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英国 QED 创世纪报告

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发表于 2017-1-7 13:45:45 | 显示全部楼层 |阅读模式
找到个报告,关于线材的,大家研究一下,大公司说方向性好象是没的,不大懂,附PDF原版。以下为翻译版。


内容




介绍

这一次谦逊的扬声器电缆近年来的重要性越来越高。以前几乎是一个事后,电缆现在是关键的高科技音频组件在自己的权利,虽然经常隐藏不必要的神秘和阴谋。

现在有广泛的差分电缆类型选择,设计以适应每一个需要。不幸的是,消费者现在被索赔和反索赔的令人眼花缭乱面对,把什么应该是一条直线FORW一个RD购买变成了一场噩梦的东西!这种情况没有得到一些营销部门经常使用的神秘主义和伪科学的帮助。

本技术指南是一个深入的科学研究的总结,由QED进行的测量和听力测试进入扬声器电缆效应。我们的目标是基于这些调查的结果开发新系列的高性能电缆,并且直接开发了当前的QED扬声器电缆。我们学到了许多教训,这也影响了我们的互连电缆设计。

听力课程是至关重要的:QED工程师都知道,测量不是整个故事。这将是诱人的声称,他们告诉你一切,但显然不是这样。另一方面,如果任何电缆由于插入在放大器和扬声器之间而引入可测量的误差和失真,则显然不能精确地再现音乐。

QED认为电缆应该尽可能准确,透明和中性,并且正是凭借这一信念,我们的电缆开发是基于Genesis和详尽的收听评估指导。


电缆的作用
乍看起来,扬声器电缆的作用看起来相当不起眼,简单地在放大器和扬声器之间传递信号。然而,在实践中,大多数听众可以很容易地看出电缆性能的差异 - 尽管一些顽固者仍然否认甚至可能性。显然,在电缆设计和结构中存在影响声音质量的因素。

铭记任何组件都可以通过它的模拟信号提高(但只能改变和降低它)任何喇叭线的最终作用,应明确是无损耗放大器和扬声器之间的信号传输能量。


评估依据



因为扬声器电缆是系统内的链路,所以其评估必须在其两个合作伙伴 - 放大器和扬声器的上下文中考虑。扬声器连接电缆实际上是放大器电路的延伸 - 相当于向其输出添加额外的部件,具有以下电气特性:



电阻(R),电容(C),电感(L)和电导(G)。


大多数功率放大器是通过将其输出信号与其输入进行比较来实现保真度的放大装置。这称为“负反馈”或NFB。出现在一个NFB放大器的输出任何误差被有效地通过在其自己的输入自动应用相对误差放大器校正。如可以从图1图中可以看出,一个NFB放大器只能试图纠正出现在反馈的点的误差。由于电缆的影响的错误的扬声器输入保持未校正:电缆超出其管辖权。

一些NFB放大器被设计为从扬声器端子接收它们的反馈以试图抵消电缆效应,尽管这种类型的配置是非常罕见的。因此,电缆性能的一个客观评估是将其输入(在放大器输出处)与其输出(在扬声器输入处)进行比较。任何差异等于信号的劣化。


对系统性能的真正影响


用于描述电缆的主观效果的术语,范围从正的,如; 例如“粒状”,“大声”,“向前”,“twangy”和“涂抹”的负面评论,“透明”,“相干”,“紧张”,“详细”和“节奏” 我们的Genesis研究表明,其中一些可以通过分析电气测量来解释。测试了涵盖范围广泛的价格,技术和营销声明的电缆样本,每个样本测量驱动真正的扬声器负载。


图2所示的两个曲线图。2。3 a频率响应。上部曲线在放大器的输出处获取,下部曲线在电缆(在扬声器的输入端子处)之后测量。两种电缆类型之间的性能存在明显差异。

图2中的两条曲线中较低的一条。图2是用于非常低的回路电阻带状电缆(在我们的测试中的样品10),而图2。图3示出了双绞实芯电缆(样品7)的效果。曲线中的波纹是由于扬声器系统在音频带宽内的负载阻抗的变化,影响在不同频率的电缆阻抗上“下降”的电压。


电缆中的损耗实际上是图2中的上曲线和下曲线之间的差。2。显然,由于图3所示的实芯,存在更大的损耗。3,由于其较大的直流电阻。这不仅仅是学术上的,因为扬声器的总体频率响应将由这些变化(在图3的200Hz处高达-0.8dB)来改变。在两条曲线中示出的结果响应是使用稳态正弦波输入信号的低音反射(端口)扬声器系统的典型结果。实际信号是非正弦的(同时包括许多频率),并且由扬声器呈现的负载将是复杂的(复杂的意思是电流和电压不总是精确地在步进或同相)。因此,当播放音乐时,将通过检查这些稳态曲线首先推断出在电缆上存在大得多的动态幅度损失。

鉴于这一明确的证据表明,低电阻对于确保现实世界扬声器的最平坦可能的频率响应是必要的,令人惊讶的是,已经存在从低电阻电缆到更高电阻实芯类型的趋势。制造商的销售材料中引用的主要原因之一是由于使用低横截面积的实心芯电缆而获得的所称的表皮效应的减少。


