（本文譯自 Pro Co Sound
的 “Cable
Anatomy：Understanding
the microphone cable”）
阻抗是什麼？
阻抗（impedance），是在直流（DC，direct current）稱作「電阻」（resistance）的交流（AC，alternating current）版本，在電路中對抗電子流動，以 ohms 表示。阻抗（通常簡寫成 “Z”），除了直流電阻以外，還包含電容抗（capacitive reactance）與電感抗（inductive reactance）。電抗（reactance）隨著電路中信號的頻率變動，頻率降低電容抗增加，頻率增加電感抗遞增。因為這種隨著頻率變動的特性，阻抗無法像直流電阻一樣，直接用電錶就可以測得。
高阻抗與低阻抗麥克風有什麼不一樣？
回答這個問題要有一點歷史背景。高阻抗麥克風較低阻抗型的，能產生高一點的輸出電壓。直到現在，「消費」音響設備（小型 PA 系統，家庭與半專業錄音器材等）常常是為高阻抗麥克風設計的，因為它們的相當高輸出電平只需要小小的放大增益。低阻抗麥克風較低的輸出，讓器材製造商需在 mic 前級之前，加上輸入變壓器以提高信號強度，這大大提高了電路成本。因此，在專業錄音與廣播攝影棚外，很少見到低阻抗麥克風（low-Z mics）。
「高預算」的器材設備中，低阻抗線提供了幾個大大的好處。一個 high-Z mic 的高訊源阻抗（約10,000 ohm），加上 mic cable 的旁路容抗（capacitive shunt reactance），構成一個低通濾波器（low pass filter），漸進地砍掉高頻段。這種嚴峻的損耗主要來自於 cable 的長度與結構，Lo-Z mic 的低訊源阻抗（小於 200 ohm），則相對成比例地降低了高頻耗損。同樣重要的，高阻抗線的高負載阻抗（load impedance），對各種形式的干擾比低阻抗線來的敏感，特別是高頻雜訊與無線電波。這兩個高頻的不利因素，使 cable 長度一旦超過 15 – 20 呎，就會有問題產生。
平衡線的使用對低阻抗麥克風是不是最好？什麼是平衡線？
平衡線是最好的了，不過有時候為了利益會放棄信用，並不是真正的平衡線。平衡、非平衡、低阻抗與高阻抗都是各自獨立的特性。許多人錯誤地認為，凡是套上 3 pin XLR 接頭的，都是低阻抗，而且直接假設它就是平衡的；其他以 1/4 吋
phone 插頭連接兩設備的線，則都是高阻抗的。事實上，有一大堆機器的非平衡輸入與輸出是配備XLR 端子的，甚至還有更多低阻抗的線是裝上 phone 插頭的；醫療器材使用許多高阻抗、平衡線在感知器應用上；而大多數的 line - level 非平衡輸出，是非常低阻抗的。
電氣系統的電壓需要一個參考點。一般稱作 common 或者 ground，雖然它不一定真正連接到地（earth）。參考點始終維持「零電壓」，信號擺盪（swings）為正（在它之上）或負（在它之下）。這是所謂的非平衡結構。實際上，common 可能只是一條導線、印刷電路板上的一個痕跡或金屬基座 -
基本上任何可以導電的東西。理想上它是一個完全導體 -
也就是說它應該要沒有電阻或阻抗。一條連接兩個器材的 cable，它的遮蔽網就被當作信號 common 用。
當系統越趨龐大與複雜時，common（ground）導體的非完美導電性，不可避免地會引起一些問題。既然它是真實材料製作的，必然會有電阻存在，當電流流經它時，就會產生壓降（歐姆定律），意味著在它的兩端不可能是完美的「零電壓」。系統越大，訊源與負載間的距離越長，這個非平衡架構的效率就越差。
平衡線電壓的參考點並不是 common 或 ground。信號被有差別性（differentially）地加在一對導體上，信號彼此是對方的電氣「鏡像」（mirror images）-
它們的準位（level）相當，但是極性（polarity）相反。換句話說，當信號擺盪（swings）前進時，一導體對 common 來說是「負」
，另一導體則是「正」。這些極性隨信號的頻率變動，總信號準位（level）是個別信號電壓之間的「差」（difference）。例如，如果一個導體 +5 V，另一個是 -5 V，信號準位（level）是 +5
V 減 -5 V，等於 10
V。如果因為某些因素，使兩導體同時皆為 +5 V，總準位則是
+5 V 減 +5 V，結果是 0
電壓。相當微妙！
因為這種差別信號傳輸，當使用平衡線（balanced
lines）時，會發生兩個非常有價值的事情。其一，每一件器材可以讓它自己的電路系統參考自己的 common
點，因為器材間並不需要為了使信號有完整迴路，而將所有的 common
