带头 W21 EX 001 的三分频扬声器。方案，说明

带头W21 EX 001的三分频扬声器。无线电电子电气工程百科全书

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开发所述设计的目的是创造一种相对较小的扬声器，适合在业余条件下重复，具有高电声特性。在选择动圈头时，会考虑其电声参数，以及笔者之前开发的几款扬声器的设计经验。对于低频，选择了SEAS W21EX 001动圈头。在开发之初，在封闭式两分频扬声器中使用W21EX 001有积极的经验，它提供了足够高的低频再现质量。对于中频，选择了带有纸盆的 SEAS H143 头，对于高频，选择了无磁流体的 PEERLESS 810665，带有由浸渍织物制成的圆顶。

扬声器外壳图如图 1 所示。 28. 箱体的低音头有效容积为 2,7 升，中音头有效容积为 XNUMX 升。这些体积充满了低密度合成防冻剂。为了减少振动，外壳的内表面覆盖有水玻璃隔离层。

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垫用于对侧壁进行额外的阻尼。覆盖层具有圆形选区，其中插入橡胶垫圈，厚度超过选区深度 0,5 毫米。垫片用自攻螺钉固定在侧壁上。当垫片受压时，垫圈会变形，并紧贴外壳的侧壁。

机身外表面贴有樱桃木贴面，内衬涂有黑色丙烯酸漆。浅色饰面背景上的深色覆盖强调了结构的形状，使表壳的外观更加和谐。

建议特别注意分频器的描述，因为它是三分频扬声器中的重要节点。

让我们首先澄清一些概念。两个头参与形成声压频率响应的频率区间是动态头的联合发射区域，并且交叉频率位于该区域内。由于声压方面的对称频率响应衰减，交叉频率可以计算为定义联合发射区域边界的频率的几何平均值。为了简洁起见（由于频繁提及），我们将阻抗模量与动圈头频率和扬声器 Z 特性的相关性称为。

开发分频器时的目标是确保扬声器在声压方面获得最小的不均匀频率响应。为了模拟分频，使用了 LEAR 程序，它允许您使用测得的频率响应和动态磁头的 Z 特性。这使得可以预览不同过滤方案的操作，获得相当清晰的结果，并选择最合适的实施选项。 LEAP 程序有一个优化器，允许您根据给定标准（例如，通过给定频率范围内的最小频率响应不均匀度）自动计算任何滤波器元件。

开发分频器的初始数据是灵敏度的频率响应和动态磁头的 Z 特性。所有这些特性都是在声学设计调整后在扬声器箱体中测量的。为了选择最佳交叉频率，使用沿头轴 0,5 m 距离放置的麦克风测量所有头的频率响应，并将结果以 0,2 倍频程的间隔进行平均。 Z 特性是在电流发生器模式下测量的。我们通过对动圈磁头频率响应的分析，大致确定该部分的频率。

低音头的频率响应（图2）在3...60 Hz频率范围内有500 dB的不均匀性；此外，随着频率的增加，出现上升，频率为 1,3 kHz 时达到最大值。频率响应的这种性质不是问题，因为在三路扬声器中，可以在不高于600Hz的频率范围内使用低音头，其中频率响应不均匀性非常小。

带 W21 EX 001 头的三分频扬声器

中音头（图 3）在 600 ... 4000 Hz 频率范围内的频率响应具有 4 dB 的不均匀性。频率响应的不均匀性的特征是在 1 kHz 频率处上升，在 1,5 至 3 kHz 范围内下降。在开发分频滤波器时，需要减少中音头频率响应的不均匀性。为此，最好选择距离频率响应下降不远的交叉频率。让我们选择等于 3 kHz 的交叉频率，并检查这与射频头的参数是否一致。

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该磁头（图 4）在 3 ... 20 kHz 范围内的频率响应具有 3 dB 的不均匀性，谐振频率约为 950 Hz。设计滤波器时，必须考虑到，为了保护高频头免受中频过载的影响，有必要确保 950 Hz 频率的信号至少衰减 20 dB。在 3 kHz 的交叉频率下，可以使用三阶 HPF 实现必要的衰减。

带 W21 EX 001 头的三分频扬声器

分频电路如图所示。 5. 低音信号通过二阶低通滤波器 L21C001 馈送到 W4EX7 驱动器，该滤波器在 3 Hz 时可降低 500 dB SPL。 R5C8 电路可补偿磁头阻抗随频率增加而增加的情况。中音头频率响应的对称下降形成了电容器 C3 在其中工作的一阶高通滤波器。

