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无线电电子与电气工程百科全书 有关家庭影院低音炮的详细信息。 无线电电子电气工程百科全书
起初它很异国情调：在家庭影院中它仍然没问题，但是谢谢你占据了一个大盒子里扬声器下面的后备箱地板。 但一切都在流动，一切都在变化，随着时间的推移，在汽车音响电路中加入低音炮已经变得相当普遍。 放置或不放置的困境已经让位于一个更加多方面的问题，哪个放置更好？ 真的是什么？
低音炮不仅是低频源，还可以使整个扬声器系统的声音更大，减少由于从其余扬声器移除额外负载而导致的失真量。 人们相信，为了在严肃的音频复合体中实现足够的低音传输，低音扬声器是必要的。 鉴于系统低音部分的重要性，扬声器制造商提供最广泛的产品，因此有很多产品可供选择，从单独的音箱到有源低音炮以及介于两者之间的其他产品。 安装什么以及如何安装是安装人员的工作。 您可以自己制作拳击，立即使用“半成品”、现成的盒子或现成的低音炮。 低音炮的声音取决于许多因素，包括机舱的声学条件、扬声器头的特性、声学设计的类型、形状和制造材料。 此外，低音炮作为汽车音响系统的一部分，无法与之分离。 对此，应综合考虑低音链路的工作。 我们会做什么。 配置选项 它们有很多，但在系统中包含低音炮有六个主要选项。 前两者在放大器输出和扬声器之间使用无源分频，其余使用有源分频，它们位于信号源和放大器输入之间的信号路径中。 当然，每种方法都有其自身的优点和缺点，如表 N1 所示。
使用一个放大器的选项无疑是最经济的，因为一对扬声器和一个低音炮同时“附着”在一个设备上，并且信号通过廉价的无源分频器分为多个频段。 另一方面，大多数标准分频器包括具有 6dB/倍频程斜率的高通滤波器和具有 12dB/倍频程斜率的低通滤波器。 这种配置的缺点是由同一放大器驱动的扬声器在峰值功率下无法得到充分的保护。 此外，无源分频器往往具有固定的截止频率，这限制了系统调谐的范围。 此外，一台放大器的功率可能根本不够。 无源分频器的典型低通滤波器斜率（12 dB/倍频程）不足以再现低音。 如您所知，我们的听觉器官无法定位频率低于 100 Hz 的声音。 也就是说，如果汽车音响复合体中有一个低音扬声器再现低于该标记的频率，理论上，听众不应该知道低音是从哪里发出的。 同时，如果特性不够陡峭，中低音频率，有时甚至是中音频率，都会变得可听见，因此，您可以清楚地确定低音炮位于机舱内的位置。 因此，创建空间图画的工作就无效了。 这种情况可以通过使用更高阶的 3 阶（18 dB/倍频程）或 4 阶（24 dB/倍频程）滤波器来纠正。 您还可以使用特定扬声器所需的参数来建模和创建分频器。 原则上，只要稍微拉伸一下，二阶滤波器就适合与带通低音炮一起使用，因为它们最不容易受到高频泛音的影响，并且带宽最窄。 一般来说，不建议将标准二阶滤波器用作低音部分的一部分。
一个理想但相当昂贵的选择是由有源分频器、低音放大器和低音炮组成的配置。 一般来说，原因很清楚：如果有足够的财务资源，可以选择具有适合彼此和客户要求的特性的组件。 因此，在设置系统时会出现巨大的机会，最终为整个音频综合体的声音带来积极的结果。 原则上，这种电路中的放大器已经可以配备内置分频器，尽管并不总是需要这样做。
