兩分頻箱技術(shù)

二、設(shè)定分頻點兩分頻音箱的高低單元搭配有一定的學(xué)問，要從單元的指向性、分配功率、音色的一致性幾方面來綜合平衡。資深發(fā)燒友都知道，單元的活塞振動區(qū)通常只限于額定頻帶的中間頻段，這個頻段一般是從單元的諧振頻率的一個倍頻開始到上限頻率的一半，該頻段的各種失真最小，分頻點的設(shè)定應(yīng)根據(jù)所用單元的額定頻率范圍來確定。一般來講，兩分頻音箱的分頻點多取在2?4kHz，這就要求中低音單元頻響的上限盡量高一些，而高音單元的下限要低一些。5英寸的中低音單元高頻上限一般都能達到5kHz左右，由于VifaP13WH-00-08單元的頻率延伸好而且沒有明顯的諧振峰，選用高音單元就很容易了。不過我認(rèn)為此時的高音單元頻響下限仍然盡量低一些好，因為按照中低音的分頻點宜選在上限的一半的原則，VifaP13WH-00-08單元的分頻點不應(yīng)超過3kHz，如再考慮指向性要符合一定的高保真要求，那分頻點不應(yīng)超過2.5kHz。分頻點選在2.5kHz或更高一些時，有利于讓人聲和樂器的一部分諧音由中低單元播放，音色的一致性較好，同時，由分頻造成的分頻點附近的頻響和相位特性的失真對音質(zhì)的影響也相對小。不過此時對高音就要求它的下限不宜高于1250Hz了，如高音單元的頻響下限能夠到800?1000Hz左右就非常理想了。從圖2的VifaP13WH-00-08中低音單元的頻率曲線看，該中低音單元的額定帶寬為60-5000Hz，從圖4中的MorelMDT-29高音單元的相關(guān)參數(shù)看，其額定帶寬為頻率的1/2倍頻正好為2.5kHz，已進入活塞振動區(qū)。MorelMDT-29的諧振頻率為900Hz，廠方推薦最低分頻點為1800Hz。本例取2.5kHz分頻點已是其低端下限頻率的近3倍，也是進入活塞振動區(qū)，并留有很大的余量。事實上，分頻點設(shè)在2.5kHz是比較理想的，這樣兩個單元均能工作于活塞振動醫(yī)，組合后的頻帶失真較小，滿足高保真音箱的要求。分頻點基本上定在2.5kHz后，就要考慮采用什么類型的衰減斜率分頻方式。由于2.5kHz的分頻點離中低音的活塞振動區(qū)上端5kHz較遠(yuǎn)，因而為了讓中頻更厚實一些，中音更富韻味，低頻濾波器可考慮用一階-6dB/oct的衰減斜率。MorelMDT-29的功率承受力高達80W，加上2.5kHz的分頻點離其900Hz諧振頻率也很遠(yuǎn)，本來也想用一階-6dB/oct的衰減斜率做高通濾波器，但考慮到相位和線性的調(diào)整，這里還是將高通濾波器的衰減斜率定為二階的-12dB/oct，這樣也可防止過多的中低頻能量進入高音單元，提高中高頻的清晰度。單元的靈敏度是否一致對分頻器的設(shè)計有影響，幸運的是，本音箱中的兩個單元的靈敏度比較一致，不需要在分頻器中對某個單元的聲壓進行衰減處理就能很好地保證各頻段聲壓級的平衡，不但使分頻的設(shè)計更簡，而且由于高頻通道沒有電阻的衰減信息量得以完整保留。由于分頻器是由不對稱的一階低通濾波器和二階高通濾波器組成。它們的相位曲線并不同相其中，高通部分的函數(shù)相位曲線旋轉(zhuǎn)到+90°,低通部分旋轉(zhuǎn)到-45°，兩單元按正相連接時相位差為135°，分頻點處的聲音不能合成為一個整體，將高音反相接后還存在-45。的相位差，不過這一相位差可通過高、低音單元在前障板上的同一垂直面排列時產(chǎn)生的+45。相位差來校正，使系統(tǒng)達到比較線性的相位放聲效果。不過這種合成式要求分頻點選擇合適、準(zhǔn)確，且要求高低頻濾波器的分頻點在-4.5dB點處交叉，否則合成的頻響會在分頻點出現(xiàn)隆起劣化。圖5是本音箱最終的分頻網(wǎng)絡(luò)，它由低通濾波器(LPF)和高通濾波器(HPF)組成。一階(6dB/oct)分頻器分為3dB和6dB降落點交叉型兩種，本音箱取3dB降落點交叉型。