有线电视工作的同志更是大有益处。

1 同轴电缆的结构

      射频同轴电缆由内导体、绝缘介质、外导体（屏蔽层）和护套4部分组成。

    1.1 内导体

      内导体通常由一根实心导体构成，利用高频信号的集肤效应，可采用空铜管，也可用镀铜铝棒，对不需供电的用户网采用铜包钢线，对于需要供电的分配网或主干线建议采用铜包铝线，这样既能保证电缆的传输性能，又可以满足供电及机械性能的要求，减轻了电缆的重量，也降低了电缆的造价。

    1.2 绝缘介质

      绝缘介质可以采用聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯（PVC）和氟塑料等，常用的绝缘介质是损耗小、工艺性能好的聚乙烯。

    1.3 外导体

      同轴电缆的外导体有双重作用，它既作为传输回路的一根导线，又具有屏蔽作用，外导体通常有3种结构。

（1）金属管状。

这种结构采用铜或铝带纵包焊接，或者是无缝铜管挤包拉延而成，这种结构形式的屏蔽性能最好，但柔软性差，常用于干线电缆。

（2）铝塑料复合带纵包搭接。

这种结构有较好的屏蔽作用，且制造成本低，但由于外导体是带纵缝的圆管，电磁波会从缝隙处穿出而泄漏，应慎重使用。

    （3）编织网与铝塑复合带纵包组合。

这是从单一编织网结构发展而来的，它具有柔软性好、重量轻和接头可靠等特点，实验证明，采用合理的复合结构，对屏蔽性能有很大提高，目前这种结构形式被大量使用。

    1.4 护套

    室外电缆宜用具有优良气候特性的黑色聚乙烯，室内用户电缆从美观考虑则宜采用浅色的聚乙烯。

    常用同轴电缆结构如表1所示。

                               表1常用同轴电缆结构尺寸

   型号               SYKV-75

               -5      -7      -9      -12

内导体（mm）    1.00    1.60    2.00    2.60

绝缘介质（mm）  4.80    7.25    9.00    11.5

外导体（mm）    5.80    8.30    10.0    12.6

护套（mm）      7.50    10.6    12.6    15.6

重量（kg/km）    46      75     108      165

  型号               SYWV-75

                -5      -7      -9      -12

内导体（mm）     1.00    1.66    2.15    2.77

绝缘介质（mm）   4.80    7.25    9.00    11.5

外导体（mm）     5.80    8.30    10.1    12.6

护套（mm）       7.20    10.3    12.2    15.0

重量（kg/km）     43      70      93      142

2 同轴电缆的分类及命名方式

    2.1 按照同轴电缆在CATV系统中的使用位置可分为3种类型

（1）干线电缆：

其绝缘外径一般为9 mm以上的粗电缆，要求损耗小，柔软性要求不高。

（2）支线电缆：

其绝缘外径一般为7 mm以上的中粗电缆，要求损耗较小，同时也要求一定的柔软性。

    （3）用户分配网电缆：

其绝缘外径一般为5 mm，损耗要求不是主要的，但要求良好的柔软性和室内统一协调性。

    2.2 命名方式

    为了便于大家从同轴电缆的型号大致看出其结构类型，下面给出我国电缆的统一型号编制方法以及代号含义，供大家参考。

同轴电缆的命名通常由4部分组成：

第一部分用英文字母，分别代表电缆的代号、芯线绝缘材料、护套材料和派生特性（见表2），第二、三、四部分均用数字表示，分别代表电缆的特性阻抗（Ω）、芯线绝缘外径（mm）和结构序号，例如“SYV-75-7-1”的含义是：

该电缆为同轴射频电缆，芯线绝缘材料为聚乙烯，护套材料为聚氯乙烯，电缆的特性阻抗为75 Ω，芯线绝缘外径为7 mm，结构序号为1。

3 同轴电缆的主要特性

    3.1 特性阻抗

    同轴电缆的主体是由内、外两导体构成的，对于导体中流动的电流存在着电阻与电感，对导体间的电压存在着电导与电容，这些特性是沿线路分布的，称为分布常数，若单位长度的电阻、电感、电导、电容分别以R、L、G、C表示，则其特性阻抗为：

    Z=R+jωlG+jωC（ω=2πf）

    显然，特性阻抗随f不同而不同。

如果我们假定内、外导体都是理想导体，即R和G忽略不计，则Z=L/C，特性阻抗与频率无关，完全取决于电缆的电感和电容，而电感和电容取决于导体材料、内外导体间的介质和内外导体直径，则

    Z=138ε×D/d（Ω）

    式中ε为绝缘体的相对介电常数，它随材料的种类和密度而不同，D为外导体内径，d为内导体外径。

    由于在制造中尺寸精度和介质材料纯度不均匀的影响，在有线电视系统中尽管要求使用的同轴电缆特性阻抗为75 Ω，但通常实际使用的同轴电缆的特性阻抗为（75±5）Ω。

因此，为防止产生信号能量反射，达到最好的传输效果，终端负载阻抗也应尽量等于电缆的特性阻抗。

    3.2 衰减特性

    同轴电缆的衰减特性通常用衰减常数来表示，即：

单位长度（如100 m）电缆对信号衰减的分贝数。

信号在同轴电缆里传输时的衰耗与同轴电缆的尺寸、介电常数、工作频率有关，相近的计算公式如下：

    A=3.56fZK+C

    式中f为传输信号频率，Z为特性阻抗，K是由内外导体直径、电导率和形状决定的常数，C项通常较小，工程计算中通常忽略。

由上式可见，衰减常数与信号的工作频率f的平均方根成正比，即频率越高，衰减常数越大，频率越低，衰减常数越小。

因此，损耗常数和频率的关系可按下列公式推算：

    A1/A2=f1/f2

    式中，A1为工作频率为f1时的衰减常数，A2为工作频率为f2时的衰减常数。

    3.3 电缆的使用期限

    任何电缆都有一定的寿命，电缆在使用一段时间后，由于材料老化，导体电阻变大，绝缘介质的漏电流增加，当电缆的衰减常数比标称值增加10%~15%时，该电缆就应该更新，一般电缆的寿命根据质量和使用场合的不同在7~20年之间。

表2我国电缆英文字母符号含义表

分类代号导体材料绝缘材料护套材料派生特性

符号意义     符号意义          符号意义       符号意义    符号意义

S同轴射频     T铜（省略）      Y聚乙烯        V聚氯乙烯      P屏蔽

SE对称射频    L铝              W稳定聚乙烯    Y聚乙烯         Z综合

SJ弹力射频    F氟塑料          F氟塑料        YY聚乙烯双护套

SG高压射频    YD发泡式聚乙烯   B玻璃丝编织    LY铝管聚乙烯双护套

SZ延迟射频    I聚乙烯空气绝缘  H橡套          IZ竹管式    

ST特性射频  D稳定聚乙烯空气绝缘 X橡皮         M棉纱编织

SS电视电缆    YK聚乙烯纵孔   VV聚氯乙烯双护套 C自承式

     3.4 温度系数

    温度系数表示温度变化对电缆特性的影响程度，温度升高，电缆的损耗增加，温度降低，电缆的损耗减少。

电缆衰减值的温度变化量大约为0.2% dB/℃，表明电缆衰减在原基础上变化0.2%，若温度变化为±25℃，则电缆的衰减量变化±5% dB。

假设某型号电缆长1 500 m，在20℃时，550 MHz信号，α