如果内置滤波器的参数满足要求，那么您可以省钱并且无需主动分频。 在这种情况下，首先应该注意低通滤波器的阶数，正如已经提到的，不应低于第三阶。 平滑的截止频率调整或使用该功能的可更换电阻模块进行设置也很重要，这使您可以在低音和中低音范围的交界处集成低音炮，而不会听到“接缝”。 然而，在许多预算放大器型号中，情况恰恰相反。 标准配置假设存在斜率特性不足的滤波器（对于高通和低通滤波器，分别为每倍频程 6 和 12 dB），以及两个固定截止频率，如上所述，这不是对于低音来说完全可以接受。 然后，剩下的就是关闭内置分频器，并让客户花钱购买更合适的设备。 最后，还有一个电路作为有源分频器和有源箱式低音炮（即与放大器一起出售的）的一部分。 该方法可能是最简单的。 制造商自己负责协调放大器和低音扬声器的参数，他自己计算所需的工作音量，并通过分频器完成低音单元。 确实，对于在严肃的音响系统中使用有源低音炮有很多反对者。 主要论点：低功率放大器和低端分频器。 在大多数情况下，人们可以同意这些说法，尽管上述优点（易于安装）不能从有源低音炮中夺走。 也许提高他们表现的唯一方法就是使用更“体面”的主动分频器。 交叉点应该是什么 这里有一些事情需要考虑，并且最好在构建系统的初始阶段就这样做。 可以拥有专门具有低音炮输出的设备，或者使用具有低通和高通滤波器的分频器（如果一个放大器与其他驱动器一起驱动低音炮扬声器）。 如果考虑根据双功放方案打开放大器的选项，那么带有低音炮、低中频和高频输出的三路分频器在这里很有用。 最佳交叉参数如表所示。 2 表2
正如我们所说，信号衰减特性的斜率是选择分频器时最重要的参数。 滤波器阶数不够高（低于 3 阶，即低于每倍频程 18 dB）将导致这样的事实：除了我们需要的低音之外，低音炮还会再现不需要的中低音甚至中频。 这样就得到了低音指向性的效果，而这正是它所不需要的。 潜艇需要多少功率 这通常基于系统的总功率和低音炮的截止频率。 典型汽车音响系统中的功率分布百分比（取决于频率范围）如下表所示。 3如下。 表3
值得注意的是，不到一半的功率是在 300 Hz 以上的频率上。 因此，至少 50% 的移动范围低于此边界。 这导致了一条适用于许多配置的规则：低音放大器的功率应该是前置扬声器功率的一倍半。 因此，如果前端使用 4 x 4 W 的 25 通道设备，则提供给低音炮的功率可通过以下公式计算：1,5 x (25 W + 25 W)。 我们知道低音应该消耗大约 75 瓦的功率。 可能需要更多。 例如，当低通滤波器的截止频率高于150Hz时，如果低音炮扬声器的灵敏度较低，或者低音炮位于行李舱内，低音很难进入车厢。 好吧，当客户只是想要“很多低音”时。 显然，在选择放大器（或多个放大器）时，首先要考虑系统中低音扬声器的数量，其阻抗值（低音扬声器通常制成4欧姆，带有普通或双音圈）和圆锥体的直径。 安装人员增加低音放大器功率的最有效且最常用的方法是桥接其通道（当然，如果有这样的选项可用）。 当在立体声模式下运行时，包含 2 通道桥接电路通常会产生比其通道总功率更多的瓦特。 例如，2 x 50 W 设备应在“桥”中提供 150 W 功率，而立体声配置的 4 通道 (4 x 50 W) 设备每通道将提供高达 150 W 的功率。 另一种选择是扬声器的并联连接（图 1）。 在这种情况下，正极端子相互连接（当然，负极端子也是如此），以确保磁头的同相运动。 低音炮输出的增加是由于并联音圈的总阻抗减少了一倍。 由于汽车扬声器的标准阻抗为4欧姆，因此并联的两个驱动器的总阻抗仅为2欧姆，这使得低音放大器能够充分发挥其潜力。
