喇叭的電聲元件分類
1940年末，壹位年輕的加拿大發明家Gilbert Hobrough使用擴大機時，壹時大意在音樂播出中拆下喇叭線，並讓發熱的導線靠近電線的接地端。這是很危險的動作，但Hobrough驚訝的發現電線開始拌動，並發出音樂聲，這個「具有增益的金屬線」不久後才明白是靜電效果。Hobrough進壹步研究，才知道1910年左右已經有人提出這個問題，1925年在磁場內使用導電金屬片的喇叭已經於德國取得專利，當時人說這是帶狀喇叭。1920年與1930年代分別有兩種帶狀喇叭上市，不過曇花壹現很快就沈寂了。帶狀喇叭的原理是在兩塊磁鐵中裝設壹條可以震動的金屬帶膜，當金屬帶通過電流，就會產生磁場變化而震動發聲。在Hobrough重新發現帶狀喇叭時，Quad創辦人Peter Walker也在英國推銷壹種號角負載的帶狀高音，這個高音並不成功，反而是1960年左右英國Decca推出很成功的帶狀高音。另壹種類似的帶狀喇叭Kelly Ribbon由Irving Fried引進美國，他將Kelly高音配上傳輸線式低音而產生不錯的效果。1970年代，Dick Sequerra為金字塔（Pyramid）發展的帶狀喇叭，首次揚棄號角的設計。Hobrough發現帶狀喇叭後的三十年中，他以經營空中繪圖和靠著自動機械的專利貼補，持續進行研究，終於在1978年發展成功頻率響應低至400Hz仍然平直的帶狀單體（當時產品只能到600Hz），並且不會融化、破碎或變形，失真則只有1%。Hobrough與他的兒子Theodore Hobrough還獲得壹項專利：與帶狀高音搭配的多丙烯低音所使用的無諧振特殊音箱。不過他們以Jumetite Lab為品牌所制造的喇叭，壹心想以較低價格提供給大家使用，在市場上卻沒有紅起來。後來包括加州柏克萊的VMPS Audio、愛荷華市Gold Ribbon Concepts、麻州的Apogee Corporation，都發展出比Jumetite Lab頻寬更大的帶狀喇叭系統。
Gold Ribbon制造了頻寬最大的帶狀驅動器（200Hz-30KHz），它們不是用鋁，而是以厚度僅1微米（百萬分之壹公尺）的金制成振膜。不過最成功的，卻是Apogee公司。身兼藝術經紀人與音響玩家的Jason Bloom，加上他的嶽父Leo Spiegel － 壹個退休的航空工程師，***同組成Apogee。它們用古典帶狀驅動器負責中高音，100Hz以下使用另壹種準帶狀驅動器，近年來也加入錐盆低音作混和設計，評價都相當的高。另外有壹個帶狀喇叭家族的遠親 － BES（Bertagni Electroacoustic System）脈動振膜喇叭。BES跟典型的靜電喇叭或Magneplanar平面喇叭壹樣，都有壹個開放的架子與壹塊平面振膜，聲音向前後輻射。不過BES不是很薄的金屬板，而是厚度不壹的泡沫塑料，外表有點像立體地圖。BES的設計使振膜表面有多種諧振模式，振膜的不同部分在不同的頻率部分振動，振動的方式不是機械活塞式，倒像隨著寬廣音頻而均勻振動的音叉。BES的設計引起很大爭議，最後當然就不了了之了。平面喇叭在帶狀喇叭演化的過程中，衍變出壹種平面動態喇叭，也稱為假帶狀喇叭，它的問世要歸功於美國3M的工程師Jim Winey。Jim Winey原本是業余音響愛好者，他很喜歡靜電喇叭，但又覺得KLH-9太過昂貴，應該有辦法降低成本才對。有天他獲得靈感，他發現用於冰箱門邊的軟性陶片磁鐵，質量輕、成本低、切割制造容易，很適於做磁性結構。這種磁鐵可均勻的驅動扁平、寬大的整個振膜表面，可用在雙極輻射型態的塑料振膜喇叭。