相位是反映交流電任何時(shí)刻的狀態(tài)的物理量.交流電的大小和方向是隨時(shí)間變化的.比如正弦交流電流,它的公式是i=Isin2πft.i是交流電流的瞬時(shí)值,I是交流電流的最大值,f是交流電的頻率,t是時(shí)間.隨著時(shí)間的推移,交流電流可以從零變到最大值,從最大值變到零,又從零變到負(fù)的最大值,從負(fù)的最大值變到零.在三角函數(shù)中2πft相當(dāng)于角度,它反映了交流電任何時(shí)刻所處的狀態(tài),是在增大還是在減小,是正的還是負(fù)的等等.因此把2πft叫做相位,或者叫做相.
如果t等于零的時(shí)候,i并不等于零,公式應(yīng)該改成i=Isin(2πft+ψ).那么2πft+ψ叫做相位,ψ叫做初相位,或者叫做初相.
相位(phase)是對(duì)于一個(gè)波,特定的時(shí)刻在它循環(huán)中的位置：一種它是否在波峰、波谷或它們之間的某點(diǎn)的標(biāo)度.是描述訊號(hào)波形變化的度量,通常以度（角度）作為單位,也稱作相角. 當(dāng)訊號(hào)波形以周期的方式變化,波形循環(huán)一周即為360o .常應(yīng)用在科學(xué)領(lǐng)域,如數(shù)學(xué)、物理學(xué)、電學(xué)等.
例如：在函數(shù)y=Asin(ωx+φ)中,ωx+φ稱為相位.
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相位調(diào)整(phase adjustment)
指在有些超低音音箱上加裝的一個(gè)控制機(jī)構(gòu).用于對(duì)超低音音箱所重放出的聲音稍許加以延遲,從而讓超低音音箱的輸出能夠和前置主音箱同相位,即具有相同的時(shí)間關(guān)系.
相位噪聲是頻率域的概念
相位噪聲是對(duì)信號(hào)時(shí)序變化的另一種測(cè)量方式,其結(jié)果在頻率域內(nèi)顯示.
如果沒(méi)有相位噪聲,那么振蕩器的整個(gè)功率都應(yīng)集中在頻率f=fo處.但相位噪聲的出現(xiàn)將振蕩器的一部分功率擴(kuò)展到相鄰的頻率中去,產(chǎn)生了邊帶(sideband).從圖2中可以看出,在離中心頻率一定合理距離的偏移頻率處,邊帶功率滾降到1/fm,fm是該頻率偏離中心頻率的差值.
相位噪聲通常定義為在某一給定偏移頻率處的dBc/Hz值,其中,dBc是以dB為單位的該頻率處功率與總功率的比值.一個(gè)振蕩器在某一偏移頻率處的相位噪聲定義為在該頻率處1Hz帶寬內(nèi)的信號(hào)功率與信號(hào)的總功率比值.
相位差
兩個(gè)頻率相同的交流電相位的差叫做相位差,或者叫做相差.這兩個(gè)頻率相同的交流電,可以是兩個(gè)交流電流,可以是兩個(gè)交流電壓,可以是兩個(gè)交流電動(dòng)勢(shì),也可以是這三種量中的任何兩個(gè).
例如研究加在電路上的交流電壓和通過(guò)這個(gè)電路的交流電流的相位差.如果電路是純電阻,那么交流電壓和電流電流的相位差等于零.也就是說(shuō)交流電壓等于零的時(shí)候,交流電流也等于零,交流電壓變到最大值的時(shí)候,交流電流也變到最大值.這種情況叫做同相位,或者叫做同相.如果電路含有電感和電容,交流電壓和交流電流的相位差一般是不等于零的,也就是說(shuō)一般是不同相的,或者電壓超前于電流,或者電流超前于電壓.
加在晶體管放大器基極上的交流電壓和從集電極輸出的交流電壓,這兩者的相位差正好等于180°.這種情況叫做反相位,或者叫做反相.
擴(kuò)聲系統(tǒng)的相位問(wèn)題
1、 引言
在擴(kuò)聲系統(tǒng)中,由于傳聲器信號(hào)輸出線或音箱功率信號(hào)輸入線極性接反以及系統(tǒng)存在的相位失真等原因,會(huì)造成各種各樣的聲音反相位或相移問(wèn)題.聲音相位關(guān)系的正確與否（尤其是反相）,將直接影響聲音還原質(zhì)量.
