專利名稱：高清晰度且不失真音箱之分頻器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高清晰度且不失真音箱之分頻器。
在音響系統(tǒng)中，揚聲器系統(tǒng)是其終端表現(xiàn)部分，因而擔負著最重要作用。但是現(xiàn)行技術(shù)理論之揚聲器系統(tǒng)，根據(jù)物理學(xué)諸多定律和定理，無可避免地產(chǎn)生多種缺陷，包括嚴重的冗音，拖尾音、污染原聲信號音，低音失真和相位失真，以及由此引起的各種樂器聲和人聲之聲像位置模糊不清，音質(zhì)渾濁不清等。
一、電氣性相位失真聽覺上，將分頻電路中與揚聲器并聯(lián)之旁通音頻的電容或電感開路，不讓其發(fā)揮作用，人耳并沒有發(fā)現(xiàn)各音段的時差有變化，即與接上時比較，對相位的聽覺印象并沒有超前或滯后的感覺。由此可見，旁通音頻用的電容或電感，只起到過濾高頻或低頻作用。因此，揚聲器發(fā)聲的電器性相位情況，由與其串聯(lián)的第一個元件決定，若該元件是電容器，則超前90°，若是電感器，則滯后90°。因此，現(xiàn)行技術(shù)的各類分頻電路均存在相為失真情況。見

圖1-6。各圖中，假定每個揚聲器阻抗均為8歐姆。符號“T”為高音揚聲器，M為中音，W為低音，B為基礎(chǔ)低音，XB為超低音揚聲器。
圖1，圖2中，高音段超前90°，中低音滯后90°，表現(xiàn)為高音與中低音有時差，不合拍。圖3，圖4及圖6中，高，中音超前90°，低音滯后90°，表現(xiàn)為低音與高，中音有時差，不合拍。其他類型亦存在著相位失真。即存在電氣性相位差。
按現(xiàn)行技術(shù)理論組裝的揚聲器系統(tǒng)，雖然可以重放從超高音到超低音的全頻段聲音，但是卻是將不同時間的聲音頻段(高，中，低音段)組合在一起重放出來。從而嚴重扭曲了原聲。正所謂“貌合神離”。
照現(xiàn)行理論，-12dB/OCT分頻點相位差180°，因而將高音或低音揚聲器正負極反接則剛好消除該點前后方聲壓合成的相位差。但實際上，電氣性相位失真并沒有消除。
若重放的樂曲頻率覆蓋著存在時差的兩個頻段，電氣性相位失真所造成的失真非常突出，表現(xiàn)為歌聲有氣無力，音樂無精打采，音場死氣沉沉，音色不好等等。嚴重歪曲了本來具有的樂感爽脆，音場煥發(fā)著青春活力，樂曲愉悅的演繹效果。
二、低音失真主要表現(xiàn)為300赫茲以下的低頻段音樂和擊鼓聲的失真。這是因為低音揚聲器紙盤振動的局限性之物理特性所致。在110-200赫茲的低音段，低音表現(xiàn)為堅硬而剛勁，而在80赫茲以下超低音段，低音表現(xiàn)為軟熟、深沉，可重現(xiàn)排山倒海之勢，比如悶雷聲，其頻率基本上集中在該頻段。聲音的堅硬與軟熟，剛勁與沉悶是一組矛盾。紙盤的振動不可能一邊發(fā)出足夠的剛勁又堅硬的聲音，而另一邊則發(fā)出豐富的軟熟又沉悶的聲音。結(jié)果其振動就采用折衷方式。也即其振動已偏離了這段低頻的振動要求，并出現(xiàn)寄生的振動，亦致使低音渾濁不清。
三、Q0值選擇的兩難處境Q0值不低時，低音渾濁不清，Q0值低時，低音干癟，生硬，音色更加蒼白，但渾濁程度會輕些。
揚聲器里面的線圈是一電感，最低共振頻率越低則電感量越大。因此，可重放超低音類揚聲器線圈電感量較大。