Jim Winey設計的喇叭振膜上有許多細小的金屬導線，金屬線接收來自擴大機的訊號，並配合永久磁鐵的磁場產生吸、推作用。1971年，Winey正式推出新型態的喇叭，起初命名「靜磁」（Magnestatic），後來改名為「平面磁」（Magneplanar）。Magneplanar上市後得到很大的回響，包括Strathearn、Wharfedale、JVC、Cerwin-Vega、Thorens等公司紛紛發展不同型態的平面動態喇叭，其中最有名的是Infinity。Infinity推出的Quantum Reference Standard附有雙擴大機與電子分音器，它不是用壹整塊振膜，而是由許多小振膜組成。QRS高兩米，寬壹米，壹***有20個高音單體，其中13個向前，其余向後，垂直成壹直線排列。中音則有三個單體，也是垂直排列。加上壹只15吋低音，使得QRS可以發出極為震撼的音量，頻率也超出可聞範圍。後來的EMIT高音（Electro Magnetic Induction）與EMIM中音，也是壹種平面振膜，與後來Genesis所用的高音已經不太壹樣，Genesis的高音可以視為帶狀單體與平面單體的混合設計，而中音部分Genesis的大喇叭都采用帶狀單體，與Infinity分道揚鑣。不過我們可以看到Infinity從IRS所建立的巨型喇叭架構，這麽多年來仍是Hi-End揚聲器的最高典範。平面喇叭也有其限制，它的磁結構使得只有磁場的邊緣通量能與振膜上分布的「音圈」相互作用，因此效率都不高，到目前這個現象能然存在。再壹方面，平面喇叭所用的振膜比靜電喇叭或帶狀喇叭都來得重，因此會限制它的頻寬，過去只有Audire壹家公司使用全音域的平面驅動器，連Magneplanar自己的喇叭後來都改采帶狀單體的中高音，加上平面振膜低音組合而成。Burwen與日本山葉曾利用平面振膜制成耳機，Pioneer則放棄磁性平板，改用高分子聚合物來制造耳機，但這些產品似乎都沒有獲得肯定。海耳喇叭非傳統式喇叭中最成功的要屬海爾式設計，就在Winey完成第壹個平面動態喇叭後不久，德國物理學家海爾（Oskar Heil）研究出壹種很高雅的帶狀喇叭變形物，他稱為氣動式變壓器（Air Motion Transformer）。
海爾的發明與平面動態喇叭很像，使用壹層很薄的塑料振膜，上面覆以導電的鋁制「音圈」。不過海爾式喇叭的振膜不是拉緊的，而是打褶的、松松的掛在架子上，因此導線音圈位於壹堆垂直磁鐵的間隙內，當磁力交替擠壓彎曲皺褶的振膜，再將它們推開，空氣就隨著音頻而擠壓發聲。這樣的設計有很高的效率，振膜上的強大磁力可降低有效質量電抗或音頻阻抗，這也是「氣動式變壓器」名稱的由來。事實上這種喇叭就是聲音變壓器，跟號角壹樣，較低的有效質量使它的高頻可以往上延伸，普通的海爾驅動器有300Hz－25kHz的頻寬，完全不需要等化。雖然海爾博士對自己的設計信心滿滿，認為自己的喇叭才是合理，別人的喇叭都是奇特，但因為制造品質掌控不佳，低音單體的配合又過於簡陋，所以海爾喇叭逐漸淡出市場。會冒火的離子喇叭當貝爾實驗室的Rice與Kellogg面對許多未知時，稱為響弧（Singing Arc）或環形放電喇叭的怪物，大概是最令人敬畏的。早於1920年代，無線電技術員就發現，用來調變發射機的高壓電訊號有時會形成藍色的球狀發亮氣體，廣播的聲音會從發亮的球體傳出來，聲音不大但很清楚，有人形容：簡直很火舌壹樣。Rice與Kellogg並沒有認真去研究這個現象，因為這種發音裝置頻寬不足，還會發出大量臭氧。1940年代，法國核物理學家Siegfried Klein再度發現此現象，並嘗試開發新的喇叭，1950年他替新產品命名為「離子喇叭」。