淺談音頻電纜

2011/3/30

來源：中國(guó)音響師網

不管是音樂制作設備還(hái)是聲音回放設備，音頻電纜一直是一個重要的部分，但是相當多的人并不重視它。這(zhè)或短或長(cháng)的線，有粗有細的芯，以及各種(zhǒng)各樣(yàng)的接頭，擔負著(zhe)音頻數據的傳輸工作，而如果一套好(hǎo)的音樂回放設備，沒(méi)有搭配一條合适的音頻電纜，就(jiù)不能(néng)達到最好(hǎo)的回放效果，有時(shí)甚至會(huì)“慘不忍聽”。本文介紹了音頻電纜及其相關問題，目的隻有一個——使聲音信号達到最佳傳輸效果。
　　數字音頻電纜
　　一般來講，因爲許多數字音頻電纜使用與模拟音頻相同的接插件（如卡農口XLR，蓮花口RCA等），不少人就(jiù)用模拟電纜臨時(shí)代替數字電纜。雖然也能(néng)湊合，但必須認識到這(zhè)樣(yàng)做是非常錯誤的。
　　模拟電纜和數字電纜有完全不同的阻抗要求，模拟電纜因爲長(cháng)度不同，在電纜各點上，阻抗在30到90歐姆之間變化，阻抗波動并不會(huì)影響模拟音頻的音質。而這(zhè)對(duì)于數字音頻就(jiù)很可怕，數字音頻信号是頻率很高（大約3MHz）的脈沖波，爲了精确地傳輸信号，電纜必須與發(fā)送和接收設備匹配，整根電纜的阻抗必須保持一緻。例如AES/EBU電纜必須從一端到另一端顯示恒定的110歐姆阻抗，這(zhè)也是AES/EBU電纜要比外表差不多的麥克風電纜昂貴許多的原因。
　　如果用模拟電纜臨時(shí)代替數字電纜會(huì)怎樣(yàng)呢？首先由于阻抗不匹配，電纜中將(jiāng)産生駐波反射，“污染”信号，使脈沖波的輪廓模糊。污染同樣(yàng)來自電纜的分布電容，它能(néng)降低電纜的高頻響應，影響脈沖的上升時(shí)間。脈沖波形高、低電壓的轉換定義出信号的0和1，如果受到了不正确的阻抗和電容影響，脈沖信号被(bèi)污染，接收端對(duì)信号的解讀就(jiù)會(huì)出現誤差，出現時(shí)間上的前後(hòu)偏移（叫(jiào)做抖晃，Jitter），從而降低了音頻的質量，甚至會(huì)出現錯碼。
　　制作電腦音樂離不開(kāi)音頻電纜，它們沒(méi)有麥克風、合成(chéng)器、調音台、監聽音箱等設備那樣(yàng)具有引人注目的外形，經(jīng)常是一團亂麻一樣(yàng)鋪得滿地。一般用戶對(duì)設備比較經(jīng)心，對(duì)電纜比較馬虎，接通就(jiù)行了，不大注意質量。如果所有設備的水平普遍低下，電纜的不足還(hái)顯不出來；如果工作室裡(lǐ)的設備都(dōu)很高級，劣質電纜就(jiù)成(chéng)了音質的“瓶頸”，大家將(jiāng)跟著(zhe)它降級。這(zhè)時(shí)對(duì)電纜投資更換就(jiù)非常必要。
　　模拟音頻電纜
　　模拟音頻電纜大緻可以分爲3類：麥克風電纜，吉他/線路電纜和音箱電纜。通常情況下，音頻電纜的中心部分是導體，是音頻信号的載體。導體外部覆蓋著(zhe)不導電的塑料或橡膠，再外面(miàn)是由導體構成(chéng)的屏蔽層，它一方面(miàn)隔絕外界的幹擾，另一方面(miàn)構成(chéng)信号的地線（回路）。最外面(miàn)一層外皮可以保護内部各層，使電纜經(jīng)久耐用。音頻電纜一般使用銅線作導體，因爲它造價低，導電性好(hǎo)，比較柔韌。但是暴露在空氣中的銅容易被(bèi)氧化而變成(chéng)不良導體氧化銅，影響電流的傳導。 
　　模拟音頻電纜使用典型的幾種(zhǒng)接插形式，麥克風通常使用卡農口（XLR），線路連接使用大三芯（1/4英寸）或蓮花口（RCA），音箱電纜的接頭經(jīng)常是裸銅線，有時(shí)也用香蕉插頭或其它插頭。插頭插座結合時(shí)，富有延展性的鍍金層可以填充連接中的縫隙，保持最良好(hǎo)的連接。
　　電纜的屏蔽要求
