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HiFi音箱分頻器的設計

發布日期:2019-08-22 瀏覽量:1460次
分頻器英文為Crossover Network,直譯應為“交疊網絡”,中文已經約定俗成的譯為分頻器了。但我先前曾撰文提出異議,實際上,譯為“分頻器”對于實用來說并不是很貼切,或許“合頻器”或“合成器”會更加貼切,當然分頻器這種譯法已經家喻戶曉,已無可能改變。

為什么應該叫“合頻器”而不是“分頻器”呢?主要是由于雖然從電路上來看,是由高低過濾器構成似乎是起把高低頻分開并分而治之的功能,但從本質上考究的話,其功能是把高低音(或者再加中音)單元有機地結合在一起,重放整個聲頻頻帶。(這也是由于目前尚無可能用一個單元很好地重放整個20-20K聲頻頻帶的條件下,不得已而為之的辦法)?

雖然“分頻器”還是“合頻器”只是一個名詞,但關鍵是要點明其真正的功用。幾年來由于“分頻器”這個叫法,使得大多數人自然而然地將“分頻器”的功用,理解為把高低頻分開,而體會不到其本質的功能是將高低單元結合為一體,從而導致對于低階分頻還是高階分頻好這個問題長時間的糾纏不清。

筆者先前提出的陰陽調和的觀點,在哲學的層面上分析了分頻器的功用,也即:高低音單元好似陰陽對立統一的關系一樣。有其對立的一面,而通過分頻器又有機地統一為一個整體,合二為一,而分頻器的功能就是分而治之,達到陰陽交融之目的,故從其目的來說,“合成器”或“合頻器”反而會更貼切。

開宗明義地談了以上這么一大段哲學,和分頻器的功用,并不是無謂地空談,而在于明白了分頻器的本質以后,就可以很好地掌握分頻器整體設計這個關鍵。

分頻器的整體設計是指高低音濾波器的分頻點與階數的選取,首先綜合考慮高低音單元的幅頻承受功率與失真度以及指向性來選取分頻點。一般原則是首先考慮高音,選取分頻點以三倍或四倍于的高音單元的諧振頻率為佳,這樣可以有效地避免高音單元過載,聲音“發破”甚至燒壞高音。并且,選取的分頻點越高,采用低階高通分頻的可行性越大。

其次考慮低音單元,一定要選取在幅頻響應的平坦區內,一般情況下,幅頻響應開始下降的頻段意味著分割振動等不良因素開始作用,失真度等也會較大,一般以留有一定的平直頻段為佳。

除了根據單元選取以外,決定分頻點還有一個原則就是均衡原則,選取分頻點不可使某一單元的負擔相對太重,比如兩分頻的話,如選分頻點在5KHz的話,則高音僅承擔5-20KHz,二個倍頻程,而低音單元以50Hz起計就有六個多倍頻程,這樣低音單元負擔過重,并且互調失真會明顯加大,一般來說,兩分頻時分頻在3K左右,高音單元較差時取3.2-3.5,高音單元質量好,諧振頻率低時可以取到2K附近。

對于三分頻來講選取分頻點是非常考究的。其中一個重要原則是:兩個分頻點之間的距離足夠大,高檔音箱一般取10倍為宜,如300與3K、500與5K,這是為了避免兩個分頻點互相干擾打架,一般性的音箱也至少建議5倍以上。

筆者是主張低階設計的,但不一定是越低階越好,前面已經講過是以分而治之的手段,達致陰陽融合之目的。分而治之就是把高低音單元的互相不協調的部分和缺點去掉,保留各自的優點,以達到互補融合之目的。所以說最理想的是找到兩個單元,可以不用分頻器(零階分頻器),而能互補調合,當然這在實際上是不太可能的,實際中只可能根據所選取的單元取較低階的分頻器,具體講,首先是依據所選取高低音單元選取一個合適的分頻點,一般在2-4KHz之間,然后根據低音單元在分頻點以上部分的頻響曲線,相位響應,失真度等來決定低音濾波器的階數。如果分頻點以上頻段響應較差、不平坦、失真度過大的話,就需要用二階或三階濾波以將影響盡量降低,如果分頻點以上該段頻響很好的話,就盡量用一階,以達到高低音陰陽調合的最佳效果。

高通濾波主要考慮高音單元的諧振頻率,幅頻響應特性,功率承受,失真度等問題。如果諧振頻率低于分頻點兩個倍頻程以上,而高音單元的功率承受與失真度特性都較好時,優選一階濾波,否則只能選用二階濾波三階濾波,單元越差,階數越高。
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