這種設計沒有機械諧振，沒有質量，有無限的順服性，似乎是喇叭的壹大突破。英國的Decca、法國Audax、德國Telefunken、英國Fane與日本Realon都紛紛投入離子喇叭的研究，但首先商業化上市的卻是美國Dukane（Electro Voice），它們在1962年推出名為Ionovac的新產品，後來改由AmericanAudioC om.生產，持續了很長壹段時間。至於Siegfried Klein本身並未參與生產，他繼續研究，神奇的離子喇叭猶如燭光壹樣，可以朝它用力吹氣而絲毫不損音樂播放。離子喇叭的另壹優點是效率很高，105dB的音壓只需10瓦的擴大機即可達成，頻率響應也可降至1000Hz左右。Siegfried Klein的設計由德國Magant生產，但美國禁止出售，因為臭氧量超過標準，而且另壹個Hill Plasmatronic的品牌也威脅Magant獨占地位。雷射物理學家Alan Hill所設計的Plasmatronic喇叭原理與Siegfried Klein的離子喇叭相同，使用壹只裝有特殊氣體的石英管產生放電現象，使空氣電離而發出聲音，最簡單的說，它們的發聲過程好象是閃電過後的雷鳴現象。這種喇叭高頻特性極佳，但石英管壽命有限（每隔幾個月就要補充氦氣），成本又高，使用上並不方便。Hill的離子喇叭頻率從700Hz－20kHz，在10呎外仍有90dB的音壓，低音則交給傳統錐盆喇叭處理。這對喇叭有完美的相位與振幅線性，失真小於1%，可惜售價高達壹萬美元（附贈A類擴大機壹部推動高音，並且有電子分頻器），想當然的沒有幾個人購買。不過Hill與Magant的離子喇叭，仍在市場上存在許久。真正的錐型喇叭1985年由Ohm所推出的Walsh，其創意足以和BES相提並論，也是第壹對真正的錐型喇叭，不但用錐型單體，喇叭本身就是個錐型。Walsh只用壹個單體處理20Hz－20kHz的廣闊頻率，錐型驅動器放在音箱頂端，音圈和磁鐵在上面，振膜朝向音箱內部。Walsh以管制的分解方式工作，頻率上升時，對音圈起反應的紙盆範圍縮小；頻率較低時紙盆活動範圍增加。
未達到此壹目標，紙盆由數種不同材料的同心環組成，同心環的作用等於低音濾波器。環越大，處理的頻率越低，最低的頻率使整個紙盆運動；高頻則只用很輕的振膜維持，以阻尼的方式維持頻率響應平直。這種設計不論相位或振幅都有很好的線性，最主要是它能180度發聲。另壹個錐型喇叭的典範，是德國mbl的101喇叭。1975年左右，壹家計算機儀控公司老板Meletzky發現，球面單體最能符合他的理想，球型單體的振膜大於傳統喇叭單體，更能仿真出自然樂器在空間中的表現。於是他結合柏林大學的兩位教授以鋁片作成百褶裙狀的圓形單體，這個稱為100的產品並沒有正式上市。1987年mbl以碳纖維當材料，制造了可以360度發聲的中高音單體，再加上許多鋁片黏合成的葫蘆狀低音，推出令人驚訝的101喇叭。還有壹種Orthophase喇叭，在整片塑料膜上黏附很輕的鋁帶，然後放在強磁場中，鋁帶通電而產生震動發聲。 1919年，美國物理學家Arthur G. Webster發明了指數型號角喇叭，由於高達50%的效率（壹般的動圈式喇叭的效率只有1－10%，Klipsch的號角喇叭效率約為30%），很快就被普遍運用在劇院、體育場等需要大音量的場所。號角喇叭最大的特色就是效率高，壹點點功率就能發出極大的聲響。它的缺點則是不利於低頻回放，如果要回放低頻，需要有很長的號角，以回放50Hz頻率為例，號角的開口直徑要兩公尺，長度則要大於五公尺才行。