皮肤效应
皮肤效应是通常与高频传输线相关的现象。当交流电流流过导体时,由于导体内的变化的磁通量而感生电动势(EMF)。这导致在导体的中心处的电流密度与在外表面附近的电流密度相比减小。实际上,电流流过的区域减小,其中电流从芯转移。趋肤效应的结果是在非常高的频率下电缆阻抗的增加,这是由于收缩的有效传导面积增加了总阻抗。

(好奇地,不同于电感,趋肤效应不引入相移,但是确实引起电缆中的功率损耗增加)。


在射频应用中(在音频范围以上的方式),趋肤效应可能是一个严重的问题,通过镀银克服,以减少表面处的电阻,其中大量的高频电流流动。在音频电缆中,趋肤效应值得处理的假设导致具有单股直径等于或小于有效信号穿透深度(电流密度降低到其正常值的63%的深度)的两倍的扬声器电缆,在一些高音频。

这个想法是,电缆将在降低电流密度模式下在所有频率下工作。通过这样做,皮肤效应的症状被淹没(虽然它没有被殴打),而电缆的总阻抗已经在所有频率上增加。

关于“皮肤效应”的可听性,肯定有很多争论,大多数工程师质疑它在音频频率上的存在。为了客观地评估其大小,我们选择了四个扬声器电缆样本用于高频相移的比较测量。其中两个是大直径多股电缆,两个是低截面积“低皮肤效应”类型。


最初,测量电阻,电感,电容和电导的基本特性(称为集总参数)。然后这些图用于计算在驱动负载时相移的理论预测。重要的是要记住,这些理论数据没有考虑趋肤效应,并且纯粹基于集总参数。结果示于图1。4。

然后测量每个电缆样品的实际相移到相同值负载中,并且结果显示在图3中。与人们可能期望的如果趋肤效应显着的情况相反,在实际值和预测值之间存在非常紧密的相关性。只有在80kHz以上,在多股电缆中才有明显的偏差(如果在100kHz时2%可以被认为是显着的!)。

促成这些差异的两个现象是趋肤效应和可能的邻近效应。后者是在平行导体的内表面上的电流密度的增加,并且对于紧密间隔的带状导体是最尖锐的。有趣的是,相移的测量值通常低于理论预测,因为趋肤效应本质上是电阻性的,增加了电缆的AC阻抗而不引入其自身的相移。奇怪的是,趋肤效应通过抵消电缆的感抗实际上减少了相移。(那些希望进一步学习的人参考关于AC相量理论的教科书)。

注意该电缆样品7图。4 和 5 显示出下层相移比其它简单地由于其较低的电感。


感应效应


对于多个测试电缆,感抗对AC信号相移的影响如图1和图2所示。电感越高,其对相移的影响越大。检查每个电缆样品的几何形状揭示了大多数多股电缆本质上是感应的。
电缆的电感取决于导体的面积,它们的相对间距和周围介质的导磁率常数。(高磁导率材料,例如铁和铁氧体用于增加电感,例如在绕线电感器中)。


在电缆中,导体间距越宽,电感越大。许多多绞线扬声器电缆可用的导体间隔很宽,有些是导体直径的三倍以上,导致更高的电感值。
平均我们的样品的感应效应给出0.42度每米的有效相移。因此,对于10米长度,这将给出4.2度的相移。在实践中,电缆电感与放大器中的输出电感器(内置以提高放大器的高频稳定性)串联(因此),因此通过电缆有效地增加了整体放大器电感。



相移的可能性
目前,频率相关相移的绝对可听度是相对未知的,尽管表现出较差相位响应的放大器经常被批评为“粒状的”。令人惊讶的是,很少提及放大器相移,但在商业设计中在20kHz下测量超过15度并不罕见。


由于电感和电容的峰值


电感的另一个影响是高频振幅损失,由于在高频(电感电抗,XL随频率上升)的电缆阻抗的增加。因此,随着频率上升,在扬声器端子处剩余的信号较少。

有趣的是,由于放大器的输出,高电缆电感也可能导致扬声器端子电压的输出上升!这是由(电容负载)电感和电容电抗以及产生阻尼谐振的电阻之间的复杂相互作用引起的。这可能是静电扬声器的问题,其表示比常规动圈式扬声器更高的电容负载。

谐振峰值的示例如图1所示。8,显示原始放大器输出。这里,当与放大器自身的滚降结合时,电缆在高频处的增加的阻抗在信号电平上产生相当大的损失。


电介质


扬声器电缆导体包覆有绝缘,也称为电介质,以防止短路。这不可避免地引入额外的损耗,因为所有电介质吸收一些能量。介电损耗有时被称为损耗因子或Tanδ(几乎与功率因数相同),并且其随频率增加。作为一般指导,在给定频率下的损耗因数越高,电介质内的功率损耗越大。我们的电缆选择样品的耗散测量选择如图1所示。它显示出惊人的广泛的结果。


所有电介质也具有称为介电常数的性质。最低介电常数电介质(来自真空的部分)是空气,这引入任何实际材料的最低损耗。介电常数越大,损耗越大,电容也越高。这是因为介电常数是电介质容许建立电场的容易程度的量度,这是电容效应的原因。

