分频器的使用

分频器是一种可以将声音信号分成若干个频段的音响设备。我们知道，声音的频率范围是在20Hz—20kHz之间，祈望仅使用一只扬声器就能够保证放 送、20Hz—20kHz这样宽频率的声音是很难做到的，因为这会在技术上存在各种各样的问题和困难。所以，在通常情况下，高质量的放音系统，为了保证再 现声音的频率响应和频带宽度，在专业范畴内大都采用高低音分离式音箱放音，而采用高低音分离式音箱放送声音时，就必然要使用分频器。  
      高低音分离式音箱使用分频器的原因  
      所 谓高低音分离式音箱是指声音的高频部分由一只高音扬声器放音，低频部分则由一只低音扬声器放音的音箱，而不是由一只扬声器完成整个音频频段放音的任务。在 专业音箱中，高音单元一般为号角式扬声器，低音单元则有直射式和气流式等多种形式。不管是内分频还是外分频，高低音分离式音箱都要采用分频放音的方案，其 主要原因有以下3个方面。  
      1．使各种扬声器都工作在最合适的音频段  
      振膜尺寸和材料不同的扬声器，其最佳工作频带也不同。口径越大的扬声器，则低频特性就越好。所以，在其他条件相同时情况下，18英寸的低音效果肯定优于15英寸的低音效果就是这个道理。  
      振膜材料的刚性和脆度越好、质量越轻，放音的高频特性就越好。很多高音扬声器采用钛膜或铟膜作为振膜材料，就是为了提高其高频特性；而低音扬声器的振膜一般采用纸、碳纤维、防弹布和橡皮(边)等材料，以利于低音再现。  
      使用分频器可以将高频信号送到高音扬声器中，低频信号送到低音扬声器中，高、低频信号各行其道，尽可能大地利用了各自扬声器的工作频带优势，以保证不同工作频段的扬声器充分发挥作用，使各频率的放音特性更加均衡一致。  
      2。克服不同频率声音扬声器振膜振动幅度不同所引起的切割失真  
      扬 声器发音时，其振摸的低音振动幅度大、高音振动幅度小。从理论上讲，扬声器纸盆的振动幅度与再现声音频率的平方成反比，即同一扬声器振膜，在相同幅度的信 号电压作用下，频率越低，振幅越大，也就是说，如果频率增加10倍，振幅将减少10的平方倍，即100倍。  
      如果我们用一只扬声器产生很宽频率范围的声音，由于振膜机械性能的限制，同时存在振幅非常宽的振动变化是非常困难的，这就必将发生声音切割失真的现象，使再现声音质量受到一定影响。  
      研究发现，切割失真对低音的影响最大，当低音扬声器放送低音的同时，只要还有高音成分存在，就必然会导致切割失真，使低音出现发抖、发颤的现象。当然，高音扬声器出现切割失真也会使高音出现嘶哑的声音，只是影响没有低音大而已。 [fenye]   
      3．减少同一音箱中的不同扬声器之间产生的声音干涉现象  
      对 于高、低音分离式音箱中的高音扬声器和低音扬声器来说，虽然它们的工作频段不同，但是如果将全频信号不加分频地送人高音扬声器和低音扬声器，肯定会出现 高、低音扬声器同时发出相同声音的情况，当不同扬声器的相同声音相遇时，就很可能产生声波互相干涉现象。  
      有一点声学常识的人都知道，一旦出现声音干涉现象，就会出现梳状滤波效应、驻波等一系列问题，这些问题均会不同程度地影响声音的良好再现。  
      设置分频电路后，高音和低音扬声器分别获得自己最佳工作频段声音信号，它们之间发出声音的频率范围几乎不覆盖，除音箱分频点和分频交叉区域还会存在少量干涉外，其余频率声音的干涉现象根本就不再存在了。  
      分 频点和分频交叉区域会存在声音干涉现象的原因很简单，由于分频器的分频衰减率不可能做得无穷大，在分频交叉区域，尤其是在分频点，高音扬声器和低音扬声器 会同时存在对方频段的声音，这时出现声音干涉现象在所难免。所以说，分频器的分频衰减率做得越高，分频交叉区域就越小，扬声器问的声音干涉就越小。  
      分频器的分类  
      分频器有两大类：一类是被动分频器(PassiVe  Crossover)，亦称功率分频器；另一类是主动分频器(Active Crossover)，亦称电子分频器。  
      1、被动分频器  
      被 动分频器是一种音箱内置分频器，由电容和电感滤波网络构成，其特点是分频网络设置在功率放大器和扬声器之间。这种分频器把从功率放大器直接出的全频音频功 率信号分为低音和高音或者低音、中音和高音，将分频后的信号按不同频段分配给各频段扬声器。在全频高、低音或高、中、低音主动分频音箱中，均由被动分频电 路完成分频任务。  
      被动分频的优点是：首先，结构简单、成本低，与音安装在一起，毋需调整，使用方便；其次，在系统连接方面较为 容易，只要给功放输入全频信号，将功放与音箱连接在一起就可以实现全频放音；第三，需要的功率放大器少，一般一台功放可以带两只全频被动分频音箱，故系统 成本较低。  
      被动分频的不足是：首先，分频网络要承担加到扬声器上的很大功率和电流，所以要用较大体积的电感，而且由于电感的参 数与扬声器阻抗有着直接关系，而扬声器的阻抗又是频率的函数，与标称值偏离较大，因此误差较大，计算较难；其次，功率放大器输出的功率音频信号通过电容和 电感滤波器后，必然会由于电容和电感的非线性而造成失真，声音失真再所难免；第三，从功放输出的音频功率信号，每经过一个电容和电感器件都会造成功率信号 的损失，所以被动分频的功率信号损失较大；最后，分频衰减率不能做得太高，一般最大12dB／倍频程，分频交叉区域的干扰偏大，这是因为被动分频器提高分 频衰减率的途径是增加电容器或电感器，也就是滤波阶数，但是增加电容器或电感器的个数，就意味着随之增加信号失真和功率损失，提高分频衰减率的结果是带来 了其他更多的问题。
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