1940年美國工程師Paul W. Klipsch設計了壹種體積較小適合家庭用的折疊式低音號角揚聲器，利用房間角落裝置驅動器，把房間的墻壁當成壹個超大的號角，在Klipschorn慶祝五十歲生日時，這型喇叭仍然老當益壯的繼續生產中。1927年就創立的Altec Lansing公司是另壹個號角喇叭的傳奇，1956年所推出的A7「劇院之聲」，到現在仍有人捧場。1932年成立的英國Vitavox，在1947年推出可媲美Klipschorn的CN191號角喇叭，頻率響應已經可達20Hz－20kHz，目前也仍在預約生產中。號角喇叭的特性會因號角長度、形狀與使用的材料不同而有所差異。從早期的鐵制、鋁、鋅號角，逐漸演變而有塑料、水泥、木頭號角、合成材料號角等多種材料。設計得當，可以把號角喇叭音質較不細致的問題做部分解決；設計不當，甚至會有吼聲效應出現。號角按照形狀可分為雙曲線型、拋物線型、指數型和圓錐型等，其中指數型號角最常被使用。有些號角的指向性過強，還必須在前端加掛音響透鏡（Acoustic Lens），以增加聲音擴散的角度。壹些簡化的折疊號角陸續被提出，有些設計以短的號角和房間墻壁加強喇叭背面所發出的低頻，同時直接從錐盆前方發出中、高音，這種背後負載的折疊式號角喇叭通常都有不錯的效果。目前的號角喇叭多半搭配錐盆式低音使用，由於號角通常效率都在100dB以上，所以運用上並不是那麽容易，比較成功的廠商有JBL、Electro-Voice、北歐的Einstein、法國Jadis（獨特的Eurythmie 11足可留名青史）、美國Westlake，以及意大利Zingali等。氣墊式喇叭除了單體本身的改良，從五○年代開始，工程師也在音箱上動腦筋，希望用同樣的單體就能表現出更好的效果。
其中最著名的設計有兩種， 壹種是氣墊式喇叭，壹種是傳輸線式喇叭。 1958年立體聲唱片問世，音響進入立體世界，喇叭不像唱頭等需重新設計，消費者多買壹只同型喇叭就可以了。但也正因如此，體積龐大的喇叭不再受到青睞，大家需要小巧又有足夠低頻的新產品，氣墊喇叭應運而成。造成氣墊喇叭流行的背後功臣，應該是晶體擴大機，他提供了不發熱的大功率，來應付氣墊式設計帶來的低效率問題。氣墊喇叭同時也是大功率擴大機的幕後原兇，70年代許多人都有這樣的觀念；不是大出力擴大機就不好，不是氣墊式喇叭就不夠高級。
氣墊式也就是密閉式的壹種設計。當單體運動時，如果背波傳到前方，會造成低頻訊號抵消，所以有無限障板的概念產生。壹個密閉的箱子也可以當作無限大障板，使前、後波彼此作用的機會降到最低。低音反射式則是無限大障板的衍生設計，由於錐盆的尺寸大小與***振頻率會限制喇叭的低頻表現，所以在裝壹個具有開口的音箱可延伸低頻響應。開口的大小由音箱體積和單體的***振頻率所決定，當音箱反射發聲相移，使開口和錐盆發出的低頻相同而產生加強效果。
1954年AR的創辦人Edgar Villchur推出氣墊式喇叭，改善壹般密閉式音箱的剛性空氣導致低頻快速衰減的問題。動圈式單體通常是由錐盆與音圈構成，錐盆邊緣由彈性物質支撐，這使得它無法有自由空氣振動頻率。如果在氣密式音箱中塞滿吸音材料，揚聲系統會產生有比單獨驅動器還高的振動頻率，Edgar Villchur把自由空氣振動頻率約10Hz的單體裝到1.7立方呎的氣密音箱中，揚聲器***振頻率提高為43Hz。這種設計壹方面使系統的失真大為減少，壹方面還能發出深沈的低頻，缺點則是效率大為降低。 傳輸線式喇叭最早稱為迷宮式設計，喇叭單體被裝在音箱的壹端，透過壹個復雜而且很長的調協信道，單體的背波從另壹端的開口被擴散出來。