相反,电介质的介电常数(越接近真空)越低,损耗和电容都越低。如果将真空取为1.0,则对于任何电介质产生介电常数Er。空气达到1.0006,根据所有实际意图和目的,真空与真空基本相同。

几种流行的扬声器电缆绝缘体的介电常数(Er)和损耗(Tan?)如下所示:

绝缘子约10kHz处的Tan?
聚氯乙烯(PVC)4.0-8.00.01?0.05
聚乙烯(PE)2.60.0002
聚丙烯(PP)2.250.0004
聚四氟乙烯(PTFE)2.10.002
空气(供参考)1.0006几乎0
真空(参考)1.00000

电容也由导体的间距和直径决定。给定电介质中的任何两个导体之间的间隙越大,电容越小(电感的相反情况)。快速查看上表应该非常明显的是,当使用质量差的电介质时,设计具有低电感和电容的电缆是特别困难的。
大多数低价电缆和我们的样品中的许多电缆使用PVC电介质,这导致固有地更大的电容和介电损耗。无论使用导体间距和直径,这种电缆都具有明显的缺点,具有更大的电容或电感(或两者)。


电缆电导
影响电缆性能并且与介电损耗相关的电介质的另一个质量是电导(G)。电导是两个导体彼此绝缘的程度的量度。电导(G)越低,绝缘电阻(Rp)越大。较高质量的电介质本质上是更好的绝缘体,因为当施加信号时,在材料内携带电流的“自由”电子较少。


电容的影响
从理论上讲,电缆电容对系统性能的影响很小,因为电缆是由非常低的源阻抗驱动的,对于大多数功率放大器来说通常是几分之一欧姆。虽然当连接到该阻抗时电容形成低通滤波器,但是其对频率响应的影响通常很小。更隐蔽地,扬声器电缆中的过大的电缆电容可以指示差的电介质质量和高的介电损耗。


一些深奥电缆使用多个单独绝缘的平行电线来形成两个导体。对于某些几何形状和低级材料,这可能导致电容上升到高水平。在我们的测试组中的一个这样的样本具有大约137??5pF的并联电容,与10米长度的500pF的平均样本电容相比。

扬声器电缆要考虑的另一个因素是放大器稳定性。在某些情况下,输出端有一点额外的电容会使放大器振荡,过热甚至自毁。或者它可能在操作期间在高无线电频率下瞬间振荡,并且没有显示明显的症状。良好设计的放大器通常具有良好的增益/相位裕度,这确保由于增加的电容而导致的小的额外相移不会引起这样的问题。不幸的是,一些商业设计对于无条件稳定性没有足够的增益/相位裕度,并且这些会导致长度较长的较高电容电缆的问题。具有讽刺意味的是,对于高电容电缆,电感可能较低,导致稳定性余量的进一步降低。即使不是向外不稳定,声音质量也会受到影响,由于放大器处于不稳定的边缘,声音质量会变得粗糙和前向声音。图。图10示出了由于高电容电缆作为“快速”方波信号上的振铃的不稳定性。


电容与电感
使用给定电介质中的单对导体,减小它们的间隔减小了电感并且提高了电容,而增加它们的间隔具有相反的效果。因此,通常假设不可能克服这种趋势并且减小电感而不增加电容。事实上,它几乎已经嵌入音乐民俗法。然而,即使具有类似的总导体横截面积(因此类似的直流电阻),在不同导体布局之间进行的比较显示,即使使用相同的电介质材料,也可以简单地通过重新布置导体(见表1)。

这些是对Genesis研究出来的电缆进行的测试的结果,并且示出了说明几何的深远影响。电阻,电感和电容均使用标准Qudos和Profile 8测量。标准Qudos是两个79 / 0.2的布线图。轮廓8是8个平行布局的19 / 0.2的束。横截面和因此的直流电阻大致相同。在这两种情况下都使用LDPE绝缘。因此,电感和电容的任何差异都是由几何引起的。

Qudos轮廓8(内/外)配置文件8(左/右)
C(pF / m)35.637.221.3
环路L(μH/ m)0.550.390.54
环路R(mOhms / m)14.015.015.0
Z o(Ohms / m)118.5104.7159.6
表格1

配置文件8可以以多种方式配置。表1示出了内部四个和外部四个用作一对,并且左四和右四用作一对的结果。与标准Qudos相比,使用内部和外部连接的Profile 8显示出电感的显着减小,实际上电容略微减小,这与经常引用的“经验法则”相悖。相反,左/右配置给出与Qudos相似的电感,但电容几乎减半。感兴趣的是,几何形状也影响所示的特性阻抗,尽管这只是学术上的兴趣。


声串扰


当使用某些扬声器电缆时,听者经常注意到的一个主观效果是声场宽度的增加。乍一看,考虑到立体声通道之间的高电隔离,很难看到这是如何发生的。我们认为一种解释可能是通过扬声器本身在左右声道之间存在声耦合。理想情况下,左扬声器只能使用左声道信号振动,反之亦然。



放大器的每个通道理想地向其自己的扬声器施加电磁断开,从而防止其被来自另一个的空气波移动。由于其非常低的源电阻,但是在使用低电阻电缆时,它应该实现这种断开或阻尼。练习电缆电阻介入,增加扬声器“看到”的源阻抗,减少阻尼。因此,每个扬声器可以与来自另一个扬声器的(延迟的)输出同步地振动,伴随着声场的随后的变窄。如果这是真的,低电阻电缆将给予更宽的音场。

