音响用线设计与制作作者:周兆—X- 前后:通过总结我对产品设计和使用过程式中的一些经验,希望能给大家以后线材设计 与生产过程中借鉴,有错误之处请多提意见目录1. 音响线用途及分类2. 音响线设计基本电磁学原理3. 常用制线材料4. 音响线基本结构及特点5. 原材料选择和检验6. 线材制作7. 质量检测8. 成品线制作工艺9. 国外主要音响线生产商及线材结构和特性一、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①.低电平信号线（话筒线），通常指通过电位几十µV到儿十mV,电位儿 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小0. 12X20铜线，PEF或PE绝缘加屏蔽小0.12X6X16,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~儿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 60.12X20、60. 12X40 正绞或中心 60. 16X7 外缠绕 60. 08X5X8,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，电流儿安培到儿 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6 0. 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，一般从儿安培到几百安培，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。
流过的电流儿白毫安到几个安培，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到儿白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，一般有原的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' =P20Xl/A[l+a ( 0-20° ) ]k1k2K3K4K520： 20c时的电阻率。
1：导线长度A：导线截面a：电阻率温度系数 0：温度K1：加工过程中引起电阻增加K2：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k 3：紧压线芯因紧压过程导线发硬所引入的系 数K4：因成缆绞合增长线芯长度引入系数K5：允许公差引入系数铜银碳纤维铝银铜(54%Cu)P20nQ.m 16^1715 〜163500025~26500"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=o ：电导率 U：磁导率当频率1KHZ时 ds=2. 1mm 频率100KHZ时 ds=O. 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=RI (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 二D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. 84.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：er：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LI、L2、L3为导线的电感，一般屏蔽层的L3较小，可以不考虑LI、L2一般为 几个~几十个uHo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LI、L2增加，但不绞合乂会影响信噪比，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（P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。
L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 品格尽量一致，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TPCOFCLC-OFC。