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HiFi音箱分频器的设计

发布日期:2019-08-22 浏览量:327次
分频器英文为Crossover Network,直译应为“交叠网络”,中文已经约定俗成的译为分频器了。但我先前曾撰文提出异议,实际上,译为“分频器”对于实用来说并不是很贴切,或许“合频器”或“合成器”会更加贴切,当然分频器这种译法已经家喻户晓,已无可能改变。

为什么应该叫“合频器”而不是“分频器”呢?主要是由于虽然从电路上来看,是由高低过滤器构成似乎是起把高低频分开并分而治之的功能,但从本质上考究的话,其功能是把高低音(或者再加中音)单元有机地结合在一起,重放整个声频频带。(这也是由于目前尚无可能用一个单元很好地重放整个20-20K声频频带的条件下,不得已而为之的办法)?

虽然“分频器”还是“合频器”只是一个名词,但关键是要点明其真正的功用。几年来由于“分频器”这个叫法,使得大多数人自然而然地将“分频器”的功用,理解为把高低频分开,而体会不到其本质的功能是将高低单元结合为一体,从而导致对于低阶分频还是高阶分频好这个问题长时间的纠缠不清。

笔者先前提出的阴阳调和的观点,在哲学的层面上分析了分频器的功用,也即:高低音单元好似阴阳对立统一的关系一样。有其对立的一面,而通过分频器又有机地统一为一个整体,合二为一,而分频器的功能就是分而治之,达到阴阳交融之目的,故从其目的来说,“合成器”或“合频器”反而会更贴切。

开宗明义地谈了以上这么一大段哲学,和分频器的功用,并不是无谓地空谈,而在于明白了分频器的本质以后,就可以很好地掌握分频器整体设计这个关键。

分频器的整体设计是指高低音滤波器的分频点与阶数的选取,首先综合考虑高低音单元的幅频承受功率与失真度以及指向性来选取分频点。一般原则是首先考虑高音,选取分频点以三倍或四倍于的高音单元的谐振频率为佳,这样可以有效地避免高音单元过载,声音“发破”甚至烧坏高音。并且,选取的分频点越高,采用低阶高通分频的可行性越大。

其次考虑低音单元,一定要选取在幅频响应的平坦区内,一般情况下,幅频响应开始下降的频段意味着分割振动等不良因素开始作用,失真度等也会较大,一般以留有一定的平直频段为佳。

除了根据单元选取以外,决定分频点还有一个原则就是均衡原则,选取分频点不可使某一单元的负担相对太重,比如两分频的话,如选分频点在5KHz的话,则高音仅承担5-20KHz,二个倍频程,而低音单元以50Hz起计就有六个多倍频程,这样低音单元负担过重,并且互调失真会明显加大,一般来说,两分频时分频在3K左右,高音单元较差时取3.2-3.5,高音单元质量好,谐振频率低时可以取到2K附近。

对于三分频来讲选取分频点是非常考究的。其中一个重要原则是:两个分频点之间的距离足够大,高档音箱一般取10倍为宜,如300与3K、500与5K,这是为了避免两个分频点互相干扰打架,一般性的音箱也至少建议5倍以上。

笔者是主张低阶设计的,但不一定是越低阶越好,前面已经讲过是以分而治之的手段,达致阴阳融合之目的。分而治之就是把高低音单元的互相不协调的部分和缺点去掉,保留各自的优点,以达到互补融合之目的。所以说最理想的是找到两个单元,可以不用分频器(零阶分频器),而能互补调合,当然这在实际上是不太可能的,实际中只可能根据所选取的单元取较低阶的分频器,具体讲,首先是依据所选取高低音单元选取一个合适的分频点,一般在2-4KHz之间,然后根据低音单元在分频点以上部分的频响曲线,相位响应,失真度等来决定低音滤波器的阶数。如果分频点以上频段响应较差、不平坦、失真度过大的话,就需要用二阶或三阶滤波以将影响尽量降低,如果分频点以上该段频响很好的话,就尽量用一阶,以达到高低音阴阳调合的最佳效果。

高通滤波主要考虑高音单元的谐振频率,幅频响应特性,功率承受,失真度等问题。如果谐振频率低于分频点两个倍频程以上,而高音单元的功率承受与失真度特性都较好时,优选一阶滤波,否则只能选用二阶滤波三阶滤波,单元越差,阶数越高。
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