虽然看起来很牵强,但是扬声器端子电压的测量 图11和12仅显示了这种效果。用“X”标记的峰值是由非驱动扬声器的振动膜响应于馈送到其它通道扬声器的测试音调的运动产生的信号的振幅。使用图1所示的低电阻电缆,500Hz端电压降低约10dB。12。


瞬态性能

如前所述,扬声器通常是非常复杂的电负载,其产生反馈到放大器(也称为反EMF)的电压(由于来自外部的声音和存储在内部的能量)。这可以如在最后一节中讨论的那样发生,或者当扬声器将“振铃”时经受信号幅度的突然改变,从而当没有输入时产生输出。振铃量取决于放大器和电缆的“阻尼”结合能力,并控制不需要的振荡。清楚地示于图1。13是放大器的输出和扬声器端子处的电压。


在紧接着2.4ms之后,当放大器输出下降到零时,扬声器电压继续负向,然后在稳定之前上升并“正向过冲”。这会阻止不必要的隔膜移动。如图所示。图14是具有较低电阻电缆的相同扬声器:测量的改进是清楚的。电缆电感也增加了放大器和扬声器之间的总阻抗,我们的测量显示这对瞬态性能有进一步的有害影响。扬声器的复杂机械/电气系统在整个频率范围内尽可能低阻抗地工作,而不是仅仅在锥形运动由直流电阻控制的低频下,效果最好。


电缆 - 引起的失真


扬声器电缆以几种方式将扬声器与放大器电气地隔开,如我们所发现的,具有DC电阻损坏频率响应,阻尼和分离。此外,测量扬声器输入端子处的失真显示出比在放大器输出处显着更高的数字(特别是二次谐波)。



我们发现质量的恶化(和对原始的保真度)很大程度上取决于电缆的直流电阻和扬声器类型。如图1所示。图15和16是二次谐波与频率的曲线图。每种情况下的顶部迹线示出了扬声器处的失真,而底部迹线示出了放大器的输出。。15(高电阻电缆(0.065欧姆每米),失真大约是图16中的低电阻(0.004欧姆每米)电缆的三倍。


相反,图17示出了使用相同电缆的不同扬声器负载的效果。注意,电缆本身不会引起失真(其直流电阻基本上是线性的),而是其存在防止放大器的反馈精确地校正由扬声器系统内的非线性产生的失真。

将放大器直接连接到扬声器显示失真准确地校正到放大器无负载条件的一小部分内。需要进一步研究,但似乎低频失真部分地受到扬声器箱的谐振频率的影响。
此外,中频和高频失真数字由于电缆电感的增加而明显恶化,这增加了电缆阻抗,从而降低了放大器和电缆在扬声器上的阻尼效应。


多股线VS单芯线失真


存在这样的观点,即由于电子在电缆内的股线之间的电流跳跃,因此多股电缆引入“二极管”效应,并且因此当电子从一端和另一端行进时,在股线之间交叉非常多的金属/氧化物/金属结。(这有时被称为由于在高频下将电流推向表面的“趋肤效应”引起或恶化)。


假设电流会跳跃(没有证据表明这一点,但是,我们发现,皮肤效应似乎不会是一个显着的影响),我们通过一条链放置信号,并测量差分线的结果。即使使用音频精度AP1下降到最低水平,与使用所有链相比,也不会发生失真增加(参见图18)。这显示了两种情况 - 如此接近,他们可以很容易地重复测试相同的测量。在这种情况下,这是一个没有证明的情况。看来串间二极管不存在,或者它们被通过在电缆长度上压在一起的许多良好导体短路。


特性阻抗
这个术语有时与音频电缆有关,虽然它主要与传输线有关。特性阻抗对于确定高频传输线的正确负载和源阻抗是至关重要的,以防止产生不想要的反射和驻波。为了正确工作,传输线必须在两端由等于特性阻抗的电阻负载端接。

扬声器电缆不是传输线,因为最长的只是最高音频频率的波长的一部分。在任何情况下,即使它们是,它们不能以正确的阻抗在两端终止(8欧姆源阻抗将破坏阻尼,同时严重损害频率响应和失真)。


方向性
测试样品中的电缆不对称性的测量,其中一些由其制造商定向标记,显示几乎没有暗示方向性的存在。盲听测试还表明,听者不能区分电缆方向。另一方面,电缆的铺设对性能具有可测量的影响,因此为了可靠,任何听音或测量测试将需要对于每个方向的相同电缆定位。


结论
虽然总有人对扬声器电缆的重要性持怀疑态度,但我们的研究结果清楚地表明,根据所使用的扬声器电缆,系统性能可能会提高或降低。分析编译数据显示声音质量和测量性能之间存在相当程度的相关性。

研究结果可概括如下:


直流电阻


如果要获得高声音性能,低电缆电阻是至关重要的,但这不应以牺牲其他关键参数为代价来实现。高电缆电阻导致几种不期望的后果:频率响应畸变,受损的瞬态响应,增加的感应失真和降低的通道间分离。

