Understanding the contributing factor behind a loudspeaker's good sonic performance - the crossover network


 

 

 

喇叭音質的關鍵元件 - 分音器

 

如果說喇叭單元是音箱的靈魂,那麼分音器就是音箱的血液。它將整個音頻訊號切分成中高低頻段輸送給不同的揚聲器,讓揚聲器只處理它最擅長的頻段。在音箱的設計中,分音器也是最考驗音響設計師功力的地方。許多音箱製作大師之所以被大家肯定,就是因為他們在分音器理論和設計上的成就。因為音箱在確定箱體後,後期的調校都由分音器來承擔,所以分音器的設計承載的是設計師自己的聲音哲學。

1. 分音器按分頻頻段可分為:

二路分音: 高頻 ,低頻
三路分音: 高,中,低
四路分音: 高,中,低,超低

2. 分音器按是否有源可分為“功率分音器”和“電子分音器”兩類。一般情況下,我們說的分音器都指功率分音器

i) 功率分音(無源分音):

功率分音的使用範圍最廣,絕大部分音箱只要包含有分音器,基本上都是功率分音器。

它的特點是無源電路位於功率放大器之後,設置在音箱內,通過LC濾波網路,將功率放大器輸出的功率音頻訊號分為低音、高音(二路)或者低音、中音、高音(三 路),分別送至各自揚聲器。連接簡單,使用方便,但消耗功率,出現音頻穀點,產生交叉失真,它的參數與揚聲器阻抗有直接關係,而揚聲器的阻抗又是頻率的函數,與標稱值偏離較大,因此誤差也較大,不利於調整。

ii) 電子分頻(有源分音):

電子分音器的每音路都要用獨立的功率放大器,整體成本高,電路結構複雜。所以,使用在一些比較複雜而且Hi-End的HIFI系統中或者專業擴音系統中。

它的特點是有源電路位於功率放大器之前,將前置音頻訊號分頻後,再用各自獨立的功率放大器,將每一個音頻頻段訊號給予放大,然後分別送到相應的揚聲器。因電流較小的原故,可用較小功率的電子有源濾波器實現,調整較容易,減少功率損耗及揚聲器之間的干擾。使得訊號損失小,音質更好。

3. 分音器按濾波器的類型可以分為一階分音,二階分音,三階分音,四階分音等:

簡單說,不同階數的分頻區別就是滾降斜率和相位不同。一階分頻的滾降斜率是6dB/Oct,訊號經過1階分音器後相位反轉90°;二階分頻的滾降斜率是12dB/Oct,訊號經過2階分音器後相位反轉180°,以此類推。需要注意的是,大多數的四階分音比一階分音好。雖然四階分音設計比一階分音複雜,但是使用什麼分頻,還是要配合喇叭和箱體。同時還要有相位的考慮。

 

小結:

一個音響發燒友應該對分音器有大致上的瞭解。如果你想成為DIY玩家,自己設計分音器,則需要大量的知識積累。最後給大家介紹幾個分音器設計軟體,有興趣的發燒友可以繼續研究。

 

LspCAD:相對簡單容易上手,在大部份DIY玩家中的普及率最高,因此教材也較多。據說,我們聽到的音箱大部分是用LspCAD設計的。

 

免費下載LspCAD 測試版: http://www.ijdata.com/LspCAD_demo.html

 

SpeakerWorkShop: 功能多而強大,分頻部分可隨意設置元件,自由度極高。可測T/S參數及其它高級測量專案。但是分音類比部分沒有優化功能,類比的速度效率遠不入LspCAD,其測量的頻響曲線相位不正常,因為沒有對測量距離進行修正。