都連接在一起。這消除了許多噪音的最大來源因素，地迴路（ground
loops）。其二，因為信號是差別性地（differentially）傳送與接收，任何共模干擾（common-mode intererence）信號，會以相同 level 與極性，加在兩導體原來的信號上傳輸。也就是說，如果一條線引起 +5 V
外部雜訊，則兩導體上面都會有 +5 V 的雜訊。這會讓雜訊干擾的總 level，等於 +5 V 減 +5
V，0 伏特。干擾自己抵銷了，稱之為 common – mode rejection。
有很多方法可以使線平衡。（事實上，「balanced」一詞經常被錯用在實為「floating」的線上。正確的說，真正的平衡線，每一邊對地（ground）的阻抗完全一樣。將 pair line的一邊當作「hot」，ground 當
common，可以獲得非平衡信號。Floating line
沒有對地參考點，所以必須有一邊與 common 相連，讓它「unfloat」不要漂移。）Lo–Z mic
前級一旦用上輸入變壓器，只要變壓器主線圈任一邊都沒有連到 common，也會提供一個 floating 輸入。這是「low – impedance – is –
balanced」誤解的開始。平衡線的使用，事實上只是一個，因為 transformer
要加強低信號 level 需求，所產生的副產品。現在的低噪音
IC 設計，低阻抗 mic 前級可以變得很乾淨、安靜、平衡而且很便宜 - 因為不需使用輸入變壓器。
高阻抗麥克風線的基本組成部份是哪些？每一部份的功用為何？
高阻抗麥克風有很多電吉他的特性，所以使用的
cable，基本上就是一條同軸樂器
cable。中心「hot」導體以高品質的介電質絕緣；靜電遮蔽以避免操作雜訊以及摩擦靜電效果；遮蔽有編織、螺旋與箔片方式，同時也用作信號的電流回路（current return path）；最後以外層被覆保護。這種 cable
在「解剖樂器 cable」中有深入的討論。
低阻抗麥克風線的基本組成部份是哪些？每一部份的功用為何？
低阻抗麥克風或平衡線所使用的
cable，基本結構是一條有遮蔽網的絞線對。它包含兩個絕緣（insulation）的銅導體（conductor），互相絞繞（twisted）在一起（常常還有使用填充物（filler）），以銅網遮蔽（shield），外加被覆（jacket）構成。
兩導體的
guage 和線蕊應該要多大？
Cable 中的銅量多少，通常決定於要承載多少電流，或者它要承受多少張力強度而不會折斷。假設最壞的情況，在一個 line – level（+24 dBm）600 ohm 的電路中使用，流經其中的電流是可忽略的 13
milliamperes（這是千分之 13 安培），這樣一個電路的功率約 100 milliwatts，十分之一瓦。一個典型的 150 ohm
麥克風連接 1000 ohm 前級輸入，所產生的電流少於 10
microamperes（百萬分之十安培），功率少於 1 microwatt。
以這樣來看，顯然並不需要太多的銅去搬動信號，除非它有非常長距離的要求。很多低阻抗麥克風 cable，使用 24 awg
導體有非常好的表現，而大部分的多導體「snake」cable，使用 24 awg（7 x
32 awg）導體。個別導體有越多銅蕊（strands）組成，意味著有比較長的使用壽命與柔軟性。歌手使用手持式麥克風，常常會讓
cable 陷入數小時的用力拖拉、扭絞、緊扯和其他虐待的情境中，這些情形導致較粗銅蕊和較大 guage
的需求，有時候 18 或 20
awg。然而聲音效果可能就要與使用較大導體之間有點妥協了。
兩導體為什麼要緊繞一起呢？
就像先前解釋過的，平衡線的干擾抵銷
common – mode
rejection，是以兩導體上引起均等的雜訊干擾為前提。將兩導體緊密絞繞在一起，之間距離減至最低，有助於接收到一致的外部雜訊，增進此線的
common – mode rejection ratio（CMRR）。
對外在游離的電磁波而言，兩導體也會形成一個「迴圈天線」（loop
antenna）。兩導體距離越遠，「天線」變得越大，能夠撿拾到的雜訊就越多，來自像變壓器、日光燈、舞台燈光 AC
電源線等干擾源。 Cable 的迴圈面積變小，可以減少這類干擾引起的哼聲和嗡嗡聲，而 cable 的遮蔽網對這些幾乎是完全起不了抵抗作用的。
「絞繞」（twist）之間的距離稱作絞線對的「lay」。把「lay」縮短（增加「絞繞」的數量），可以增進它的 common –
mode rejection，同時也改善線的彈性。典型麥克風