重要的是要记住，放大器很少能承受“桥”中电阻低于 4 欧姆的负载。 原则上不包括在这种模式下使用两个并联的 4 欧姆扬声器，因为“桥”中包含的放大器“感受到”的负载仅为扬声器提供给它的负载的一半。 低音炮的种类 低音扬声器的声学设计取决于许多因素。 每种类型的低音炮箱体，无论是全密封式（密封式）、低音反射式（端口式）还是带通式（带通式），都有其自身的优点和缺点。 此外，很大程度上取决于构建音频综合体的特定平台，也就是说，机器本身通常向专家规定其条件。 然而：是否有一种毫无疑问更好的低音音箱类型？ 答案是否定的。 同意：如果有，那我们为什么还需要所有其他的？ 相反，封闭式盒子安装在车辆后备箱中，其规律与相位逆变器大致相同。 在我们讨论低音炮音箱之前，我们先来谈谈原则上为什么需要它们。 整个问题在于扬声器的后部产生的声音与前部一样多，但方向性相反。 纯粹假设，如果您坐在汽车的座椅上，这两个部件对听觉器官的影响强度相同，那么它们就会被抵消，您将听不到任何声音。 实际上，缺乏适当声学设计的扬声器会辐射高频和中频，但不会辐射我们需要的低音。 这是因为从后脑勺发出的声波必须经过更长的路径才能到达听者的耳朵。 结果，高频和中频被放大，而低频则相反被削弱。
总而言之，“公司化”缺一不可。 盒子是用什么制成的？
经验丰富的安装人员有各种各样的偏好，但大多数人都同意一件事：如果没有木材，无论哪种形式，都无法实现良好的低音。 当今两种最常见的材料是中密度板（MDF）和胶合板。 这些材料具有最佳的声学特性、足够耐用、易于加工且价格实惠。 刨花板的价格更加实惠，但其特性（隔音、密度、强度）不如前两种材料。 当空间不足或出于演示目的时，更常使用各种类型的塑料或有机玻璃，但这已经是从音乐方面的一定让步。
无箱低音炮（自由空气） 使他们伟大的是他们易于执行。
安装人员不需要“雕刻”盒子，车主也不需要弄乱后备箱。 扬声器安装在经过预加固和加工的后架上，货舱充当一种外壳，可防止后脑勺的声音渗透到机舱中。 问题在于，并不总是能够让躯干完全“聋”，上述低频抵消现象会导致所谓“深沉低音”的缺失，导致扬声器效率下降。 全封闭箱（密封箱） 一种低音炮音箱，可以相当有效地阻止从扬声器后部发出的声波传播。 在这种情况下，盒子内的“闷热”空气就像弹簧一样，控制扩散器的振动。 全封闭箱体比低音反射式和带通低音炮更容易设计。 他们对于最佳驾驶性能所需的排量并不太挑剔，并且对制造商在产品随附文件中提供的错误数据更加宽容。 安全气囊可保护扬声器免受低频脉冲噪声的影响，这种噪声有时会在系统打开、向其提供次声波能量或在崎岖道路上行驶时发生。 如果您需要在行李箱或机舱中占用最小的空间，这是首选选项，因为人们相信完全封闭的箱子的体积对于再现“深沉的低音”来说可能微不足道，尽管在这种情况下您需要知道何时停止。 当音量降低到可接受的限度以下时，低频分量会发生显着损失。 随着体积的增加，次声频率区域的回波将会增加，但随后节省空间的效果就会趋于平衡。 无论如何，就输出而言，这种低音炮将不如低音反射式或带通式的大尺寸同类产品。 同时，与它们相比，衰减区域中封闭情况的频率响应更加平滑。 低音反射低音炮（移植） 与全封闭式音箱不同，低音反射式音箱利用来自扬声器后部的声音来获得强劲的低音，因为产生的声压是锥体和端口的发射声的总和。
因此，使用这种声学设计可以提高低音头的效率。 同时，反相器制造更加复杂，在计算工作体积、将端口设置为最佳频率、匹配扩散器和反相管的辐射电阻等方面更加挑剔。 因此，最好仔细检查制造商指示的参数。
但一般来说，出色的工作会根据功绩获得奖励。 据信，低音反射低音炮能够在外壳下方再现整个八度的低音。
确实，有一个“但是”：在这种情况下，盒子本身应该大五倍。 所以使用带有反相器的箱子往往是因为客户愿意放弃一定的货舱容积。 带通低音炮 这种声学设计可以称为前两种声学设计的混合体，因为它的设计具有两者的特征。