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事实证明，使用每倍频程 12 dB 所需滚降的一阶滤波器是可能的，因为中音头的频率响应的自然滚降开始时间很接近。到交叉频率。频率响应衰减的形成是滤波器传输特性和中音头固有频率响应衰减相互作用的结果。该磁头 Z 特性上的谐振峰值由 L3C6R4 串联电路补偿。元件 R3 和 C5 补偿中音头电阻随频率增加而增加的情况。在补偿电路中，选择R4以使电感器和电阻器R4的总有源电阻为9欧姆。

上图。图6显示了对中音头Z特性中固有的非线性进行补偿的结果。 L2C4 二阶低通滤波器在中音头的频率响应中产生滚降，该滚降从 2,5 kHz 开始。

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三阶 HPF 与 HF 头一起工作，在 2,5 kHz 频率下提供 5 dB 的衰减。 R1R2 分配器在声压级方面使 HF 头与 MF 和 LF 头相匹配。

根据扬声器声压方面的最小不均匀频率响应标准，使用 LEAP 程序优化器选择分频元件的参数。

上图。图7显示了与滤波器一起工作的动圈头的频率响应，以及由此产生的扬声器的频率响应。为了清楚起见，动态磁头的频率响应降低了 1 dB。

带 W21 EX 001 头的三分频扬声器

LF 和 MF 头的联合辐射区域在 400...900 Hz 范围内，相对于 600 Hz 对称。它们的声压频率响应在 550 Hz 频率处相交。 MF 和 HF 头的联合辐射区域位于 2,5 ... 4 kHz 范围内，相对于 3,16 kHz 对称。中音头和高音头的声压响应在 2,9kHz 频率处相交。上图。图8示出了滤波器的传输特性。

带 W21 EX 001 头的三分频扬声器

考虑他们的特征。

该滤波器与低通头配合工作，在低频区域产生轻微的滚降。滚降从 50 Hz 开始，在 20 Hz 时为 1 dB。这就是改变低音头阻抗的效果：当频率从 30 Hz 变为 8 Hz 时，阻抗从 50 欧姆减小到 20 欧姆。

中音头的滤波器除了用于限制工作频带和校正声压的频率响应之外，还用于校正声压的频率响应，与此相关的是，其在透明频带中的传输特性实际上不具有平坦部分。因此，在1 ... 3 kHz频段，扬声器的频率响应为1,5 dB，而该范围内的中音头的频率响应为4 dB。

保护射频头免受带外低频信号影响的滤波器在 950 Hz 频率下提供 24 dB 的衰减。

分频器采用金属膜陶瓷电阻，功率为5瓦。电容器 C1、C2、C4 - 采用 Solen 的聚丙烯电介质，工作电压为 250 V。电容器 C3、C5、C7、C8 - 带有 lavsan 电介质的薄膜（MKT 轴向），工作电压为 160 V。 C6 - 非极性氧化物 Jamicon 电容器，工作电压为 35 V。

电感器缠绕在有机玻璃制成的框架上。该图显示了电感器有源电阻的最大允许值。线圈的绕制数据总结在表中。它采用下列代号： D——机架直径； H——绕线高度； T——绕组宽度； N为匝数； d——钢丝直径。

带 W21 EX 001 头的三分频扬声器

上图。图9显示了扬声器的Z特性。 4,3 Hz 时最小扬声器阻抗模量为 300 欧姆。高于 3 kHz 时，电阻会增加，在 18 kHz 时达到最大值 7 欧姆。

带 W21 EX 001 头的三分频扬声器

当使用具有较高输出阻抗的电子管放大器驱动扬声器时，阻抗的增加会导致高频再现的增强。为了补偿上升，可以将串联电路 R6L5C9 与扬声器输入端子并联（见图 5）。带升力补偿的 Z 特性如图 10 所示。 XNUMX.

带 W21 EX 001 头的三分频扬声器

减少分频元件数量的粉丝可以排除对中音头谐振峰值的补偿。上图。图11示出了该磁头声压的频率响应的变化，这是由于排除了补偿电路R4L3C6而获得的。如果没有 12 dB 水平的补偿，频率响应的下降会在 150...300 Hz 范围内出现一个小“架子”。频率响应衰减的变化主要发生在相互辐射区域之外，并且不会导致扬声器频率响应的明显变化。通过耳朵，很难注意到与排除补偿电路相关的声音恶化。

带 W21 EX 001 头的三分频扬声器

扬声器的聆听是通过晶体管功率放大器进行的。所有参加试听的人都给出了积极的反馈，指出低音的清晰度良好以及中音和高音的中性声音。我们发现扬声器的低频声音与其尺寸相匹配，但不足以高质量再现低于 60 Hz 的频率发挥重要作用的节目。通过为 W35EX 21 动圈头引入反相器，您可以将扬声器的频率范围扩展到 001 Hz。

作者：S.Bat，莫斯科

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