传声器的现状和发展分析

                       北京第七九七音响公司副总经理   华子兴

传声器俗称话筒，通常也叫麦克风（Microphone），是一种将声信号转变为电信号的换能器。传声器是录音棚、电影电视录音、音乐语言扩声和通信设备拾取语言信号必不可少的电声器件。

一．传声器的种类和常用的客观技术指标

目前市场上大量流行使用的传声器按换能形式可分为二大类：动圈式传声器和电容式传声器。

动圈式传声器是处在直流磁场间隙中的音圈与振膜连接在一起，当声波作用于振膜时，振膜带动处在磁间隙中的音圈作切割磁力线运动，在音圈二端产生与声波同规律的电动势，实现了声能—电能之间的转换。动圈传声器(图1)在我国自上世纪五十年代起能独立生产以来，在语言扩声、会议室录扩音、专门乐器声录音和歌唱领域起到了非常重要的作用。

电容传声器是在一种特殊的有机薄膜上蒸上一层很薄的金属作为一个电极（振膜），与称为后极板的另一极组成一个平板电容器。当振膜在声波作用下产生振动时，改变了二极之间的间隙，电容量就会发生变化。当电容器二极之间加一恒定直流电压时，振膜的振动使平板电容器的电容量发生变化，极板上的电荷量就会随之变化，变化的电荷流过外负载电阻，在电阻上就会产生一个与声波同规律的电压降，实现了声能—电能之间的转换。电容传声器按直流电压施加方式又可分为预极化电容传声器，也称为驻极体电容传声器（ECM）和后极化纯电容传声器。驻极体电容传声器又按驻极材料处在哪个位置分为背极驻极体传声器和薄膜驻极体传声器。由于电容传声器的振动部件是一非常薄的有机膜，所以，电容传声器性能一般都可以做得很好。电容传声器（图2）在我国自上世纪五十年代末制造出第一支电子管电容传声器以来，在录音棚、电影电视剧录音等专业录扩音中起到了非常重要的作用。

在整个音响系统中，传声器处于系统的第一环节，它是与前置放大器相连接的。描述传声器电声性能的客观主要指标有：

1.输出阻抗：单位为欧姆，以Ω表示。传声器的输出阻抗应该与前置放大器的输入阻抗相匹配。一般要求前置放大器的输入阻抗大于传声器输出阻抗的5倍以上。

2.灵敏度（级）：单位为  或为 为  )。灵敏度表示传声器在单位声压作用下的输出电压值。灵敏度一般采用1000Hz时的空载输出电压数值来表示。

3.灵敏度频率响应：表示灵敏度与频率之间关系的一条曲线。一般情况下，灵敏度频率响曲线越平坦、频带越宽传声器的性能就越好。

4.指向性特性：它是描述传声器接收来自不同角度声信号能力的特性。据此特性，也可反映传声器抑制环境噪声的能力。

5.失真限制下的最大声压级：这是对电容传声器讲的，电容传声器因为极头的电容量很小，内阻抗就非常大，必须加一个阻抗变换器将阻抗变小才能取到它的端电压。这个阻抗变换器总是要有失真的，在1000Hz时失真系数控制在1%情况时，阻抗变换器输出电压按灵敏度折算成相当于在多大声压的声波作用下传声器有此电压输出。

6.等效噪声级：阻抗变换器的固有电噪声，以灵敏度来折算成相当于多大声压声波作用下的输出电压值。对于高档专业录扩音场合，要求传声器的等效噪声级必须很低。

二．传声器的现状

近60年来，随着传声器设计制造技术的不断提高和使用场合的需求，各种新型传声器不断陆续诞生，我国传声器产品发生了翻天覆地的变化。

1.会议、语言扩声用传声器的小型化、微型化。上世纪五十年代，我国仿制的动圈 传声器是无方向的，当时由于材料和技术等原因，传声器体积较大。到六十年代末，自行设计了体积明显缩小、造型较好的动圈传声器，但方向性设计还不尽人意。到八十年代初，我国己能较为自如地设计单方向动圈传声器，频响也得到明显地拓宽。单方向动圈传声器被广泛应用在会议室作语言扩声用。直到九十年代中后期，国内重要的会议室内均还广泛使用这种单方向性的动圈传声器。随着驻极体传声器技术的发展，驻极体传声器体积小、频带宽等优点越来越被人们接受。至今，小型化的驻体极传声器己在会议室场合广泛被采纳，甚至在演讲台上放置一个隐敝的界面传声器；在演讲者领口上夹一个领夹式微型传声器，可以在演讲者面前看不到有传声器的踪影。而且，目前更多的新建会议室中采用了手拉手会议系统、智能控制系统等扩声系统，该类系统中几乎一律采用的是微型驻极体传声器。国庆五十周年庆祝大会江泽民总书记在天安门城楼上讲话时使用的是我们采用优秀单方向驻极体传声器极头自行设计的扩声用驻极体传声器（图3）（该传声器己被中国革命博物馆收藏）。该传声器无论是客观测试电声性能指标，还是在现场主观试听效果均超过了国外相应著名厂商的同类产品。近年来，语言扩声质量要求越来越高，小膜片纯电容传声器在语言扩声中又得到了应用，为国务院会议室专门设计的CR8116纯电容会议传声器（图4）具有微小型的新颖结构外观、超指向特性和高灵敏度、低失真、低噪声、宽频带和宽动态等特点，音质清晰明亮，得到了中央有关部门的充分肯定，目前己在许多高档会议室广泛地得到应用。在设计理念上，采用二个相同性能的单方向驻极体传声器极头以相隔一定距离，前后排列，使指向性变窄，成为超心型，以进一步达到抑制环境噪声、消除声反馈，这种新的设计技术的应用己越来越广泛。

