一文詳解分頻器的計算和調(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音箱設(shè)備中的音響分頻器，如果沒有這個小小的音箱分頻器，音箱根本就不可能有出色的音質(zhì)效果。本文主要帶領(lǐng)大家來了解一下分頻器的計算和調(diào)整，首先來了解一下分頻器原理及是分頻點，其次詳細了解分頻器計算的順序以及調(diào)整方法。

分頻器簡介

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

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，是因為任何單一的喇叭都不可能完美的將聲音的各個頻段完整的重放出來。

分頻器是音箱中的“大腦”，對音質(zhì)的好壞至關(guān)重要。功放輸出的音樂訊號必須經(jīng)過分頻器中的過濾波元件處理，讓各單元特定頻率的訊號通過。要科學(xué)、合理、嚴謹?shù)卦O(shè)計好音箱之分頻器，才能有效地修飾喇叭單元的不同特性，優(yōu)化組合，使得各單元揚長避短，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、聲像相位準確，才能使高、中、低音播放出來的音樂層次分明、合拍、明朗、舒適、寬廣、自然的音質(zhì)效果。

在一個揚聲器系統(tǒng)里，人們把箱體、分頻電路、揚聲器單元稱為揚聲器系統(tǒng)的三大件，而分頻器是音箱中的“大腦”，分頻電路對揚聲器系統(tǒng)能否高質(zhì)量地還原電聲信號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，它只讓高頻信號通過而阻止低頻信號；低音通道正好相反，它只讓低音通過而阻止高頻信號；中音通道則是一個帶通濾波器，除了一低一高兩個分頻點之間的頻率可以通過，高頻成份和低頻成份都將被阻止。在實際的分頻器中，有時為了平衡高、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。

由于現(xiàn)在的音箱幾乎都采用多單元分頻段重放的設(shè)計方式，所以必須有一種裝置，能夠?qū)⒐Ψ潘蛠淼娜l帶音樂信號按需要劃分為高音、低音輸出或者高音、中音、低音輸出，才能跟相應(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”會對正常頻帶內(nèi)的信號還原產(chǎn)生不利影響，甚至可能使高音、中音單元損壞。

分頻點介紹

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

分頻點通常定義為兩個分頻器的響應(yīng)（一般由一個LPF和一個HPF組成）互相交叉處的頻率，可能是兩個電子分頻器（從動或主動式）電學(xué)特性上的分頻點，或者是兩個聲學(xué)濾波器上的分頻點。任何喇叭單元實質(zhì)上都是一個濾波器，每一個都有他們內(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)類型。

一個系統(tǒng)的總體聲學(xué)分頻點取決于這個系統(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)一個電子濾波器添加到一個聲學(xué)濾波器系統(tǒng)時，他們的頻率響應(yīng)將疊加，形成一個全新的響應(yīng)曲線。

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

分頻器的計算和調(diào)整方法

1、計算順序

目前大部分資料介紹的計算方法是以揚聲器額定阻抗為定值求得分頻頻率的LC值，然后在試音時調(diào)整參數(shù)。實踐證明這種方法計算結(jié)果與最后的調(diào)整參數(shù)誤差太大，因為其阻抗會隨著頻率的升高而增大。雖然在揚聲器兩端并聯(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)余條件下無專用儀器，分頻元件越多，相移越大，所以這兩種方法不可取。事實說明以揚聲器在分頻點處的阻抗為定值，求得分頻頻率的LC值準確度較高。本文以常見的雙中低音倒相箱為例，介紹采用12dB/oct-6dB降落點交叉的二分頻網(wǎng)絡(luò)的計算方法。根據(jù)高低音揚聲器的參數(shù)，分頻點取3kHz。

用數(shù)字萬用表測得高音直流電阻Ro=7.6Ω，電感量L=0.52mH。

用數(shù)字萬用表測得雙中低音并聯(lián)直流電阻Ro=3.7Ω，并聯(lián)電感量L=0.57mH，

2、調(diào)整方法

將揚聲器裝入音箱，選用大4P接線盒和雙線分音法。把揚聲器和接線盒內(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)字頻率表測得的《雨果金碟（一）》

17—45段的訊號頻率。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。

在正常聽音音量狀態(tài)下，播放測試訊號時，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)比較分頻點及其他各點聲壓，無明顯差別。通過以往多次制作分頻器的經(jīng)驗，說明這不是計算值偏差較大。其主要原因是在業(yè)務(wù)條件下無法得到揚聲器的頻響曲線圖。分頻點落在高低音的峰點上，包括揚聲器裝入箱體后對頻響曲線的影響?？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，阻抗為4Ω，使高音靈敏度下降。另外，試聽時距揚聲器LOCm處可聽到高音在2.5kHz處被衰減的聲壓，2kHz處已聽不到。由于其頻響低端達1.5kHz，說明分頻網(wǎng)絡(luò)正確。而中低頻揚聲器在4kHz處仍然有較高聲壓。以上兩點說明應(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，已聽不到中低頻揚聲器在4kHz上的頻率信號。同時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、相位問題

如果你注意的話，可發(fā)現(xiàn)在報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，在交叉處的聲壓較小，而反相連接時交叉處的聲壓升高，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為高音就應(yīng)該反相接線，而應(yīng)以試聽比較后下結(jié)論。對本文分頻電路，經(jīng)多次近聽遠聽反復(fù)比較，因無明顯差別，最后還是以常見的高音反相接法畫出。