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设定分频点

　　【音响网资讯】
　　两分频音箱的高低单元搭配有一定的学问，要从单元的指向性、分配功率、音色的一致性几方面来综合平衡。资深发烧友都知道，单元的活塞振动区通常只限于额定频带的中间频段，这个频段一般是从单元的谐振频率的一个倍频开始到上限频率的一半，该频段的各种失真最小，分频点的设定应根据所用单元的额定频率范围来确定。一般来讲，两分频音箱的分频点多取在2～4kHz，这就要求中低音单元频响的上限尽量高一些，而高音单元的下限要低一些。5英寸的中低音单元高频上限一般都能达到5kHz左右，由于Vifa P13WH-00-08单元的频率延伸好而且没有明显的谐振峰，选用高音单元就很容易了。不过我认为此时的高音单元频响下限仍然尽量低一些好，因为按照中低音的分频点宜选在上限的一半的原则，Vifa P13WH-00-08单元的分频点不应超过3kHz，如再考虑指向性要符合一定的高保真要求，那分频点不应超过2.5kHz。

　　分频点选在2.5kHz或更高一些时，有利于让人声和乐器的一部分谐音由中低单元播放，音色的一致性较好，同时，由分频造成的分频点附近的频响和相位特性的失真对音质的影响也相对小。不过此时对高音就要求它的下限不宜高于1250Hz了，如高音单元的频响下限能够到800～1000Hz左右就非常理想了。

　　从图2的Vifa P13WH-00-08中低音单元的频率曲线看，该中低音单元的额定带宽为60-5000Hz，从图4中的Morel MDT-29高音单元的相关参数看，其额定带宽为频率的1/2倍频正好为2.5kHz，已进入活塞振动区。Morel MDT-29的谐振频率为900Hz，厂方推荐最低分频点为1800Hz。本例取2.5kHz分频点已是其低端下限频率的近3倍，也是进入活塞振动区，并留有很大的余量。事实上，分频点设在2.5kHz是比较理想的，这样两个单元均能工作于活塞振动医，组合后的频带失真较小，满足高保真音箱的要求。

　　分频点基本上定在2.5kHz后，就要考虑采用什么类型的衰减斜率分频方式。由于2.5kHz的分频点离中低音的活塞振动区上端5kHz较远，因而为了让中频更厚实一些，中音更富韵味，低频滤波器可考虑用一阶-6dB/oct的衰减斜率。Morel MDT-29的功率承受力高达80W，加上2.5kHz的分频点离其900Hz谐振频率也很远，本来也想用一阶-6dB/oct的衰减斜率做高通滤波器，但考虑到相位和线性的调整，这里还是将高通滤波器的衰减斜率定为二阶的-12dB/oct，这样也可防止过多的中低频能量进入高音单元，提高中高频的清晰度。

　　单元的灵敏度是否一致对分频器的设计有影响，幸运的是，本音箱中的两个单元的灵敏度比较一致，不需要在分频器中对某个单元的声压进行衰减处理就能很好地保证各频段声压级的平衡，不但使分频的设计更简，而且由于高频通道没有电阻的衰减信息量得以完整保留。

　　由于分频器是由不对称的一阶低通滤波器和二阶高通滤波器组成。它们的相位曲线并不同相其中，高通部分的函数相位曲线旋转到+90°，低通部分旋转到-45°，两单元按正相连接时相位差为135°，分频点处的声音不能合成为一个整体，将高音反相接后还存在-45°的相位差，不过这一相位差可通过高、低音单元在前障板上的同一垂直面排列时产生的+45°相位差来校正，使系统达到比较线性的相位放声效果。不过这种合成式要求分频点选择合适、准确，且要求高低频滤波器的分频点在-4.5dB点处交叉，否则合成的频响会在分频点出现隆起劣化。

　　图5是本音箱最终的分频网络，它由低通滤波器(LPF)和高通滤波器(HPF)组成。一阶(6dB/oct)分频器分为3dB和6dB降落点交叉型两种，本音箱取3dB降落点交叉型。由于不对称的分频器要在-4.5dB处交汇，在使用-3dB降落点的公式计算滤波器的元件值时，低频的fc要相应移到0.9fc处。高通滤波器的fc也应该相应地移到1.1fc处。
低通L1计算公式为
　　L1=159R/fc≈159R/0.9fc(mH)
　　高通L2计算公式为
　　L2=225R/fc≈225R/1.1fc(mH)
　　C1=113000/fcR≈113000/1.1fR(uF)
　　式中的R是各单元的标称阻抗。本箱中两个单元的标称阻抗均为8Ω，故R=8Ω，最后计算得
　　L1=159×8/2500×0.9=0.565(mH)
　　L2=255×8/1.1×2500=0.742(mH)
　　C1=113000/1.1fcR=113000/1.1×2500×8=5.14(uF)

　　分频网络的负载是一个具有电容、电阻、电感在内的复合阻抗特性的扬声器，其阻抗随频率变化而变化，因而分频网络的实际输入阻抗也会随着频率的变化而变化。在这种情况下，会产生分频点的偏移和频率特性、相位特性的畸变和功放工作不稳定。为减少这些影响，应给低音单元增加阻抗补偿电路，使之近似一只等于额定阻抗的纯电阻，减小分频点处的幅频和相频失真。图5中的R1和C2就是阻抗补偿电路，R1、C2的数值可用下面的公式计算
　　R1=Zo(Ω)
　　C2=Lbm/Re2(F)
　　式中，Zo是中低音单元的标称阻抗，Lbm为音圈的电感量(单位为uH)，R是音圈直流电阻，本箱中Vifa的P13WH-00-08的R=5.7Ω，L=0.7mH=700uH。经计算，R1=Zo=8Ω，C2=21.5uF。

　　图5中某些元件有两种数值，其括号内的元件数值是实际调校得出的值。在制作分频器时要注意，要减少高端频率的阻抗，宜用小容量的电容并联达到要求。C1电容用音频金属化聚丙烯膜高速电容器即可，C2用好一点的本尼克无极电解电容。L1线圈不宜用小线径的，要用Φ1.5mm以上的漆包线绕制，以免直流阻抗过大引起分频点的特性变差。L2由于不在信号通道上，可以适当放低要求。

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