一文詳解分頻器的計(jì)算和調(diào)整方法

您是否知道音箱之所以有這么出色的低音高音的音質(zhì)效果完全得力于一個(gè)音箱設(shè)備中的音響分頻器，如果沒(méi)有這個(gè)小小的音箱分頻器，音箱根本就不可能有出色的音質(zhì)效果。本文主要帶領(lǐng)大家來(lái)了解一下分頻器的計(jì)算和調(diào)整，首先來(lái)了解一下分頻器原理及是分頻點(diǎn)，其次詳細(xì)了解分頻器計(jì)算的順序以及調(diào)整方法。

分頻器簡(jiǎn)介

分頻器是指將不同頻段的聲音信號(hào)區(qū)分開(kāi)來(lái)，分別給于放大，然后送到相應(yīng)頻段的揚(yáng)聲器中再進(jìn)行重放。在高質(zhì)量聲音重放時(shí)，需要進(jìn)行電子分頻處理。

分頻器是音箱內(nèi)的一種電路裝置，用以將輸入的模擬音頻信號(hào)分離成高音、中音、低音等不同部分，然后分別送入相應(yīng)的高、中、低音喇叭單元中重放。之所以這樣做，是因?yàn)槿魏螁我坏睦榷疾豢赡芡昝赖膶⒙曇舻母鱾€(gè)頻段完整的重放出來(lái)。

分頻器是音箱中的“大腦”，對(duì)音質(zhì)的好壞至關(guān)重要。功放輸出的音樂(lè)訊號(hào)必須經(jīng)過(guò)分頻器中的過(guò)濾波元件處理，讓各單元特定頻率的訊號(hào)通過(guò)。要科學(xué)、合理、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)卦O(shè)計(jì)好音箱之分頻器，才能有效地修飾喇叭單元的不同特性，優(yōu)化組合，使得各單元揚(yáng)長(zhǎng)避短，淋漓盡致地發(fā)揮出各自應(yīng)有的潛能，使各頻段的頻響變得平滑、聲像相位準(zhǔn)確，才能使高、中、低音播放出來(lái)的音樂(lè)層次分明、合拍、明朗、舒適、寬廣、自然的音質(zhì)效果。

在一個(gè)揚(yáng)聲器系統(tǒng)里，人們把箱體、分頻電路、揚(yáng)聲器單元稱(chēng)為揚(yáng)聲器系統(tǒng)的三大件，而分頻器是音箱中的“大腦”，分頻電路對(duì)揚(yáng)聲器系統(tǒng)能否高質(zhì)量地還原電聲信號(hào)起著極其重要的作用。尤其在中、高頻部分，分頻電路所起到的作用就更為明顯。

分頻器原理

從電路結(jié)構(gòu)來(lái)看，分頻器本質(zhì)上是由電容器和電感線圈構(gòu)成的LC濾波網(wǎng)絡(luò)，高音通道是高通濾波器，它只讓高頻信號(hào)通過(guò)而阻止低頻信號(hào)；低音通道正好相反，它只讓低音通過(guò)而阻止高頻信號(hào)；中音通道則是一個(gè)帶通濾波器，除了一低一高兩個(gè)分頻點(diǎn)之間的頻率可以通過(guò)，高頻成份和低頻成份都將被阻止。在實(shí)際的分頻器中，有時(shí)為了平衡高、低音單元之間的靈敏度差異，還要加入衰減電阻；另外，有些分頻器中還加入了由電阻、電容構(gòu)成的阻抗補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，其目的是使音箱的阻抗曲線心理平坦一些，以便于功放驅(qū)動(dòng)。

由于現(xiàn)在的音箱幾乎都采用多單元分頻段重放的設(shè)計(jì)方式，所以必須有一種裝置，能夠?qū)⒐Ψ潘蛠?lái)的全頻帶音樂(lè)信號(hào)按需要?jiǎng)澐譃楦咭簟⒌鸵糨敵龌蛘吒咭?、中音、低音輸出，才能跟相?yīng)的喇叭單元連接，分頻器就是這樣的裝置。如果把全頻帶信號(hào)不加分配地直接送入高、中、低音單元中去，在單元頻響范圍之外的那部分 “多余信號(hào)”會(huì)對(duì)正常頻帶內(nèi)的信號(hào)還原產(chǎn)生不利影響，甚至可能使高音、中音單元損壞。

分頻點(diǎn)介紹

分頻點(diǎn)指分頻器高通、帶通和低通濾波器之間的分界點(diǎn)，常用頻率來(lái)表示，單位為赫茲。高低音兩分頻音箱只有一個(gè)分頻點(diǎn)，高、中、低三分頻音箱有兩個(gè)分頻點(diǎn)，分頻點(diǎn)應(yīng)根據(jù)各頻段揚(yáng)聲器單元或音箱的頻率特性和功率分配來(lái)具體確定。

分頻點(diǎn)通常定義為兩個(gè)分頻器的響應(yīng)（一般由一個(gè)LPF和一個(gè)HPF組成）互相交叉處的頻率，可能是兩個(gè)電子分頻器（從動(dòng)或主動(dòng)式）電學(xué)特性上的分頻點(diǎn)，或者是兩個(gè)聲學(xué)濾波器上的分頻點(diǎn)。任何喇叭單元實(shí)質(zhì)上都是一個(gè)濾波器，每一個(gè)都有他們內(nèi)部所固有的高通和低通濾波器，以及固有的截止頻率，斜率，網(wǎng)絡(luò)類(lèi)型。