典型的条形低音炮由两个腔室组成，其中一个腔室无法通向外部，第二个腔室的形式为反相器隧道。 通过它，低音以浓缩的形式送入沙龙。 在集中式扬声器中，由于扬声器安装在分隔两个充满空气的空间的墙壁中，因此扩散器的振动会遇到来自前方和后方的阻力。 因此，提供给扬声器的能量不会被耗散，而是比封闭式和低音反射式音箱更合理地消耗。 这种巧妙的带通设计，一方面导致其声压较高（与封闭情况相比高达6 dB），另一方面往往工作在较窄的低频频段。 但条带很好，因为它们给了您选择的权利，因为通过改变腔室的体积，您可以增加低音扬声器产生的声压量或扩大频率范围的边界。 然而，为了成功地控制体积，并根据机舱的声学条件调整反相器通道，必须具有丰富的安装经验。 在这里，“年轻战士的课程”显然是不够的。 扬声器选择 众所周知，声学设计的尺寸和类型很大程度上取决于低音头的功率、灵敏度和频率响应。 在低频范围内工作时，低音炮必须启动大量空气，其面积与锥体面积成正比。 因此，较大直径的驱动器产生更大的声压。 有助于再现雷鸣般的低音的第二个因素是扩散器冲程的长度，即其振荡幅度的最大允许极限（从扬声器的安全角度来看）。
选择扬声器时，重要的是要了解它可以安全承受什么样的功率负载，音圈消散热能的效率如何。 该参数与音圈的直径和缠绕在其上的线材的规格直接相关。 铁律：低音炮的功率必须超过功放提供的功率。 不幸的是，并非所有低音扬声器制造商都诚实地告诉我们这一特性，通常出于广告目的而显示一些夸大的数据（但是，放大器制造商也犯了这个错误）。 因此，为了避免扬声器烧坏，最好自己检查一下。
反过来，扬声器的灵敏度决定了它管理放大器提供的功率的效率。 换句话说，当向驱动器施加 1 W 信号时，驱动器在 1 米距离处产生的声压。 然而，有时护照上标明的扬声器灵敏度指标并不完全足以反映实际情况。 问题是功率 (Pn) 由电压 (U) 产生，电压 (U) 取决于驱动器的标称电阻 (Rh)。 如果等于 4 欧姆（汽车音响的典型值），则提供 2 V 电压。但 8 欧姆家用扬声器需要 2,83 V。 您可以利用这种差异，许多制造商通过指示低音扬声器的绝对灵敏度（即使用 2,83 V 的输入信号测量）来做到这一点。 低音炮可接受的灵敏度为 90 dB，但正如他们所说，越高越好，因为输出越大的扬声器对放大器功率的要求越低。 表中清楚地说明了这一点。 4 表4
正如您所看到的，即使 3 dB 的差异也非常显着，可以让您节省两倍的放大器功率。 但不要急于搓手。 它也有自己的陷阱。 具有高灵敏度的低音炮通常会受到较高截止频率的影响，这意味着在最深的低音频率上很容易失去节省的放大器功率。 换句话说，扬声器的灵敏度不应与其频率响应（声压与频率）分开来考虑。 低音炮的频率响应既取决于音箱头本身，又取决于其声学设计的类型和尺寸以及车辆的声学特征。 人们普遍认为，外壳的体积越大，频率范围的下限就越接近给定扬声器所允许的最大值。 在不进行实际测试的情况下，即在盒子开始建造之前，如何计算它？ 有三个“神奇”的统计数据，称为蒂勒·斯莫尔参数。 Thiel 的参数 - 小 构建低音炮时，不能忽略三个基本参数：扬声器头的自然谐振频率 (fs)、谐振频率处的全品质因数 (Qts) 以及具有与扩散器弹性相当的弹性的空气体积悬浮液（Vas）。 它们通常由制造商在随附的产品文件中注明。 使用这些参数，可以通过简单的计算，在安装的早期阶段比较几个扬声器的大致特性（特别是获得头部频率范围的下限）。决定使用哪种类型的音箱以及哪个低音扬声器需要音量才能获得最佳性能。 公式如下：ffb=fs Vas。 假设您要在两个 10" Ultimate AU1050 和 Jensen JSW104 云台之间进行选择。 以下是它们的参数（表 5）。 表5