2.电容传声器设计技术水平的不断提高，使我国电容传声器在国际市场中己占据一定的位置。在国庆十周年之际，我国曾研制成功第一支电子管电容传声器，但由于技术、材料和工艺等原因，电子管电容传声器不能实现产业化。文艺事业的发展，专业录音的需要，经过多年的攻克种种技术难关，到上世纪七十年代中期，我国研制出振膜直径为1.1英寸、采用场效应管（FET）作阻抗变换器的电容传声器。当时因生产量很少，要得到那怕是一支国产的电容传声器也是非带困难的。随着改革开放的深入和技术的进步，电容传声器零件加工水平得到提高，阻抗变换器性能指标和稳定性得到改善，电容传声器极头吸膜现象得到了克服。电容传声器除了满足国内各录音棚、电影电视剧录音及各类专业录扩音的需要外，开始走出国门，打入国际市场。目前，依据国外客商对外观和性能的要求，采用ODM形式，我们设计生产的电容传声器在国际音响界中高档领域内己占据相当的份额。北京七九七音响以ODM形式出口美国的电容传声器在2002年美国AES大展获得PAR优秀奖就可代表我国电容传声器目前的最高水平。

   为了迎合音响界客户对录音音质的追求，采用电子管作阻抗变换器的电子管电容传声器近年来得到重新振兴。电子管电容传声器低音浑厚、温暖柔和细腻的音色被众多国内外音响师所追求。电子管电容传声器目前除满足国内市场需求外，也在以ODM形式进入欧美市场，前景看好。

   近年来，电容传声器类型中出现单小膜片（  ）电容传声器，此类传声器通过声路设计，可实现指向性为园型、心型和超心型等特性。该类传声器具有频带宽、失真小和音质清晰自然等特点，除能满足一般录音棚、演播室、舞台演出录扩声外，更适合人声的录制和扩声，也适合如钹，钢琴等乐器声录制时作拾音用。

   双膜片电容传声器利用电路的组合，可实现指向特性从园型、心型、超心型到双向型连续变化的九种指向性特性，以满足在不同场合和环境条件下的录扩声需要。

   笔者曾参与上世纪九十年代中期组织的一次把国产的电容传声器与国外的同类产品在某专业录音棚中录制同样几种不同类型的声信号，再复制在双轨磁带上，用同一套音响设备和扬声器系统在试听间中作反复对照试听，结果国产的电容传声器音质与国外同类产品差异并不太大。

   电容传声器的另一分支—大膜片背极电容传声器的研制开发己进入产业化。由于大膜片背极驻极体电容传声器具有纯电容传声器相同的音质，又不需要专门提供极化电压，简化了电路，为此，大膜片背极电容传声器的研发一直是传声器生产厂商瞄准的方向。目前大膜片背极电容传声器的直径己初步形成如下尺寸系列：25.4mm、20mm、16mm和10mm等四种。部分大膜片电容传声器己得到国外著名配套客户的确认，以ODM形式开始批量供货。这些大膜片背极电容传声器的开发成功，将为国内外音响领域提供更多更好的中高档电容传声器。

3.在会议室、语言扩声场合动圈传声器份额减少的同时，在歌唱领域中动圈传声器仍然占据主导地位。此类动圈传声器具有超心型指向性特性和低频响应在近距离使用时灵敏度有提升（称为近讲效应）的特性，唱歌者一般将传声器挨近嘴巴，此时传声器拾取的歌声信号低频会得到加强，可重放出浑厚丰满的歌声。歌唱用动圈传声器换能极头的固定采用特殊设计的悬挂式，可使手持摩擦噪声和外界无关振动噪声减至最小；传声器还具有磁性开关，配有通断开关锁定板，以保证传声器工作状态的稳定。

专业无线传声器、节目主持人手持无线传声器的换能极头均为动圈换能极头，并具有上述歌唱传声器的指向性及低频提升特性。

    动圈传声器的磁路基本上都采用了高磁性能的Ne-Fe-B磁性材料，减轻了换能极头的重量，提高了灵敏度；振动系统采用复合结构，既可降低振动系统的谐频，同时又增强了振膜球顶部分的刚性，减小高频端的分割振动，使动圈传声器频率响应平滑和频响上下端都得到扩展。

   动圈传声器以它耐环境适应性强，与前置放大器衍接方便等优点在一般会议室的扩声，歌唱和卡拉OK场合的扩声等场合使用有很强的优势。目前国内每年要建设许多大小会议室，各种文娱设施中的卡拉OK厅、包间广泛存在，加上国外中档歌唱传声器需求量很大，所以动圈传声器还是具有广阔的市场。

4.由于各种乐器声的频谱分布非常广，要靠一支传声器将所有乐器的信号都能完美地录制下来似乎是不可能的。目前，我国传声器制造商依据各种乐器声信号的频谱分布状态，针对性地专门设计相应电声特性的传声器，并加以搭配组合，包装在一个箱内，成套出售。一般箱内配置有大膜片的动圈传声器，用来拾取如直立长筒鼓、响弦鼓等的中低频鼓乐声；箱内配置的小膜片电容传声器用来拾取如铙钹、钢琴、管弦乐器的中高频声。这种传声器组合的方式能全面地满足各专业半专业乐队录扩音的需要，使乐队获得最佳的录扩音效果。

5.我国目前己成为手机的生产大国，手机拥有量己据世界第一。经过多年的攻克奋斗，克服了种种技术难关，目前用作手机接收语言信号的驻极体传声器（ECM）体积己可做到 ×1.3，稳定性和一致性都己能满足手机产业的需要。国内各大ECM的制造商不仅能满足国内各手机主要商家的配套，同时以ODM形式出口国外，满足通信领域和视频电子类产品的配套需求。