　　許多種(zhǒng)類的幹擾會(huì)影響電纜内音頻信号的傳送，因此電纜需要有良好(hǎo)的屏蔽性能(néng)。常見的一類幹擾來自無線電信号，英文爲Radio-Frequency Interference，簡稱RFI。電纜如果撿拾到無線電台發(fā)射的信号，經(jīng)過(guò)放大電路時(shí)就(jiù)可能(néng)被(bèi)檢波放大，混在音頻信号之中造成(chéng)幹擾。屏蔽不好(hǎo)的電纜猶如一根天線，很容易被(bèi)無處不在的電波幹擾。RFI是一種(zhǒng)電磁波，同屬于電磁波幹擾源的還(hái)有電動機線圈、熒光燈、霓虹燈等。另一類常見的幹擾叫(jiào)靜電（Electrostatic）幹擾，來自電火花、靜電放電等。 
　　電纜中間的屏蔽層能(néng)夠保護中心的導體免受上述幾類幹擾，但是屏蔽層對(duì)某些類型的電磁波無效，隻能(néng)用平衡傳送的方法來抵消它們（使兩(liǎng)條導線撿拾同樣(yàng)的幹擾，通過(guò)變壓器讓兩(liǎng)個幹擾信号的方向(xiàng)相反，達到互相抵消的目的）。屏蔽線主要用于麥克風、吉他、線路電纜，因爲這(zhè)些信号源的電平都(dōu)比較低，必須加以擴大，在擴大信号的同時(shí)，混進(jìn)去的幹擾信号同樣(yàng)會(huì)被(bèi)放大，造成(chéng)嚴重的後(hòu)果。
　　音箱電纜傳遞高電平信号，相比之下幹擾信号微不足道(dào)，所以不需要屏蔽，但是音箱電纜有它自己的要求。比如導線的電阻對(duì)于麥克風電纜不很重要，但音箱線要通過(guò)大電流，阻抗的問題就(jiù)很突出，原則上是越短越粗越好(hǎo)。需要注意的是，有的音箱線端也裝有大二芯或卡農插頭，同麥克風線一樣(yàng)，有時(shí)甚至外表也差不多。但它們所用的電纜完全不同，一定不要混淆或用錯。
　　電阻、容抗、感抗
　　阻抗包括電阻、容抗、感抗，以歐姆爲單位。電阻很好(hǎo)理解，各種(zhǒng)材料的導電性不同，同一種(zhǒng)材料也因爲線徑和長(cháng)度的不同而具有不同的電阻。例如500英尺16号線規的銅線電阻爲4歐姆，線規号每增加或減小3号，電阻就(jiù)加倍或減半。500英尺13号線規的銅線電阻爲2歐姆，19号線規的電阻爲8歐姆，以此類推。這(zhè)麼(me)小的電阻變化對(duì)于音箱的影響相當大。音箱的阻抗一般在2至8歐，如果我們用一個4歐阻抗的音箱，電纜阻抗也是4歐，加起(qǐ)來就(jiù)變成(chéng)8歐，而且隻有一半功率送到音箱，另外一半完全消耗在電纜中！
　　許多高質量的音箱電纜使用足夠的線徑（12到18AWG）和中等長(cháng)度（少于100英尺），細算起(qǐ)來，即使使用18号線，電阻仍有1.3歐姆，線路上將(jiāng)有一些功率損失。在麥克風電纜中，容抗比電阻更成(chéng)問題。中間隔著(zhe)絕緣體的兩(liǎng)個金屬物體可以形成(chéng)電容器，音頻電纜的屏蔽層和内部導體正好(hǎo)就(jiù)是這(zhè)樣(yàng)的關系，因此整條電纜就(jiù)形成(chéng)一個大電容，以它的容抗阻擋交流電流的流動。
　　根據電容的性質，頻率上升會(huì)使容抗減小，然而這(zhè)一電容與電纜的電阻聯合，將(jiāng)形成(chéng)低通濾波器，電纜越長(cháng)截止頻率點就(jiù)越向(xiàng)下移，衰減越大。這(zhè)是通常建議不用過(guò)長(cháng)電纜的重要理由。導線的另一個屬性是感抗。音頻信号在導線中流通時(shí)産生随電壓變化的磁場，物理學(xué)稱爲“自感”。這(zhè)一磁場對(duì)信号的通過(guò)産生阻力，它随頻率的降低而變小，與電阻、容抗交互作用將(jiāng)産生複雜的結果。
　　在線路電平的電路中，由于電流弱，自感産生的磁場也不強；然而大電流信号（如揚聲器信号）的磁場就(jiù)強大得多。使用高質量的音箱電纜可以減少自感磁場，改善音質。