所有表现出高电阻的电缆在这些区域测得很差。主观上,他们的表现高度依赖于合作的扬声器。这些电缆提供的前向中频与其精细形状的频率响应密切相关。高电缆电阻还降低了重音乐的动态冲击。

2.电感


电缆电感是高频衰减和相移的主要原因。电感会导致阻抗随频率上升,从而导致扬声器端子上非常高的频率范围衰减,有时甚至会出现峰值。此外,电感增加了扬声器端子处的失真,并降低了扬声器的总体瞬态响应。因此,需要低电感以实现平坦的频率和相位特性,低失真和来自扬声器的良好的瞬态响应。

3.皮肤效应


当考虑具有适度横截面积的电缆时,皮肤效应显示出较小的重要性。具有较大导体的电缆,尽管表现出较大的趋肤效应,但也倾向于更为感性,这导致较高的高频信号损失。

只有在远高于音频范围的频率处,皮肤效应增加到可以被认为是显着的点。尽管高横截面的AC阻抗的百分比上升是导体将大于低横截面积导体的百分比上升,但其有效AC阻抗(和DC电阻)仍将较低。皮肤效应还具有降低由高频下电缆电感引起的相移水平的意想不到的副作用。

4.绝缘质量


耗散因子证明是声音质量的非常强的指示器。大多数更好的探测电缆使用优良的电介质材料:聚氯乙烯绝缘电缆给出最差的声音质量。对于介电损耗测量不佳的电缆看起来不太能揭示细微的细节,损失了由具有优良电介质的更好的电缆显示的一些气氛。

5.性能一致性


扬声器电缆与放大器和扬声器相互作用。因此,一些电缆在不同的系统中给出不同的结果。那些最一致的是具有最小电感,电容和电阻的那些。除非放大器依赖于电感来保持稳定性,否则保持扬声器电缆尽可能短以优化性能。最好避免高电缆电容,因为它可能导致放大器不稳定,这会损坏声音质量并降低放大器的可靠性。

6.方向性


尽管制造商定向标记电缆的趋势增加,但在受控条件下没有发现支持扬声器电缆是定向的概念的证据。另一方面,发现仅仅敷设不同的电缆可能影响电感和电容。

7.实芯与绞线


最近,实心导体的普及程度增加,因为如果足够薄,固体导体在高频和低频时的损耗变化比较厚的绞合导体小。我们的研究结果表明,更有可能是许多实心电缆的绝缘和几何形状,这些电缆通常比绞线导体具有更高的性能。在任何情况下,简单地并联导体,无论是实心还是绞合,都会降低电感,其影响远大于趋肤效应。

测试的绞合电缆具有比其通常使用单独绝缘的导线(给出较低的电感)和较高质量的电介质(给出较低的泄漏损耗)的许多实心芯对应物更高的电感和泄漏。没有发现任何证据支持流行的理论,绞合电缆遭受由于二极管效应之间的扭曲,所以这似乎是一个红色的鲱鱼。

冶金


使用高纯度铜(> 99.99%纯度)的电缆的导电性略好。用镀银铜和纯银导体发现对导电性的更大改进。通常,在这组电缆中,在确定电缆声波性能时,几何形状和介电材料比导体冶金学更重要。


创世记 - 结果
如(1,2,3,4和5)所概述的,最准确和一致的扬声器电缆将具有最小的DC电阻,电感和电容以及低介电损耗。我们的所有研究结果证实了这个简单的结论。设计具有小横截面的导体试图避免皮肤效应(这在音频频率下不是问题)具有较高的直流电阻,具有明显的有害后果。

通过Genesis,QED的工程师克服了过度简化的“电容与电容相关的规则”。通过选择合适的高质量绝缘材料(低密度聚乙烯)减小了电容和介电损耗。此外,最小化绝缘壁厚度和设计窄腹板(与机械完整性一致),空气与固体电介质的比率已经得到改善,因此进一步减小了电容和介电损耗。通过最佳地定向多个并联的绞合导体,QED已经能够将电感和电容都减小到低于由单对相同的DC电阻预测的电感和电容。使用具有良好总截面的绞合导体使直流电阻保持低。结果是一系列低损耗透声扬声器电缆具有卓越的性能。绝缘和声音质量之间的相关性也影响QED的互连的设计,其使用发泡LDPE增加空气/固体介电比和最大化声音质量。








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发表于 2017-1-7 16:09:09 | 显示全部楼层
有没有人话版?
喜欢音乐,追求音质,广交烧友,分享经验。快乐并痛苦着追求自己心中的好声音。。anson_lgx。。

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 楼主| 发表于 2017-1-8 18:14:36 | 显示全部楼层

没,只有翻鬼佬版同原版。
所以发来研究下

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发表于 2017-1-9 09:05:55 | 显示全部楼层
学习看看。

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发表于 2017-8-18 11:53:37 来自手机 | 显示全部楼层
值得学习的!值得学习

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 楼主| 发表于 2020-5-23 13:45:01 | 显示全部楼层
好久没看过,发觉出了创世纪报告 2了,转上来大家研究,翻译是用百度翻译,估计不准确,请自行下原文件去翻译。