可重現(xiàn)超低音之低音揚聲器之線圈(加上分頻電路中與之相串聯(lián)的電感)工作時，由于在變化的磁場中切割磁力線而產(chǎn)生感生電動勢，此電流亦是信號電流，其頻率在60～300赫茲之間的低音段，其強度跟揚聲器在此頻段的阻抗成反比。因此，揚聲器之Q0(Q0為低音揚聲器振動的阻尼狀態(tài)系數(shù))值越大時(通常阻抗越小)，其感生電流強度越大，造成低音渾濁不清也很大，揚聲器之Q0值越小，感生電流越小，低音渾濁的程度則輕些。這是因為①此感生電流伴隨原聲信號電流輸入音圈而產(chǎn)生，且兩者渾成一體，因而跟一般雜音不同，它是一種污染音。②與揚聲器W串聯(lián)的電感，在信號電流強弱變化時，亦產(chǎn)生感生電流輸入音圈，此為冗音，此冗音加劇并延長了拖尾音，Q0值的選擇成了難題。
以上缺陷的作用，又使音質(zhì)渾濁，空間聲像定位模糊不清。
另一方面，揚聲器最低共振頻率f0(在Q0值相同時)越低，感生電流強度越大，故流行采用f0較高的較小口徑的揚聲器(口徑16～20厘米)重放低音，以圖減小低音渾濁程度。
四、音色不自然，不逼真。
由于中音揚聲器振動系統(tǒng)質(zhì)量輕，因而靈敏度比低音揚聲器高得多，加上人耳對中音特別敏感，導(dǎo)致中音過高，而人耳又對基礎(chǔ)低音的感受遲純等多種原因，致使恒阻抗型普通二分頻和多分頻揚聲器系統(tǒng)之低音嚴重不足。因此，流行采用改良型系統(tǒng)。主要類型有由普通二分頻加上一低音揚聲器構(gòu)成的“啞鈴式”系統(tǒng)。見圖2，但是其低音聲壓級仍未到位，使音色仍顯蒼白，粗造。由普通三分頻改良成的由阻抗為高、中音揚聲器一半或稍高些的低音、加高音和中音揚聲器組成的系統(tǒng)。見圖3。由阻抗與高、中音相同之兩只低音揚聲器并聯(lián)或者串聯(lián)成低音的系統(tǒng)。見圖4等等。上述兩種類型系統(tǒng)，低音渾濁不清的缺陷更為突出。又因為低音與高、中音不同相位，音色難以調(diào)好，若樂曲的功率較集中于高、中音一邊或低音一邊，則音色不錯，勝于“啞鈴式”系統(tǒng)。否則，音色差，音色不好，即聲音的保真度差。
上述三種改良型通常還有另一種通病，即在80至150赫茲段聲壓特性高高隆起，表現(xiàn)為該音段的擊鼓聲過分夸張，又加上低音失真，而顯得不順耳。特別是裝在空氣彈性系數(shù)比較高的倒相型音箱時，尤甚。只是在昂貴的高檔品(國產(chǎn)或進口品)中程度較輕。
由于上述多種失真，以及加上音質(zhì)渾濁不清，還導(dǎo)致各種樂器聲及人聲之聲像定位模糊。
上面闡述了現(xiàn)行技術(shù)的缺陷，下面闡述專利號982346093技術(shù)結(jié)構(gòu)的缺陷，見圖5。
一、中音過高揚聲器M僅重放900赫茲以上的中音頻段，因而適宜用振動系統(tǒng)質(zhì)量輕(磁體不大)的揚聲器，其特點為靈敏度高，又易做到聲壓特性平坦和阻抗特性平坦--聽覺上表現(xiàn)為音色好，而其成本低。但這樣一來，問題也來了靈敏度高，效率高又加上人耳對中音特別敏感，因此，此結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了中音過高之音色失真。(而使用劣質(zhì)的揚聲器會使問題更糟)。
二、基礎(chǔ)低音和超低音嚴重不足但是，另一方面，卻同時存在基礎(chǔ)低音聲壓嚴重不足之缺陷，這缺陷比在已有技術(shù)中之恒阻抗型分頻器結(jié)構(gòu)的揚聲器系統(tǒng)之低音不足缺陷更甚。其原理在下面闡述。
三、未達到將基礎(chǔ)低音與超低音分開的目的，空間聲像定位不清，未克服電氣性相位失真問題，靈敏度和效率更低。
圖5中，電感器L1與L2同起到阻中頻通低頻作用，而L2稍大一點(但常小于4毫亨)，因而對500赫茲(或更高點)以上頻點衰減大一點而已，但其前面沒有任何象電容器之類元件阻攔過濾。因而B回路和XB回路，較為平均地分流基礎(chǔ)低頻的信號電流(當L2大于5毫亨時)，因此，B的聲壓嚴重不足，但是XB回路之低音因滯后而與B不同相位，故兩路低音不能疊加，因而低音聲壓比現(xiàn)行技術(shù)之恒阻抗型揚聲器系統(tǒng)更低，而使基礎(chǔ)低音更加不足。而其超低音不足與普通恒阻抗型分頻結(jié)構(gòu)情況同理。