一個(gè)系統(tǒng)的總體聲學(xué)分頻點(diǎn)取決于這個(gè)系統(tǒng)中電子濾波器與喇叭單元頻率響應(yīng)的數(shù)學(xué)組合，當(dāng)一個(gè)電子濾波器添加到一個(gè)聲學(xué)濾波器系統(tǒng)時(shí)，他們的頻率響應(yīng)將疊加，形成一個(gè)全新的響應(yīng)曲線。

兩個(gè)不同單元之間的聲級(jí)/靈敏度差異，及高頻器件的相位滯后都是顯而易見(jiàn)的。高頻部分很可能被固定在一個(gè)長(zhǎng)喉管的號(hào)筒上，因此產(chǎn)生相對(duì)于低頻揚(yáng)聲器的延遲，為了更好地使系統(tǒng)重現(xiàn)信號(hào)，最新發(fā)展的分頻器要求能夠平滑頻率響應(yīng)曲線。

分頻器的計(jì)算和調(diào)整方法

1、計(jì)算順序

目前大部分資料介紹的計(jì)算方法是以揚(yáng)聲器額定阻抗為定值求得分頻頻率的LC值，然后在試音時(shí)調(diào)整參數(shù)。實(shí)踐證明這種方法計(jì)算結(jié)果與最后的調(diào)整參數(shù)誤差太大，因?yàn)槠渥杩箷?huì)隨著頻率的升高而增大。雖然在揚(yáng)聲器兩端并聯(lián)RC串聯(lián)諧振回路可使其阻抗穩(wěn)定在額定阻抗附近，但是在業(yè)余條件下無(wú)專(zhuān)用儀器，分頻元件越多，相移越大，所以這兩種方法不可取。事實(shí)說(shuō)明以揚(yáng)聲器在分頻點(diǎn)處的阻抗為定值，求得分頻頻率的LC值準(zhǔn)確度較高。本文以常見(jiàn)的雙中低音倒相箱為例，介紹采用12dB/oct-6dB降落點(diǎn)交叉的二分頻網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算方法。根據(jù)高低音揚(yáng)聲器的參數(shù)，分頻點(diǎn)取3kHz。

用數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)得高音直流電阻Ro=7.6Ω，電感量L=0.52mH。

用數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)得雙中低音并聯(lián)直流電阻Ro=3.7Ω，并聯(lián)電感量L=0.57mH，

2、調(diào)整方法

將揚(yáng)聲器裝入音箱，選用大4P接線盒和雙線分音法。把揚(yáng)聲器和接線盒內(nèi)接線焊好。分頻器采用外接搭焊方式，這樣調(diào)整方便。

附表所列是用數(shù)字頻率表測(cè)得的《雨果金碟（一）》

17—45段的訊號(hào)頻率。雖然有一定的誤差，但是作為調(diào)整分頻器使用已經(jīng)足夠。

在正常聽(tīng)音音量狀態(tài)下，播放測(cè)試訊號(hào)時(shí)，發(fā)現(xiàn)分頻苣2.5kHz~4kHz處聲壓較高。把其中一只音箱高音同相連接，用合并功放的平衡旋鈕反復(fù)比較分頻點(diǎn)及其他各點(diǎn)聲壓，無(wú)明顯差別。通過(guò)以往多次制作分頻器的經(jīng)驗(yàn)，說(shuō)明這不是計(jì)算值偏差較大。其主要原因是在業(yè)務(wù)條件下無(wú)法得到揚(yáng)聲器的頻響曲線圖。分頻點(diǎn)落在高低音的峰點(diǎn)上，包括揚(yáng)聲器裝入箱體后對(duì)頻響曲線的影響?？っ船F(xiàn)在該調(diào)整高音的分頻網(wǎng)絡(luò)還是低音的分頻網(wǎng)絡(luò)呢？

根據(jù)揚(yáng)聲器的參數(shù)得知，高音靈敏度為91dB，中低音為89dB。當(dāng)兩只中低音并聯(lián)使用時(shí)，阻抗為4Ω，使高音靈敏度下降。另外，試聽(tīng)時(shí)距揚(yáng)聲器LOCm處可聽(tīng)到高音在2.5kHz處被衰減的聲壓，2kHz處已聽(tīng)不到。由于其頻響低端達(dá)1.5kHz，說(shuō)明分頻網(wǎng)絡(luò)正確。而中低頻揚(yáng)聲器在4kHz處仍然有較高聲壓。以上兩點(diǎn)說(shuō)明應(yīng)調(diào)整低通網(wǎng)絡(luò)。

本著先易后難的原則，試著將C2逐漸換大容量。

當(dāng)其容量為15μF時(shí)，已聽(tīng)不到中低頻揚(yáng)聲器在4kHz上的頻率信號(hào)。同時(shí)3.2kHz附近的聲壓也得到適當(dāng)?shù)乃p。分頻器LC元件參數(shù)如附圖所示。

3、相位問(wèn)題

如果你注意的話，可發(fā)現(xiàn)在報(bào)刊上登載的二分頻網(wǎng)絡(luò)中，大部分高音是反相連接，少數(shù)是同相連接。按本文介紹的計(jì)算方法，該同相還是反相連接的鑒別處主要在高低音分頻頻率的交叉位置上。如果同相連接時(shí)，在交叉處的聲壓較小，而反相連接時(shí)交叉處的聲壓升高，則應(yīng)反相連接。這樣相位失真最小，如果合成的聲壓偏高可相應(yīng)調(diào)整分頻網(wǎng)絡(luò)LC值，反之也一樣。所以我們不能武斷地認(rèn)為高音就應(yīng)該反相接線，而應(yīng)以試聽(tīng)比較后下結(jié)論。對(duì)本文分頻電路，經(jīng)多次近聽(tīng)遠(yuǎn)聽(tīng)反復(fù)比較，因無(wú)明顯差別，最后還是以常見(jiàn)的高音反相接法畫(huà)出。