多频带扬声器系统。方案、说明

多频段扬声器系统。无线电电子电气工程百科全书

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对现代扬声器提出的高要求只能通过具有两个、三个或更多驱动器的多路扬声器系统来满足，每个驱动器仅再现馈送到扬声器的宽带信号频谱的相应部分。根据播放频段的数量，声学系统可以是二向、三向等。业余实践中最普遍的是二向和三向声学系统。专业人士使用具有大量频段的扬声器。

分频滤波器是任何多频段扬声器系统不可或缺的一部分，可确保只有那些信号频率被馈送到每个动圈头，以便对其进行再现。过滤器总数等于头数。根据磁头要再现的频段，有低频、中频和高频动态磁头。建议分频滤波器的截止频率为 500 Hz、1、2、3、4、8 kHz。

频带分离的截止频率值的选择取决于动态磁头的频率特性及其标称功率的值。图上。图 1 显示了低频、中频和高频磁头的功率曲线，具体取决于频带分离的截止频率，与能够再现等于 VLF 输出功率的宽带磁头的功率有关，其中多频带声学系统旨在协同工作。虚线表示三路系统高频头的功率。

多频段扬声器系统
Ris.1

从图中可以看出。 1、在高分离频率（2-4 kHz）下，低频头的功率应与宽带头的功率相等，而双向系统的高频头功率和中频三分频系统只能达到25～15%。在低分频频率下，低频和中频（或高频）头的功率应分别为宽带头功率的 82% 和 60%。

理论上，相对于标准的声音节目，中高频磁头的功率与图1,5中的数据相比可以降低2-1倍。 XNUMX. 但不应该这样做，因为在超低频过载或自激运行的情况下，必须保留磁头的额定功率。如果不这样做，则高频和中频磁头可能会失效。

XNUMX 波段交叉滤波器

上图。图2显示了最简单的分离单链路（a）和双链路（b）滤波器的示意图，并且还给出了它们随信号频率倍频程变化的幅频特性（c）。单级滤波器各包含一个电容器和一个电感器，提供超过 6 dB/oct 交叉频率的衰减斜率，即信号频率相对于交叉频率每增加一倍，信号就会衰减 6 dB（4执政时期）。

多频段扬声器系统
Ris.2

两级滤波器包含两个不同额定值的电容器和两个电感器，如图2所示。 12b. 它们比单链路更复杂，但在 -2 dB/oct 交叉频率之外提供两倍的衰减特性陡度。这些滤波器的特性差异如图 XNUMX 所示。 XNUMX、中。

根据动态磁头电阻 R 的标称值、频带分离频率 F、电容器 C 的电容和线圈 L 的电感，可以通过众所周知的公式确定：

多频段扬声器系统

其中C是电容器的电容，F； L——线圈的电感，H； F波段分离频率，Hz；头部音圈的 R 电阻，欧姆。

当根据图 2 的方案计算单节分离过滤器的元件参数时。 3,a 方便使用图 4a 所示列线图的数据，它显示了线圈的电感和电容器的电容对频带分离频率和动态磁头音圈电阻的依赖性（16、V 和 3 欧姆）。如果线圈框架的尺寸和绕组数量已知，则可以使用考虑了图 XNUMX 所示尺寸的公式计算匝数。 XNUMXb：

多频段扬声器系统

其中n是绕组的匝数； Z——线圈的电感，H； d——线圈的平均直径，cm； b——收卷宽度，cm； c——绕组的平均厚度，cm。

图中的数据3、a、b也可用于计算具有两个环节的分离过滤器（见图2、b）。在这种情况下，电容器的电容减小，电感增加2倍，这将导致绕组匝数增加1,4倍。

制造分离滤芯时，应牢记以下几点。电容器必须是非极性的，即非电解的。这些可以是纸、金属纸或陶瓷电容器。如果没有所需容量的电容器，则可以由几个较小容量的电容器组成，选择它们的数量，使总电容等于所需值。建议使用电容变化不超过标称值±10%的电容器。

多频段扬声器系统
Ris.3

电感器的绕线应尽可能使用最粗的 PEV-2 品牌线，以使分离滤波器中信号功率的有源损耗降至最低。平均来说，绕线是用直径0,5～1mm的线材进行的，输入功率越大，线材就应该越粗。这是多频带声学系统的一大缺点——在笨重的分频滤波器中，提供给扬声器的功率损失了 10% 到 25%。在这方面，具有多频段 ULF 的电声系统具有明显的优势。

用于...单头的双波段滤波器

让读者不要以为出现了拼写错误。一切都是正确的。这是一种可调节滤波器，旨在强调仅包含一个动态磁头的扬声器中的低频和高频。

多频段扬声器系统
Ris.4

其原理图如图所示。 4、a、幅频特性--如图。 4b. 使用可变电阻器 R1，您可以将平均频率约为 1 kHz 的信号衰减调整为相对于 16 kHz 和 0,1 kHz 频率的 -10 dB 水平。该滤波器的工作原理基于使用由 1 mH 电感器 L1 和两个串联电解电容器 C1 和 C2（各 50 微法拉）组成的串联谐振电路。电容器的反向连接使得可以将两个电解电容器用作一个无极性的电容器。可变电阻器分流谐振电路，从而影响整个滤波器的频率响应。

在具有单个 Gr1 宽带头（电阻为 8 欧姆）和 ULF 之间连接的可调节滤波器有助于在低输入功率下运行时显着改善扬声器的音质。可以说，滤波器考虑了人耳的生理特征，以降低其在低频和高频时的灵敏度，与中频相比，随着音量的降低。显然，根据图 4 的方案进行过滤。 XNUMX、最适合没有有效音量和音调控制的简单电声设备。

三波段交叉滤波器

最简单的三段两段式分频滤波器原理图及其幅频特性如图5所示。 750、a和b。分频频率分别为 7 Hz（中下）和 12 kHz（中下）。带宽外的幅频特性衰退的陡度 -4 dB / oct。根据电容器容量和线圈电感的选择，该滤波器可以与音圈电阻为 8、16 和 XNUMX 欧姆的低频、中频和高频磁头配合使用。在这种情况下，只能在一次安装中使用具有相同电阻的磁头。

多频段扬声器系统
Ris.5

在根据图 5 的方案制造三波段交叉滤波器。 1，电感和电容的数据取自表。 3. 在选择电容器和制造线圈时，应以双频带交叉滤波器描述中给出的建议为指导，并使用图XNUMX所示的列线图和绘图。 XNUMX、a、b。

正如业余无线电实践表明的那样，与仅使用一个宽带头的扬声器相比，使用配备最简单分频滤波器的二分频和三分频扬声器系统可显着提高音质。同时，要充分利用多频段系统的能力，需要对磁头进行特殊的声学设计并对其特性进行校正。

表1

滤芯	滤芯额定值
R，欧姆	4	8	16
C1，超滤	40,0	20,0	10,0
C2，超滤	4,0	2,0	1.0
L1，mH	1,25	2,5	5,0
L2, H	0,125	0,25	0,5

文学

V.瓦西里耶夫。国外业余无线电设计。 M.无线电和通信。 1982年

出版：N. Bolshakov, rf.atnn.ru

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