下面進一步論述專利號982346093，名稱為無源分頻器能“將超低音分開”，即將200赫茲以下頻段分開這目的是無法達到的。
見圖5，揚聲器B比XB，最前方還串聯(lián)一只電容器，因此，通過B的信號電流還多了一層阻抗，即容抗，這使B只能通過被XB所在回路之感抗所衰減的信號電流，而造成這結(jié)果還有另一原因，即B前還貼身串了一個電感器L1，其電感在1.0毫亨以上(用于衰減2000赫茲左右以上的中頻)，其對300赫茲以上頻率具有感抗。
為了降低C1的容抗和克服B重放的頻帶偏窄的缺陷，以及希望將超低音分開的目標，C1的取值須大于90微法，宜在130-140微法之間。今取C1=132微法，與XB串聯(lián)的電感L2最多不能超過7毫亨，現(xiàn)取L2=5毫亨，則在360赫茲點處，L2的衰減為-3dB(按-12dB/OCT于-3dB下降交叉法公式算，下同)，由于電容C1的容抗與L1的感抗共同作用下，B所在回路獲得360赫茲點處一半的信號電流，也即是說，該技術(shù)只能將360赫茲(最低不低于260赫茲，按L2=7毫亨算)以上的頻點分開，而超低音是指150赫茲(或至少在200赫茲)以下頻段。因而達不到將基礎(chǔ)低音分開的目的。具體來說，最低至260赫茲以下信號電流大多數(shù)流向XB，因為存在容抗阻攔后又經(jīng)電感過濾的頻點，只能通過被電感L2衰減掉的信號電流。在260赫茲起頻點越高則L2的感抗越大，C1的容抗較小，而L1的感抗有微量增加，故B獲得分流信號電流變大，直到360赫茲與XB分獲的信號電流基本相等。在360赫茲以上頻點，B分獲的信號電流比XB稍多些。但因為又有L1的感抗作用，兩者相差不大，也沒達到基本分開的目的。當C1=200微法，L1取值不變，L2取值不變時，只起到B回路能更順利地分流到被L2衰減掉的信號電流，也就是說，C1取132微法與200微法，結(jié)果卻差不多。
綜上所述，取L2在2-7毫亨，C1取120-200微法間，無法達到將超低音(200赫茲以下頻段)分開的目的。
依照上述原理，可以進一步看清982346093技術(shù)的更具體的技術(shù)結(jié)構(gòu)本質(zhì)。
因為電感L2取值高達7毫亨，因而當L2在5-7毫亨時，圖5是一個將高，中，稍高的低頻點P0(P0點在260-360赫茲間)以上至中音和稍低的低頻及P0點以下(包含超低音)的四分頻結(jié)構(gòu)圖。但是由于B這一路音重放的頻率范圍太窄，故其聲壓很低。但是當L2小于5毫亨時，B所重放的頻率范圍，從P0點至中音段，更窄，因為P0點這時在360赫茲以上，這導(dǎo)致基本未起到分頻的作用，B的聲壓更小，這時，為了對這種狀況有所改善，B重放的頻率范圍應(yīng)稍大些，故須向上拓寬，直到2000赫茲左右，而C0的取值在10微法以下?？傊畬＠?82346093技術(shù)之解釋圖所述的結(jié)構(gòu)圖實質(zhì)上是一個不標準的四分頻電路結(jié)構(gòu)，只是當L2較小時，改善了清晰度，當B音路的頻響范圍適當拓寬后，對于中低頻分頻效果方面與圖6之現(xiàn)有四分頻結(jié)構(gòu)無異。