第壹個迷宮式設計是Banjamin Olney在1936年為Stromberg-Carson所設計的，他將壹個***振頻率為50Hz的單體裝入迷宮式音箱中，結果其***振頻率降到40Hz，並且在40Hz的半波75－80Hz獲得增加，從而產生良好的低音。但他同時發現響應曲線產生不少峰值，這些峰值來自音箱信道本身的***鳴，於是他在信道裏鋪設吸音材料與導板，把150Hz以上的頻率在開口處截止。迷宮式設計可以獲得良好的低頻延伸，但它的制作麻煩，又比不上經濟的低音反射式獲致做簡單的密閉式有競爭力，所以五○年代Carson再度推銷迷宮式設計，仍然沒有成功。等到六○年代中期迷宮式喇叭重出江湖時，它有了新的名字 － 傳輸線式喇叭。
傳輸線式可以說就是在信道中塞滿阻尼物的迷宮式，其理論是由英國布拉福特技術協會（Bradford Institute of Technology）的A.R. Bailey教授所提出來。他認為低音反射式音箱由於急遽的低頻衰減，容易導致鈴振，就像用電子方式突然的把低頻切掉。如果在揚聲器背後設計壹個無限信道可以吸收背波的反射，就能消除擾人的駐波，所以他用長纖羊毛等吸音阻尼物來替代無限的信道，極低頻的音波波長較長而可以從信道口逸出，增強了喇叭的低頻效果。Bailey教授的設計壹度被許多廠商采用，包括IMF、Infinity、ESS、Radford等，它們有的是把信道當成增強低音之用，有些則專做阻尼之用。迷宮式的出口截面積通常等於或大於單體振膜的面積；傳輸線式的信道是逐漸縮小，出口截面積小於振膜面積。
英國Robert Fris曾推介壹種傳輸線的變體設計，名為「分離耦合抗***鳴線」DaLine（Decoupled Anti-resonant Line），這種設計號稱沒有***鳴現象，而且可以使用小尺寸的單體而獲得良好的低音，也比大尺寸單體有更好的瞬時效果。目前並沒有標榜以DaLine設計的喇叭，不過壹些低音反射式音箱卻從這裏得到靈感而進行改良。習慣於密閉式或低音反射式設計的人，對傳輸線式設計壹直有意見，傳輸線式較大的體積、復雜的結構，以及難以預期的效果，也阻礙了他的發展。目前生產傳輸線式較有名氣的廠商，只剩英國TDL（前身就是IMF）與PMC，PMC以傳輸線式成功的設計了錄音室鑒聽喇叭，再度引起大家對傳輸線式的興趣。 喇叭單體從單壹的全音域設計，逐漸發展成多音路設計，工程師發現到不同頻率單體間有許多銜接的問題，包括分頻點、分頻斜率、靈敏度、相位等都可能產生誤差，於是有兩種新的思考方向被提出來，壹種是全音域喇叭，壹種是同軸喇叭。英國Goodmans曾請E.G. Jordan設計AXIOM80單體，是針對錄音鑒聽所設計的，也是全音域單體的長青樹。Jordan與另壹位英國人Watts在1964年組成了Jordan Watts公司，當時所推出的Model Unit單體壹直持續生產了20多年。這個單體采用十公分的金屬振膜，鈹青銅制的音圈，以及方形的框架，非常有特色。1975年Jordan Watts推出的Flagon花瓶狀全音域揚聲器，壹直到今天還在生產，是少數像藝術品的喇叭。1932年創立的英國Wharfedale，在二次大戰前後也推出不錯的全音域單體，1958年老板換人後，開始往計算機等尖端科技發展，放棄了全音域單體的發展。英國另壹家Lowther倒是始終堅持，60多年來壹直浸淫於全音域單體領域中，它們單體的特色是白色獨立邊緣、中心均衡器等，現在臺灣仍可買到它們的產品。