cable，絞線對的「lay」一般大約 3/4
吋到 1-1/2 吋。生產同樣長度的線，要縮短絞線對的「lay」，會用到更多的導線和機器作業時間，理所當然會增加 cable
的成本。
什麼是「star
- quad」cable？
這種四導體遮蔽結構，把它看成「兩對絞線對互相絞繞在一起」是最好的想像了。以四個較小導體取代兩個較大的導體，會讓 cable 的迴圈面積大幅減小，增加對電磁干擾（EMI）的抵抗達 20 dB。因為這樣，使麥克風和平衡線用的「star -
quad」cable，在電視製作的場合大受歡迎，那裡什麼沒有，大量的燈光、攝影器材電源 cable，到處圍繞開機作業著。
「Star – quad」 真的比較好聲嗎？
當用在低阻抗麥克風時，「star – quad 」結構大量降低了 cable 的電感抗（inductive reactance）。電感（值）（inductance）在先前討論阻抗（impedance）時有提到過。電感（器）（inductor）可以看成，一個阻值會隨頻率增加而增加的電阻。因此，串連電感（series
inductance）有低通濾波的特性（low – pass
filter），漸進地衰減掉高頻。而並聯電容（parallel capacitance） - 高阻抗樂器 cable
高頻響應的敵人，在低阻抗的應用裡是微不足道的，串連電感（series
inductance，以 microHenries or μH
表示）可就不是這樣了。
圓形導體的電感，與它的直徑或大小沒有關係，與它的長度也沒有正比例的關聯。並聯電感就像並聯電阻一樣：兩個大小相同的電感並聯，電感值不會加倍，而是減半。在 cable 的構成中，用兩個 25 awg 導體並聯，取代 22 awg絞線對的其中一個導體，結果兩者的 DC 電阻會一樣，不過前者的電感值會（大約）減半。這會使高頻表現獲得改善：變得比較清澈，不需要使用等化器來獲得 high – end 效果。
同樣重要的是集膚效應（skin
sffect），一種現象：圓形導體在高頻時，電流會比較集中在導體表面流動，幾乎像是變成一個中空的管子。這會使得導體高頻時表面電阻增加，也會帶來顯著的相位偏移（phase shift）。
什麼是相位偏移（phase shift）？
相位偏移（phase
shift）是一個名詞，以時間描述兩個信號的位移情形。當我們要描述平衡線兩邊的極性相反時，可以說它們彼此有
180 度相位差（180 degrees out of
phase）。每當一個交流波形完成一次 cycle，從零到正波峰、到零、到負的峰值、再回到零，它走了 360
度（就好像一個圓一樣）。一個簡單的 1 kHz（每秒 1000
個 cycle）正弦波，花一毫秒走完一圈 360
度。如果我們說它的起點是零，1/4 毫秒後會走到正的峰值，另一個
1/4 毫秒會穿越零，再往下 1/4 毫秒到達負的峰值，當第四個
1/4 毫秒過完時，回到零。因此，每四分之一毫秒等於 90
度的相位差。
當兩個相同信號彼此同相（in phase）時，它們同時跨越零點和峰值，兩者相加會使信號振幅（amplitude）加倍。如果相位落差 180
度，兩者相加會使信號互相抵銷。
這種特性在簡單正弦波上非常明確。正弦波只包含一個簡單的基礎頻率（fundamental
frequency），沒有諧波（harmonics）。諧波（harmonics）是基礎頻率的複合物，也是複雜波形組成的元素。一個絕佳的複雜波形例子叫做「音樂」。同樣一個 middle C
音符，鋼琴彈起來的聲音與長笛演奏出來的不同，原因就在兩種樂器產生的波形不同。
當複雜波形行經 cable 時，最理想的是，進入與離開 cable
的振幅與相位關係，始終維持不變。一旦相位偏移（phase shift）改變了這些關係 – 例如，當較上層原來定義「撥」弦的諧波，有點落後於構成該音符「主體」（body）的基礎頻率時 –
一種細微的「模糊」開始產生，音樂「立即」與「真實」的感覺就被削弱了。
如何減少相位偏移呢？
集膚效應（skin effect）引起的相位延遲（lag）是：每 skin depth 1 弧度（radian，約 57.3 度）。在一個特定頻率，不管直徑是很大還是很小，導體的有效
skin depth 都是一樣的。例如，20 kHz 銅導體的 skin depth 大約 .020 吋，而 18 awg 的導體直徑大約 .040 吋。這表示從 DC 到 20 kHz
的頻段，導體橫切面的全部面積區域都被充分利用到。因為 skin depth（.020 吋）沒有比導體半徑小，絕不會有大於 1 radian
的相位偏移出現。