其四分頻的結(jié)構(gòu)特性，可在其專利文件內(nèi)容中獲得印證。在其說明書中說，其“高中音分頻電路的電路結(jié)構(gòu)與已有的分頻器相同，中音分頻電路與低音分頻電路之間的分頻點可根據(jù)實際選用的中音喇叭頻響范圍取值”，其“低音分頻電路，分頻點在250-90赫茲范圍內(nèi)取值”可見，①其分頻電路設(shè)計宗旨為四分頻電路結(jié)構(gòu)，②電路之中與低音分頻點的選取由實際情況而定，不固定在某個區(qū)間，③對高中頻分頻衰減技術(shù)采用已有的技術(shù)結(jié)構(gòu)，而“低通濾波電路由串接在電路1中的電容C1，電感L1以及并接在輸出端S2的電容C2組成”，(見圖5)，也就是說，對于中音分頻中之低通電路采用雙元件進行衰減中音，L1通低頻阻中頻，C2則對漏網(wǎng)的中頻給予旁通，因而對L1的取值適宜由-12dB/OCT于-3dB下降交叉分頻公式導(dǎo)出。
具體公式為L=255r/fc,C=113000/rfc,L、C分別為所求的電感量(毫亨)和電容量(微法)，fc為分頻點頻率(赫茲)，r為揚聲器標稱阻抗(歐姆)。
本文中-12dB/OCT于-6dB下降交叉分頻法(低通濾波側(cè)用)公式具體為L=255r/0.76fc，式中符號意義同上式。
根據(jù)上述所述的事實，可得下列三個結(jié)論。
(1)L2之取值適宜據(jù)-12dB/OCT于-3dB下降交叉分頻法公式導(dǎo)出，因為若改用單元型衰減公式即于-6dB/OCT于-3dB下降交叉分頻公式，會導(dǎo)出錯誤結(jié)論。例如，取L2=L1=1.8毫亨，則L2衰減700赫茲以上的大部分低頻，但據(jù)前一公式可導(dǎo)出，L1衰減1000赫茲以上的中頻，這導(dǎo)致L1所在回路可通行700-1000赫茲的大部分信號電流。這是錯誤的，因為L1前面還存在容抗，也就是說，實際情況是，L1所在回路當L1=L2時沒有信號電流通過。
(2)當L2在2～7毫亨時，該電路于中與低音的分頻點應(yīng)在2000赫茲以上，當L2限定在5～7毫亨時，該點可降至1000赫茲多處。
今試探性地取1000赫茲為其中與低的分頻點，則據(jù)上述③之原理，L1應(yīng)為1.8毫亨，又因為L2在2～7毫亨之間，今取L2=2毫亨，則因L1與L2太接近，L1所在回路會極少信號電流流入，這違反了設(shè)計宗旨。今再取2000赫茲為其中與低音分頻點。則L1所在回路可通2000赫茲至900赫茲以下某點的信號電流。這時揚聲器B的聲壓比前者大，并能感覺到其重放的聲音的存在。因此，要L1所在回路發(fā)揮作用，中與低的分頻點應(yīng)在2000赫茲以上，L2限定在5-7毫亨時，該點可降至1000赫茲多處。
(3)根據(jù)上述原理，該分頻電路為四分頻電路結(jié)構(gòu)。其中音與低音分頻點通常在2000赫茲以上。
(4)假若圖5之B所在回路是由高音T、中音M和低音XB構(gòu)成的普通三分頻回路，再加插入去的回路，則B所在的回路不會有信號電流通過。因為(一)、“低音分頻電路，分頻點在250～90赫茲范圍內(nèi)取值”，即是說，其低音分頻點在回路B與XB之特性曲線交叉處(若該低音分頻點是在M和XB回路交叉處，則B回路是完全多余的)。因此，中音與低音之分頻點P1就是在中音回路M和低音回路B之特性曲線交叉處。(二)、據(jù)上面③所述的技術(shù)特征，點P1低通元件L1之數(shù)值，由公式L=255r/fc導(dǎo)出，而點P1高通元件C0采用單元件型分頻公式導(dǎo)出(與輸出端并聯(lián)的電容只起旁通高頻用)。(三)若由圖5的T、M、XB回路構(gòu)成普通的三分頻網(wǎng)絡(luò)，則M回路與XB回路均采用單元件型分頻技術(shù)，因而對于上述(一)之同一個分頻點P1，在此處其元件取值由單元件型分頻公式導(dǎo)出，L2的取值為L2=159 r/fc，因此，對比(二)中的數(shù)值255r/fc,L1比L2大255/159=1.6，或L2為L1的62％。