但是,目前音響界似乎對(duì)系統(tǒng)的反相和相移并沒(méi)有給予高度重視.
多數(shù)音響工作者將系統(tǒng)連接完畢以后,根本不考慮傳聲器和音箱的相位；在進(jìn)行設(shè)備和系統(tǒng)調(diào)整時(shí),也不考慮由于調(diào)整而有可能帶來(lái)的一系列相位失真,這對(duì)于現(xiàn)代音響系統(tǒng)來(lái)說(shuō),無(wú)疑是個(gè)缺憾.
文中討論音響系統(tǒng)的各種相位問(wèn)題,分析相移對(duì)再現(xiàn)聲音造成的影響以及檢查和解決反相情況的具體辦法.
音響系統(tǒng)的反相包含兩方面,一是對(duì)于音頻信號(hào)來(lái)說(shuō),兩個(gè)同一聲音信號(hào)相位差為180°的情況；另一個(gè)是對(duì)于傳聲器和音箱來(lái)說(shuō),在同一聲音的驅(qū)動(dòng)下,各音箱振膜之間、傳聲器振膜之間或音箱與傳聲器振膜之間振動(dòng)方向相反的情況.從實(shí)際應(yīng)用中就能清楚地了解反相以及反相對(duì)聲音產(chǎn)生的影響.歸結(jié)起來(lái),擴(kuò)聲系統(tǒng)中的反相類型共有5種,即左右聲道音箱間反相、真實(shí)相位反相、傳聲器反相、多只音箱陣列中部分音箱反相以及一只音箱中不同揚(yáng)聲器反相.
任何一個(gè)音響系統(tǒng)都有可能出現(xiàn)程度不同的相移或相位失真,它與音響設(shè)備本身的相頻特性和音響系統(tǒng)調(diào)整有一定關(guān)系.
2、 左右聲道音箱相位
為了再現(xiàn)立體聲效果,使放送的聲音具有良好的展開(kāi)感、保證聲場(chǎng)均勻,現(xiàn)代音響均采取雙聲道系統(tǒng)放音.在左右聲道音箱同時(shí)放音時(shí),如果給左右聲道音箱送入同一個(gè)推動(dòng)信號(hào),其揚(yáng)聲器的紙盆振動(dòng)方向應(yīng)該完全相同,即同時(shí)同步向外或向內(nèi)運(yùn)動(dòng)；如果振膜的振動(dòng)方向正好相反,其發(fā)出聲波的振動(dòng)方向必然相反,相當(dāng)于左右兩音箱發(fā)出的聲波之間永遠(yuǎn)存在一個(gè)180°的相位差,這種狀態(tài)被稱為左右聲道音箱反相.左右聲道音箱反相會(huì)產(chǎn)生兩方向影響：
（1） 使左右兩組音箱發(fā)出的聲音在聲場(chǎng)中的振動(dòng)方向正好相反,彼此之間聲音能量在聲場(chǎng)中互相抵削,出現(xiàn)聲短路現(xiàn)象,導(dǎo)致重放聲音的音量達(dá)不到應(yīng)有的音量、聲音的力度變差、低音渾濁等.
（2） 由于左右聲道聲音存在180°的相位差,致使重放立體聲音樂(lè)時(shí)的聲像定位在很大程度上是依靠左右聲道之間的相位差來(lái)完成的.立體聲理論告訴人們,當(dāng)左右聲道之間存在180°相位差時(shí),聽(tīng)音者便感覺(jué)到立體聲聲像跑到了兩音箱的外側(cè),聲源的位置飄忽不定、模糊且混亂,立體聲所特有的臨場(chǎng)感、空間感和聲包圍感效果遭到破壞.
音響系統(tǒng)在安裝連接時(shí)極容易出現(xiàn)反相情況,為防止發(fā)生這種現(xiàn)象,一些音箱的信號(hào)輸入端子和功放的輸出端子用紅和黑兩種顏色標(biāo)明極性.一般來(lái)說(shuō),只要用音箱線將功放的紅端與凌晨箱的紅端相連接、功放的黑端與音箱的黑端相連即可.但也不盡然,因?yàn)樵谝粝涞纳a(chǎn)過(guò)程中不排除信號(hào)線接錯(cuò),有些音箱的接線端子在出廠時(shí),本身極性就已經(jīng)顛倒了；還有一種原因可能導(dǎo)致音箱反相情況的增加.即現(xiàn)代的專業(yè)音箱和功放已經(jīng)普遍采用Neutrik插頭作為音頻功率信號(hào)傳輸接口,這種接口在連接時(shí)不太容易判別極性,稍一疏忽就有可能將導(dǎo)線極性接反.