日本方面有多家全音域單體制造商，壹度與Pioneer、Onkyo並稱為揚聲器三大老鋪的Coral，曾推出20公分大的全音域單體。Diatone在1946年成為戰後最早生產全音域喇叭的公司，它們采用OP磁鐵得到很大成功。1947年與NHK合作開發了P-62F單體，作為廣播鑒聽之用，之後改款為P-610，整個系列暢銷將近40年，成為日本音響史上的壹個傳奇。在慶祝50周年前夕，Diatone曾推出限量紀念產品，造成壹陣小小的轟動。1973年因石油危機而脫離Foster電機獨立的Fostex，曾推出許多有創意的產品，如雙錐盆全音域單體、生物振膜單體等，它們也推出全世界最大的低音單體EW800（80公分）。 Guy. R. Foundtain於1926年成立Tannoy公司，1947年所設計的LSU/HF/15L單體，是38公分大的兩音路同軸設計，這顆單體開啟了同軸喇叭的新紀元。1953年Tannoy開始以同軸單體制造Monitor 15 Silver等錄音室用鑒聽喇叭，獲得許多大唱片公司采用，Decca的許多發燒天碟就是這個時代以Tannoy喇叭鑒聽錄制的。Tannoy的同軸概念來自三○年代全音域點音源設計，構造簡單，具有線性的對稱與方向性、失真低，音像準確等優點。為了得到足夠的低音，Tannoy不斷在尺寸上加碼，最後把38公分的同軸單體運用在Westminster Royal等頂級喇叭上，可產生相當深沈的低頻。近年來Tannoy除了設計雙音圈同軸單體外，也在高音單體裝置了郁金香型導波器，提高頻率響應的平順。在Tannoy 70周年慶時，它們推出新的旗艦Kingdom喇叭，中音部分仍采用同軸設計，另外加上超高音與超低音單體，這款喇叭也說明了同軸設計的限制。
Tannoy的最大競爭對手是英國同胞KEF（Kent Engineering and Foundary），它們的動作比Tannoy積極，1984年推出空腔耦合技術（Coupled Caviy），104/2喇叭的獨特構思與豐富低頻引起許多討論，這壹年它們加入同軸喇叭市場。 1989年KEF進壹步改良，推出稱為Uni-Q的同軸技術，105/3喇叭同時使用空腔耦合技術與Uni-Q單體，表現更上層樓。KEF的Uni-Q單體是在同壹個底盤上裝設大、小兩個磁鐵，發音時高音利用低音的振膜當作號角，達到同軸同時的目的；Tannoy的同軸單體並不在同壹個平面上，所以並非真正同軸同時。
各種仿同軸的設計紛紛出籠，美國洛杉磯專門制造PA與錄音室鑒聽用喇叭的Gauss，把高音套上壹個碗狀的蓋子放在低音中間，有不錯的評價。德國Siemens也設計了壹個同軸單體，把9公分高音單體放在25公分低音前面，再以聲學透鏡改善擴散角度，七○年代進軍劇院市場引起很大話題。 壓電式單體，目前僅見於少數高音使用。所謂壓電材料（Piezo-electric），是指施加電壓後會伸展、收縮或彎曲的材料，像是酒石酸鉀鈉（Rochelle salt）、鈦酸鋇、鈦酸鹽、鋯酸鹽等合成物，它們曾被運用在唱頭、耳機等組件上。至於用在喇叭上，要等到能軸向伸展的多元氟化乙烯樹脂作成，並在兩邊加以真空氣化鋁處理過的高聚合體出現以後，才得以實現。這種單體有良好的線性、失真少、瞬時佳，也因為質量輕而能設計成各種形狀。它的缺點則是他具有電容性阻抗，有時需要特別設計的轉接放大器。
此外還有氣閥式揚聲器（讓空氣由受壓縮的空氣槽流經號角而發聲）、感應型、熱摩擦型，以及正式商品化的薄膜型等設計。荷蘭Philips曾推出壹種MFB喇叭，在喇叭箱內裝有擴大機與主動性回授組件，把擴大機的回授環路延伸到喇叭音圈。Philips的產品沒有成功，倒是讓Infinity、Genisis等廠商獲得靈感，在低音部分制造了伺服擴大機，降低低音的失真。