从计算结果可以看出，尽管自谐振频率性能较差，但Jensen JSW104频率范围的下端比Ultimate AU10低了约1050%（当然，如果这些扬声器安装在箱体中）相同的体积）。 如果您已经决定了声学设计的类型，并且知道需要什么样的扬声器音量才能获得最佳性能，那么用于确定特定低音炮头模型的低音范围下限的公式稍作修改：
因此，在体积为 0,75 立方英尺的封闭箱中，Ultimate AU1050 降至 50,1 Hz，Jensen JSW104 降至 44,8 Hz。 原则上，这些方程清楚地表明，随着外壳体积的增加，频率范围的下限将趋向于低音扬声器允许的最大值。 这是因为，当将其（头部）放置在一定体积的盒子中时，与驱动器的自然谐振频率（fs）相比，低音炮谐振频率（f3）会增加。 原因很清楚：箱体内的一种空气弹簧被添加到扩散器悬架的弹性中。 它的体积越大，这个弹性就越小，低音炮的截止频率就越低。 自由空气扬声器有自己的公式：fob = fs/Qs 和 f3 = 0,9 fob。 Ultimate 和 Jensen 仍然显示了以下结果：
请注意，在此应用程序中，Ultimate 明显获胜。 此外，当扬声器在开放音量下工作时，增加频率范围下限的趋势立即引起人们的注意。 这就是制造自由空气潜艇的便利性所付出的代价。 有件事需要思考。
这就引出了一个问题：低音炮应该播放多低的声音？ 众所周知，现代盒式磁带设备的可再现频率范围下限为 50 至 30 Hz。 这同样适用于 FM 广播电台。 对于 CD 接收机，该数字通常约为 20 Hz。 然而，即使一个人原则上可以感知低于 20 Hz 的频率，也完全没有必要感知得那么深。 很少有配乐（包括录制在 CD 上的配乐）的下限为 30 赫兹。 这其实是一个例外。 规则是大多数低音乐器在 40 到 60 Hz 的频段中演奏。 其余的频率为 60 至 100 Hz。 因此，低音炮的范围通常从 40 赫兹开始（如果沿着频率响应从底部开始）。 最后，最后一点。 尽管 Thiel Small 的参数允许计算许多低音炮特性，但应该记住，这些计算是指理想条件（通常没有混响的消声室被认为是“理想的”）。 替补将在哪里比赛？ 没错，在一辆充满反射和吸收表面的汽车中。 因此，所获得的特性不可避免地会受到车厢声学条件的影响，而每个车辆的声学条件都是单独的，并且会相当明显地改变频谱低频区域的频率响应。 从本质上讲，正是由于这个原因，严肃的音频综合体很少配备现成的盒子，因为它们的制造最多考虑到汽车的平均参数。 低音炮软件 正如我们已经发现的，计算低音头的声学设计参数并不是一件容易的事。 这个结论间接证实了专门软件（软件）的存在，它可以极大地方便安装人员的工作。 目前有几个这样的程序（Blaubox、WinSpeakerz、Term-Pro、JBL SpekerShop 等），但它们大体相似。 您可以为现有扬声器选择一个盒子，或者相反，为已经构建的盒子选择一个低音扬声器。 此类程序可让您比较一个或另一个扬声器在不同类型的音箱中的性能。 您很可能会在数据库中找到所需的扬声器，并列出所有必要的特性。 如果没有，那么可以用制造商为您提供的驱动器参数来补充基础，然后计算箱体的所有必要特性，以实现最佳频率响应和低音炮功率。 确实，正如我们前面提到的，这些参数仍然与盒子装入机器时获得的参数不同。 这已经需要经验和对车辆个体特征的了解，这使我们能够预测车内低音系统的行为。 随着年龄的增长而积累的经验。 但每个人都从某个地方开始。 值得一试。 作者：A. Smirnov； 出版：12voltsmagazine.com
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