由于不對稱的分頻器要在-4.5dB處交匯，在使用-3dB降落點的公式計算濾波器的元件值時，低頻的fc要相應(yīng)移到0.9fc處。高通濾波器的fc也應(yīng)該相應(yīng)地移到1.1fc處。低通L1計算公式為L1=159R/fc^159R/0.9fc(mH)高通L2計算公式為L2=225R/fc^225R/1.1fc(mH)C1=113000/fcR^113000/1.1fR(uF)式中的R是各單元的標(biāo)稱阻抗。本箱中兩個單元的標(biāo)稱阻抗均為8。，故R二8。，最后計算得L1=159X8/2500X0.9=0.565(mH)L2=255X8/1.1X2500=0.742(mH)C1=113000/1.1fcR=113000/1.1X2500X8=5.14(uF)分頻網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載是一個具有電容、電阻、電感在內(nèi)的復(fù)合阻抗特性的揚聲器，其阻抗隨頻率變化而變化，因而分頻網(wǎng)絡(luò)的實際輸入阻抗也會隨著頻率的變化而變化。在這種情況下，會產(chǎn)生分頻點的偏移和頻率特性、相位特性的畸變和功放工作不穩(wěn)定。為減少這些影響，應(yīng)給低音單元增加阻抗補償電路，使之近似一只等于額定阻抗的純電也，減小分頻點處的幅頻和相頻失真。圖5中的R1和C2就是阻抗補償電路，R1、C2的數(shù)值可用下面的公式計算R1二Zo(。)C2=L/R2(F)式中，Zo是中低音單元的標(biāo)稱阻抗，Lbm為音圈的電感量(單位為uH)，R是音圈直流電阻，本箱中Vifa的P13WH-00-08的R=5.7。，L=0.7mH=700uH。經(jīng)計算，R1=Zo=8。，C2=21.5uF。圖5中某些元件有兩種數(shù)值，其括號內(nèi)的元件數(shù)值是實際調(diào)校得出的值。在制作分頻器時要注意，要減少高端頻率的阻抗，宜用小容量的電容并聯(lián)達到要求。C1電容用音頻金屬化聚丙烯膜高速電容器即可，C2用好一點的本尼克無極電解電容。L1線圈不宜用小線徑的，要用①1.5mm以上的漆包線繞制，以免直流阻抗過大引起分頻點的特性變差。L2由于不在信號通道上，可以適當(dāng)放低要求。三、箱體的設(shè)計制作選好單元和設(shè)定分頻器后，就可以設(shè)計箱體了。考慮到要有一定的低頻能量，本箱按倒相箱設(shè)計。在這里，箱體的尺寸和倒相孔開口尺寸是基于單元的Thiele/Small參數(shù)設(shè)計的，最后要考慮到單元、吸音材料的體積的加入，應(yīng)增加10%的余量，同時也考慮到分頻器元件電阻對喇叭。值的影響。因此，箱體的內(nèi)容積還是設(shè)計得大一點留有調(diào)整余地為好。Vifa廠家推薦P13WH-00-08的體積是5L，倒相孔直徑25.4mm，長度38mm，此時的倒相孔調(diào)諧頻率約為74Hz，F(xiàn)3為80Hz。該推薦的響應(yīng)是QB3，屬平坦期望響應(yīng)中最差的一種，而且倒相孔的25.4mm內(nèi)直徑偏小了。我推算廠方的推薦值是按箱體泄漏耗損QL=15的情況下設(shè)計的。我重新做了設(shè)計，在這里之所以沒有將設(shè)計的內(nèi)容積和倒相孔的相關(guān)過程列出來，是考慮到公式得出的參數(shù)與最后調(diào)校的實際制作有很大的出入，故沒有一一列舉。簡單說一下，采用的響應(yīng)是瞬態(tài)比QB3要好一點的SC4,內(nèi)容積取值5.5L。倒相孔一般是取單元口徑的10%?40%，不過如取值太小時，倒相管的非線性失真會加大。在大動態(tài)時，其輸出聲壓的跟隨能力將會變差，也就是說瞬態(tài)低。最后，本音箱的倒相孔內(nèi)徑選為36mm，調(diào)校的長度是73mm，此時的調(diào)諧頻率為75Hz，F(xiàn)3即在-3dB的情況下響應(yīng)為75Hz響應(yīng)，對于一個5英寸的書架箱來說，應(yīng)該不算低。