前言
1995年我们发表了《创世记》关于扬声器的报道
电缆设计。在那份文件中我们设计了
经过科学证明的校长
那是12年前的事了。这种长寿是毫不含糊的
对原作质量和深度的认可
科学研究。创世纪的报告
我们所有后续工作的基础
扬声器电缆设计,从QED原件到
剖面图,SA-XT,X-管,当然还有创世纪。
创世记2拥抱现代视听和数字世界
现在所有的人都住了。它解释了
适用于模拟电缆设计同样适用于
这个新的数字时代。
我相信这会使阅读变得有趣。
鲍布·亚布拉罕
联合创始人QED
2007年8月



创世纪报告二

介绍

全世界的影音爱好者们仍在争论有线电视的设计
最好的表演。
QED是这一领域公认的市场领导者,凭借其出色的表现赢得了许多令人垂涎的奖项
音频和A/V电缆产品。成功的关键在于运用强有力的工程原理,
再加上我们自己和竞争对手产品的广泛测试和测量。
在本报告中,我们将访问QED在1995年最初的“创世报告”中所涵盖的一些领域,以及
更详细地研究电缆工作原理。包括各种
与信号传输相关的基础知识,在科学上很有吸引力,对开发
无论是声音还是视觉,电缆都有更好的表现。



有线电视的角色


理想情况下,每条电缆都应在两个分量之间传输一个信号,且损耗和失真为零。然而,
在“真实”世界中,这是不可能的,因为信号中会发生细微的变化,这很容易导致
声音和视频质量的感知变化。变化的程度直接由
所用电缆的设计。
最大限度地提高“真实”电缆性能需要了解信号传输过程
以及可用的工程工具,以确保信号到达的最佳状态。



一些理论和有趣的事实

电缆在结构和操作上似乎都是非常简单的部件。然而,一旦你
在表面下冒险,事情变得有趣多了。
导体:
铜等金属导体工作得很好。这是因为它们的结构支持大量
自由电子,它不会被锁在铜的原子结构中,因此可以自由移动。
金属导体由金属离子组成,金属离子按规则排列,称为自由晶格
电子在离子间的空间运动。自由电子的运动是随机的,而且很快,
但净效应是零电流。由于热能,自由电子随机移动
在原子间跳跃。只有1立方厘米的空间里有大量的自由电子可以移动
大约有8.47x1022个电子。当金属导体上存在电位差时
当电流流动时,电子的漂移速度取决于电流、导体的尺寸和类型。
导体的电阻是由于自由电子和金属离子之间的碰撞,其中
电子所拥有的动能的一部分被转移到离子上。这导致晶格振动,
把电能转换成热能。
特别是铜是一种优良的导体,它有很高的导电率,因为它的最外层电子
有一个基本自由的平均路径,碰撞之间大约有100个原子间距。的电阻率
导体与平均自由程成反比。
银的电阻率最低,铜和金紧随其后。铜要丰富得多
因此比银更广泛地使用。
不幸的是,所有的金属导体都有电阻,它反对电子的运动
把一些可用的能量作为热量散发出去。包括电阻对系统性能的影响
在1995年Genesis关于扬声器电缆的报告中广泛使用,但同样适用于视频电缆(例如
用于HDMI传输的电缆),其中电缆电阻将显著影响其传输能力
远距离的高频信号。


qed.jpg
钥匙
n=自由电子密度
e=电子的电荷
me=电子质量
vms=电子的均方根速度
y=平均自由程长度



导体的典型电阻率()值为:
铝26.5
黄铜64.0
铜17.1
黄金22.1
铁96.1
镍69.3
铂金105.0
银15.9
焊料150.0
锌59.0


超导体:
超导体是没有电阻和零损耗导电的导体,
因此,一旦电流开始在超导环中流动,它将永远这样做。
超导体也是完全抗磁性的(即它们排斥磁场);这种性质是
发现于1933年,被命名为迈斯纳效应。
使用超导体的困难在于材料超低的温度
行为。在写这篇文章的时候,有史以来最高临界温度的超导体是
汞钡铊氧化铜,其临界温度为139摄氏度(-210华氏度或-134摄氏度)。
所以看起来我们要等一段时间,直到一条可行的超导电缆在室温下工作。
尽管如此强调金属导体,人们可能会认为它们能做所有的工作,但这真的是
这个案子?


信号如何传输,速度如何?

人们需要问的第一个问题是“信号如何从电缆的一端传输到
其他的?“很容易想象,电缆发送端的自由电子在
高速到达接收端。在你测量电子的速度之前,这似乎是合理的
在导体中运动,这个速度叫做漂移速度。
对于一米长的互连,自由电子从一端移动到
其他。这是一个重要的时刻,显然我们不会等那么久音乐或视频出现,所以
必须出现另一个传输机制。
谢天谢地是苏格兰数学家
理论物理学家詹姆斯·麦克斯韦
(1832-1879)通过他的作品提供了答案
关于电磁波。信号确实
以电磁波的形式沿电缆向下传播
这个波确实以很高的速度传播。
如果金属导体是完美的
能量会从
电磁铁中的另一条电缆

导体周围的磁场。

图1导体对周围的EH场图

图1导体对周围的EH场图



一些理论和有趣的事实(续)