如果確有反相情況,只要將反相音箱的兩音箱線對(duì)調(diào)即可.
用試聽(tīng)法檢查音箱是否反相是一種簡(jiǎn)便易行的方法,在沒(méi)有專用相位測(cè)量設(shè)備（如相位儀）時(shí)可以采用此方法.目前,市場(chǎng)上有專用的CD試音盤,錄有左右聲道同相和反相兩種聲音,播放一個(gè)聲音前會(huì)事先告訴聽(tīng)音者即將播放的聲音是左右聲道同相還是反相.如果同相的聲音優(yōu)于反相,則說(shuō)明左右聲道音箱是同相的；反之,則說(shuō)明音箱接反了.沒(méi)有專用試音盤時(shí),用質(zhì)量好些的音樂(lè)節(jié)目源也可以通過(guò)聲音對(duì)比來(lái)檢查左右聲道音箱是否存在反相情況.聽(tīng)音時(shí)仔細(xì)觀察兩種接法在聲音的立體感、力度、動(dòng)態(tài)和低音等方面的變化,就可以進(jìn)行判別,優(yōu)者為同相,劣者為反相.
3、 真實(shí)相位
真實(shí)相位是指音響系統(tǒng)聲音或信號(hào)輸入與輸出之間的相位關(guān)系.正常的相位狀態(tài)應(yīng)該符合兩個(gè)條件：一是音箱放送傳聲器拾音時(shí),傳聲器振膜的振動(dòng)方向必須與音箱振膜振動(dòng)方向一致；二是用音源設(shè)備（如卡座、CD機(jī)等）向系統(tǒng)輸入音頻信號(hào)時(shí),輸入信號(hào)必須要與輸出信號(hào)的相位（即極性）相同.如果不能達(dá)不到上述兩個(gè)條件,就是真實(shí)相位反相.
當(dāng)使用傳聲器演唱時(shí),如果傳聲器振膜的振動(dòng)方向與音箱振膜振動(dòng)方向相反,就會(huì)出現(xiàn)演唱者直接發(fā)出的聲音與音箱發(fā)出的演唱聲在聲場(chǎng)中互相抵消,或者音箱發(fā)出的聲音傳到傳聲器后對(duì)傳聲器振膜產(chǎn)生反作用力這兩種現(xiàn)象.在傳聲器的拾音區(qū)域與音箱的放音區(qū)域混雜在一起的擴(kuò)聲場(chǎng)合,傳聲器與音箱之間的真實(shí)相位反相現(xiàn)象會(huì)顯得格外突出,將使音箱發(fā)出的演唱聲總是不能達(dá)到應(yīng)有的音量,音量開(kāi)大時(shí),還容易出現(xiàn)嘯叫.在傳聲器的拾音區(qū)域與音箱的放音區(qū)域完全隔開(kāi)的場(chǎng)合,真實(shí)相位反相也會(huì)由于音箱發(fā)出的聲音與實(shí)際的聲音存在180°的相位差而影響保真度.
有些人認(rèn)為,用音源設(shè)備放送聲音（如用CD機(jī)播放音樂(lè)）時(shí),真實(shí)相位即使反相也不會(huì)對(duì)還音質(zhì)量造成什么影響,其實(shí)這種觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的.任何聲音都有其自己本身原有的相位相狀態(tài),重放時(shí),音箱發(fā)出的聲音必須真實(shí)地反映原來(lái)的本來(lái)面目,當(dāng)然也包括原有的相位狀態(tài).研究表明,真實(shí)相位反相會(huì)使中音略感不足,聲音明亮度欠佳.
檢查真實(shí)相位是否反相的方法很簡(jiǎn)單,但必須在將左右聲道音箱的相位校正或同相后進(jìn)行.傳聲器與音箱之間的相位關(guān)系可采用下述方法：給傳聲器送入聲音,將左右聲道2個(gè)音箱的連接線或傳聲器的2,3端對(duì)調(diào),在不改變功率放大器音量的前提下,比較對(duì)調(diào)前后的聲音,傳聲器音量相對(duì)較小的就是反相連接,較大的就是同相連接.如果用音源放送音樂(lè)聲音,可仔細(xì)品味音樂(lè)中的中低音成分,在不改變功率放大器音量的前提下,比較兩種連接的聲音,中音略優(yōu)者為真實(shí)相位同相.