有人說，密閉箱內(nèi)由于空氣壓力大，容易產(chǎn)生駐波干擾，導(dǎo)致聲染色，影響中低頻的清晰度，因此箱體的尺寸比例要求嚴(yán)格。我很同意這種說法，不過我認(rèn)為倒相箱內(nèi)部的空氣壓力與密閉箱的情況基本沒有什么大的差異，一樣要求箱體尺寸比例嚴(yán)格。上面所說的5.5L內(nèi)容積是凈容積，而箱體的最終容積還應(yīng)包括揚聲器單元、分頻器等所占的容積因而實際制作的箱體容積可取6L。箱體內(nèi)部凈空的高.寬、深尺寸比與音質(zhì)有密切關(guān)系，如果尺寸比選擇不當(dāng)，有可能導(dǎo)致兩個甚至三個軸向振動頻率重疊，產(chǎn)生難以消除的駐波干擾，讓聲染色加重。為避免駐波的影響，本箱體寬(W)、高(H)、深(D)尺寸比采用1:2.1:1.46的尺寸比，它近似于可消除的駐波干擾的1:2.1:1.5尺寸比。容積和尺寸比確定之后，即可計算出箱體內(nèi)部的高、寬、深尺寸，計算所得尺寸要保留一位小數(shù)，以確保誤差不大。圖6是箱體制作尺寸圖，除面板采用25mm厚的中密度板外，其余各障板用18mm厚的中密度板(MDF)制作，箱體外層用的是一種淺色木皮。該箱體的制作是到電器城讓專業(yè)人士加工制作的，以保證加工的工藝和強度最后在箱體的左右、上下和后障板內(nèi)壁添加一層比較密實的、厚約20mm的絲棉吸音材料，使低頻的量感適中，讓低音更清晰，瞬變更高。在下以前制作過幾對音箱?！，F(xiàn)就以前制作過程中的箱體設(shè)計和推導(dǎo)辦法和各位重慶燒友探討。。里面引用了林濤先生著作【音箱漫談】的一些數(shù)據(jù)和公式特此說明致謝！其實音響系統(tǒng)中在下以為唯有音箱是最難設(shè)計和制作的，看似最簡單，其實最難設(shè)計，君不見許多優(yōu)秀名箱在設(shè)計中并無什么死板的公式和圖紙，有時全憑設(shè)計師對音樂的修養(yǎng)和認(rèn)識，精心調(diào)試出來的。。就像一代經(jīng)典LS3/5A。。頻率響應(yīng)并不平直。。超奧分頻器的結(jié)構(gòu)和元件可謂復(fù)雜。B&W專利的矩陣箱體。但最終這些設(shè)計都是設(shè)計師對音樂表達能力和認(rèn)知的體現(xiàn)。。只是實現(xiàn)的辦法不同而已。。所以我們自己在制作音箱中需要一些科學(xué)依據(jù)和測試辦法，但不是絕對和全部！進入正題在制作音箱前，我們必須了解一些關(guān)于聲學(xué)的基本知識我們知道一個錐盆揚聲器其前后均是開發(fā)的。當(dāng)振膜向前移動，使前方空氣質(zhì)子密度變大，同時后方的質(zhì)子密度變小。振膜相反移動時，空氣質(zhì)子運動相反。當(dāng)揚聲器振膜的直徑長度比某頻率波長長的話，在此頻率以上所有頻率都被阻擋，只能向前傳送聲音，而包括此頻率以及更低的頻率則則不但向前傳送，而是繞過揚聲器向后傳送。聲波是無方向性擴散的，因為揚聲器前后所傳遞的同一頻率因繞射而疊加，但其相位相反而被抵消。舉例來說一個8寸低音單元只能在1700HZ以上頻率向前輻射。對這以下的頻率就沒辦法了。所以制作音箱，首先要解決聲音繞射問題，他就像一個障板一樣，擋住了揚聲器后面的聲音，所以箱體中又密閉箱的出現(xiàn)，而后出現(xiàn)的導(dǎo)相箱體局勢把音箱內(nèi)部的聲波到處箱體的形式。導(dǎo)相式箱體的推導(dǎo)一、首先確定倒相孔參數(shù)倒相孔的截面積一般來說于振膜錐體有效面積相等或者稍小具體計算公式為A(cm2)=nY2Y為錐體有效半徑，由圓孔中心到折環(huán)為止。倒相孔中的空氣質(zhì)量mg二pLAp為空氣密度（1.2*10-3g/cm立方）L為倒相孔有效長度計算方式為L（cm）=l+1.7yl為倒相孔實際長度Y為錐體有效半徑，由圓孔中心到折環(huán)為止。箱體實際容積F0=C/2n*（A/LV）V（cm立方）=C2*A/4*n2*L*F02