英国物理学家约翰亨利·波因廷(1852-1914)描述的能量流矢量表明
考虑能量守恒,导出了能量流及其大小。也就是说,总能量
这个系统是恒定的,磁场不起作用。


qed2.jpg

电磁波由电场和磁场组成,它们在空间上相互成直角
另一个是沿着电缆轴线的能量流或功率流(图2)。
此外,电磁波理论表明
当配置导体对时
大部分能量将在太空中传播
导体之间(图1)。
这些基本原则适用于所有类型的
信号传输,无论是低频音频还是
高频视频,数字或模拟,甚至交流
全国电网的输电干线
信号能量在
导体和自由电子只携带
沿着电缆传输的能量的一小部分。


图2磁场和电场对准

图2磁场和电场对准

图2磁场和电场对准



电介质的重要性:
一旦了解到导体周围的空间携带着信号能量,很明显
空间材料是电缆设计的重要组成部分。
导体周围的介电空间对电磁波的传播有直接影响
沿着电缆波动,特别是在速度、能量储存和能量损失方面。介电损耗
随频率线性增加,能量以热的形式耗散。信号的速度
传播(v)可以表示为:


qed4.jpg

在这一点上,有趣的是,看看介电损耗的机制。在不导电的情况下
电介质电子被束缚在原子上;然而当存在电场时
当带负电荷的电子被正导体吸引时,电子就会扭曲。
这些电子的运动需要来自信号的能量,信号最终作为热量在内部耗散
电介质。电介质越好,原子(不是电子)就越容易移动,产生的损耗就越低。



电磁场和更多电阻:

与电场不同的是,磁场确实是从导体内部辐射出来的,在
导体介电边界(图3)。
我们知道
导体辐射一定距离,这意味着
物体和材料(电介质除外)
也存在于电场和磁场中
对传播和功率损耗有直接影响
信号的。
在这一点上也值得考虑的是
由于
电缆,导致损耗能量场在
铜导体。重要的是这种能量传播
以比外部磁场慢得多的速度穿过铜,并且取决于
信号。电磁场通过不良导体的速度最快,这就是为什么无线电信号在
光速通过外层空间的速度。随着电导率的增加,信号的速度降低。如果
导体是完美的(没有损耗),当它到达
导体表面。金属的折射率和玻璃一样。
在现实世界中,大部分外场都是反射的,但只有一小部分穿透
不完全导体,其衰减很快。有一个特征穿透距离,即
通常称为皮肤深度。
贯入深度定义为:

qed5.jpg

因此,有必要减小导体区域的磁场变化,以确保
电流保持在所有频率,否则导体内的变化磁场模式就像
选择性过滤器。(1995年创世纪报告中的测试结果仍然正确,但是
需要考虑低电阻电缆的表皮深度,因为它是用于Genesis扬声器电缆的设计)
信号在导体中的传播速度也取决于传输频率;以及
频率越高,传输越快,频率越低,传输越慢。
这些因素有助于QED开发其X-TubeTM技术,其中考虑到
在确保导线不受宽导线影响的同时,将电阻最小化的要求
电磁场穿透力的变化。(结果是一个干净的动态声音)
同样重要的是要注意,当电缆的负面影响在很大程度上没有被注意到时,它们的性能是
使用传统测试技术(如正弦测试音调)测量。瞬态响应测试
更具启发性,并被用于测试扬声器电缆的原始创世报告。这种技术可以
同样适用于低电平信号电缆,以客观评估性能。


电缆及其特性阻抗的重要性

这个领域经常被误解。对于短距离传输的低频音频信号(20Hz至20kHz)
距离,电缆的特性阻抗实际上对
发射机(放大器)和接收机(扬声器),因此在扬声器电缆中不考虑
设计。然而,一旦电磁波的波长沿着电缆传播,
变得比电缆的长度短。设计一种携带射频的高性能电缆
因此(射频)视频信号需要相当小心,以确保信号能量不会丢失。
特性阻抗不是恒定的,它取决于被传输信号的频率。
在低频时,电缆电阻(R)和电导(G)决定了阻抗,而在高频时
频率是电感(L)和电容(C)。
特性阻抗(Zo)的一般方程表示为:


qed6.jpg
特性阻抗由电缆导体的物理尺寸决定
介质的间距和相对介电常数
理想情况下,电缆应将电磁波能量传输到接收器中,而无需任何波
能量被反射回来。如果波被反射,它将沿着电缆返回并干扰
输入信号。使用“时间”很容易观察到特性阻抗不匹配的影响
域反射计(TDR)用于确定电缆的制造和设计
阻抗匹配的是连接器(图4)。实际上一个很短的能量脉冲
有线电视。阻抗的任何变化都会导致电磁波能量被反射回来。如果电缆是
没有结束几乎所有的能量都被反射回来

当设计与高
频率信号连接器阻抗为
关键。同时开发QED‘TTV’系列
空中电缆,TDR分析显示
名为“高端”的连接器没有正确的
特性阻抗。这会导致高水平
能量被反射回源头。什么时候?
信号电平特别低,就像
天线馈送,结果是图像质量差
频道列表上的电台更少!

qed7.jpg
脉搏-
大反射
(错误终止
阻抗)