簡單說，star – quad cable
似乎提供了較低的電感和較少的相位偏移，兩者都是直接影響高頻複雜波形「清晰」、「凝聚」表現的重要因素。先天優越的噪音排斥特性，也減少了交互調變失真（intermodulation
distortion），一種非常令人討厭的東西，因為它會產生與基礎頻率完全不諧調的「side -
tone」。儘管改善效果不像換麥克風來的戲劇性，卻似乎有越來越多的音響專家跑去擁抱 star
– quad 結構的聲學優勢了。
絕緣是怎麼做的？會不會影響聲音？
即使 cable
電容在高阻抗應用中很少被考慮進去，低 loss 、高品質（低介電常數 low dielectric constant）的絕緣材料像聚乙烯（polyethylene），聚丙烯（polyepropylene）還是很受歡迎的，特別是長距離 cable
的使用。為了想要維持 cable 直徑大約在 1/4
吋，典型兩導體麥克風 cable 的絕緣厚度（insulation thickness），約 .020
吋左右，是同軸型樂器 cable
的一半。也因為很薄，焊接的時候需要良好的溫度控制以避免被融化掉。遇到超薄（.010 吋）應用，cross – link polyethylene
絕緣有時候會被用上，「cross –
link」的處理（類似製造熱縮套管），大大減少了焊接時，絕緣被融化與收縮的問題。
為什麼有些 cable 會有線狀填充物與導體一起絞繞？
填充物使用的主要目的是讓 cable
中心保持圓滾飽滿，減少完成後在裡面迴旋的狀況。絞線對不是圓的，如果沒有填充物，會有波浪起伏的外觀，除非加上很厚的被覆（jacket），這又會嚴重影響彈性，剝線也困難。在永久性的安裝中，各種薄被覆的絞線對在導管裡拉線施工，是很好的迴旋例子。這些 cable
以經濟性為優先考量，它不需要圓滾飽滿，只要柔軟、彈性、好收尾和便宜就好。
填充物也有助於維持 cable
的形狀和增加強度，能夠允許一些拉扯、扭轉、壓迫，由填充物協助吸收，而非僅是讓導體和遮蔽網來承受。有些用在領夾式麥克風的特殊微型 cable，中心由銅導體與綜合纖維一起絞繞，直徑小於 1/8
吋卻非常的強韌。（不過很不幸地非常難收尾，因為必須要在可焊的銅蕊中，挑出不可焊的纖維。）
為什麼低阻抗
cable 不需要像高阻抗 cable
一樣的靜電遮蔽？
同軸 cable
上使用的降噪半導電膠帶纏繞，或者導電性 PVC
層，目的都在洩掉因遮蔽網與導體絕緣層摩擦而產生的靜電。當訊源阻抗很高，在彎曲或操作 cable
時，這些靜電荷聽起來像脆裂的噪音。低訊源阻抗對這種靜電的產生有阻尼作用，會降低它的噪音。
還有一些 cable
使用導電性的紡織或塑膠遮蔽，以達到 100%
覆蓋率，再以一條銅導體或低覆蓋率的銅編織網加上洩流，方便收尾製作和較低的 DC
電阻。不過這種結構非常柔軟，遮蔽效率隨著頻率的遞增也更形吃力，因為導電率低，10 kHz
以上，遮蔽效果就非常有限了。
有遮蔽、低阻抗
cable 有什麼要特別注意的嗎？
低阻抗麥克風 cable
的遮蔽所用的方法，基本上與樂器同軸 cable
一樣。銅網編織大致提供了最好的高頻遮蔽表現，也防範了無線電波干擾（RFI）。這是因為銅編織網有非常高的導電性、低電感和自我短路的結構。最大的缺點是經濟性，製造成本最貴，也最難完成組裝。
螺旋纏繞的遮蔽方式（spiral –
wrapped，serve），天生具有電感性，把它拉長看，就類似一個導體線圈。這會危及高頻遮蔽效果，當有 100
kHz 以上的遮蔽需求時，不建議使用。Serve 遮蔽並不很貴，容易組裝，是中等品質 cable 受歡迎的選擇。
箔片式遮蔽（foil
shielded）cable 在永久性的安裝工事，和攜帶式多 pair 導體的「snake」cable 中，被大量使用。超低成本、輕量、纖細輪廓，使 foil 遮蔽 cable 在牽涉到管中拉線的應用場合，顯得格外好用。這些 case，導管（如果是金屬的而且適當接地）可以在常用的薄麥拉 /
鋁箔遮蔽之外，大大提高 EMI、RMI 防護性能。Foil 遮蔽的 100% 覆蓋率，原本是對無線電防範最大的好處，卻因為洩流（drain）銅導體線圈的電感性，有點妥協了。
Foil / drain 結構遮蔽的低導電性妨礙了低頻表現。在不斷重複彎折盤繞的應用場合，硬化掉的麥拉會開始掉落它的鋁質顆粒，讓遮蔽網出現縫隙開口。在多 pair cable 中會是一個特別的問題，當遮蔽損壞時，會導致 channel
間的串音，以及撿拾無線電波噪音干擾等的問題。
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