脉搏-
几乎没有反射
(密切匹配
电缆终端
阻抗

图4显示能量反射的TDR显示器


导体化学

导体化学对建立高导电性是非常重要的。出席
硅、镁、磷等元素都会降低电导率。最多的
广泛使用的铜是电解触控螺距(ETP)铜,它由极高纯度的金属组成
氧含量在100-650ppm之间(百万分之一)。氧被用作合金元素,而且
作为与铜中大部分杂质反应的清除剂。向ETP中加入约0.02%的氧气
铜增加了它的导电性。无氧铜的生产主要是因为它能被热处理
无脆化,便于焊接和钎焊时使用。这个词的缩写,无氧
高导电性无氧铜™ 是菲尔普斯道奇特种铜制品公司的注册商标。
OFHC是一种高度精炼的铜,几乎不含氧或其他杂质。证实
无氧高导电性铜至少含有99.99%的铜,是世界上最纯净的金属
常用。IACS(国际退火铜标准)给出了
导电性。ETP铜通常在100-101.5%IACS范围内,而OFHC在102.4%IACS范围内。


qed8.jpg

抖动是一个术语,用来描述数字信号到达接收器时的时间变化。全金属
电缆链路具有有限的带宽,可以衰减数字信号的高频成分。一个
发生转换延迟(即接收器检测到“1”或“0”的延迟),根据
数字信号的模式。数字设备通常具有内置的抗抖动能力,但不是
始终有效,取决于输入抖动的频率。在这种情况下,电缆引起的抖动是
传输到恢复的时钟信号,如SPDIF信号。对于长电缆长度
数字信号“眼睛”关闭并缩小尺寸,最终导致链路故障(图5)。
当需要将多个信号通道传输到一根电缆上时
数字视频,“串扰”通过感应或
必须考虑电容耦合。单独屏蔽信号对可以改善串扰
性能,但这可以通过减少可用带宽来抵消。这样做的效果是减少
在“脉冲速率时间”或“转换速率”中,这会降低信号传输性能。各种设计
技术可用于进一步提高性能,例如提高“导体对扭曲率”,
确保成对的
不同的扭曲率
最小化耦合和
使用更好的性能
介电材料。

qed9.jpg
图5数字数据信号眼图



未来


新技术对音视频产品之间的信息传输提出了越来越高的要求。
为了实现最好的性能,需要电缆以更有效的方式传输数据
频率。这意味着设计师们不断地研究新材料和结构几何
达到预期的绩效目标。
今天的重点无疑是数字传输,在这里,高速信号迅速揭示
设计和构造不良的电缆的局限性。数字系统对信号丢失和
因此,电缆将继续在保持音频和视频质量方面发挥重要作用。
近年来,无线技术有了很大的进步,使连接有了很大的改善
方便。然而,无线网络在带宽方面总是可能落后于有线网络,使其变得更少
适用于高性能应用的需求。光缆更有可能取代
从长期来看,传统的金属电缆已经在电信的许多领域得到了应用。
QED不断地研究新材料和新结构,以确保其产品在技术上提供
先进的互连解决方案。测量、倾听和观察这项研究的结果将继续下去
走向未来


摘要


通过电缆传输电磁信号的基本原理保持不变
它适用于音频或视频信号以及数字和模拟领域。而技术是
毫无疑问,传输的物理原理是不变的。但是,我们可以继续
完善和提高我们的理解。
至关重要的是,电缆的特性设计应与所需的特定应用相匹配,在
以尽量减少传输信号的损耗和变化。仅仅考虑
电缆、连接器的设计也必须正确,以尽量减少电磁能量
从电缆上反射回来。由于制造公差引起的阻抗变化必须
最小化。这在射频频率下尤为重要。
电磁信号失去能量的真实机制
降低通过导体和电介质传播的信号能量的速度是很重要的
确定导体配置时的注意事项。设计高性能电缆时
A/V系统,导体对之间的相互作用比以往任何时候都更为重要,需要仔细注意
以确保最小的信号损坏。
降低电缆电阻和降低高频阻抗被证明是有益的,在
技术和主观评估,同样适用于低频扬声器电缆和高频扬声器电缆
频率视频电缆。电缆几何结构是不同材料配置的中心
获得良好的电缆性能。最好的材料配置不当,永远不会超过
使用低级材料正确配置电缆。最好的解决方案当然是使用优化的
几何与高级材料。
在QED,我们对电缆内部发生的物理现象的理解使我们能够真正地
关于电缆设计的知情决定。我们可以设计出智能解决方案,有效地传达
音频和视频信号处于最佳状态。


装甲家用电器
斯托福德霍尔工业园
邓莫路
斯托福德主教
赫特福德郡
CM23 5GZ型
电子邮件:info@armourhe.co.uk邮箱
网状物:www.qed.co.uk网站



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QQ
发表于 2020-5-24 21:40:55 | 显示全部楼层
好长,有没有总结性发言?
喜欢音乐,追求音质,广交烧友,分享经验。快乐并痛苦着追求自己心中的好声音。。anson_lgx。。

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 楼主| 发表于 2020-5-27 12:22:08 | 显示全部楼层
磁石之南极 发表于 2020-5-24 21:40
好长,有没有总结性发言?

最尾的是吧,不懂

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侠客

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发表于 2020-5-27 12:24:24 | 显示全部楼层
谢谢范教授的分享,我感觉翻译的挺好的。
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