因此，(四)若將B回路設(shè)計成由T、M、XB回路構(gòu)成的普通三分頻電路再插入去的回路，則因L1＞L2，且L1前面有容抗，故在P1點以下頻段，B回路完全沒有信號電流通過，又據(jù)(三)中所述的C0值取采用單元件型公式導(dǎo)出，這導(dǎo)致C0對P1點以上及P1點處衰減力小。而L1對P1點以上頻點衰減力大。再考慮L2，因L2與C0相配合，是P1點之低通和高通單元件型衰減結(jié)構(gòu)元件，因而被L2或C0衰減掉的信號電流可順利通過C0或L2。并且L2僅為L1的62％，又因L1前面有容抗，因而在P1點以上頻段，B回路亦沒有信號電流通過。這樣，在整個頻段，B回路均沒有信號電流通過。因此B回路是完全多余的設(shè)置。也就是說，圖5之專利號982346093技術(shù)結(jié)構(gòu)不存在插入一低音回路的可能性。
因為聲壓差別不大而相位不同的兩路低音同時重放，使樂聲和人聲的空間聲像定位不清晰。
綜上所述，專利號982346093技術(shù)是一個不規(guī)范的四分頻結(jié)構(gòu)技術(shù)，且未能將超低音分開，因而該技術(shù)仍未解決傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)之電氣性相位差問題。另外，與XB串聯(lián)的電感L2不宜大，若超過4.0毫亨時，所產(chǎn)生的感生電動勢太大，電容C1難以吸納得下而難以消除冗音和污染音。但若L2不足4.0毫亨時，根據(jù)-12dB/OCT于-3dB于處下降交叉分頻法公式，則該電感對低頻450赫茲點的衰減少于-3dB，對于900赫茲點的衰減少于-6dB，即XB與B(揚聲器)分流基礎(chǔ)低音信號電流，同樣，由于B和XB瓜分了重放之頻段的信號電流，因而兩者于該段的聲壓都很低，又相位不同而不能疊加，這導(dǎo)致空間聲像定位不清晰，及低音嚴重不足，亦使靈敏度和效率更低。
以上缺陷，加上現(xiàn)行技術(shù)之種種缺陷，試圖根據(jù)現(xiàn)行技術(shù)理論，找出解決方法，均以失敗而告終。
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中之不足，提供一種低頻分頻電路在200赫茲以下，而且中頻分頻電路輸出信號強度便于調(diào)整，在其調(diào)低的同時，基礎(chǔ)低頻分頻電路輸出信號強度會增強，但不會影響各個分頻電路輸出端頻響范圍，能消除冗音、污染音、拖尾音及相位失真，而且音色不失真，低音不失真的高清晰度且不失真音箱之分頻器。
為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，所述的高清晰度且不失真音箱之分頻器，包括輸入端S1，公共端S2，并接在輸入端與公共端S2上的高頻分頻電路和低頻分頻電路，低頻分頻電路中設(shè)有電感L5，在輸入端與公共端S2上設(shè)有串接的電容C2、電感L2、電阻R的中頻分頻電路，以及設(shè)有電容C和電感L4串接的基礎(chǔ)低頻分頻電路。
附圖的圖面說明如下圖1為二分頻之分頻器電路原理圖。
圖2為啞鈴式音箱的分頻器電路原理圖。
圖3為三分頻之分頻器電路原理圖。
圖4為三分頻雙低音并聯(lián)之分頻器電路原理圖。
圖5為專利號982346093中無源分頻器電路原理圖。
圖6為現(xiàn)有另一種四分頻之分頻器電路原理圖。
圖7為本發(fā)明之分頻器電路原理圖。
下面將結(jié)合附圖，對本發(fā)明高清晰度且不失真音箱之分頻器的實施例作進一步詳述如圖7中所示，本發(fā)明高清晰度且不失真音箱之分頻器，當中頻分頻電路之電阻R被剔除時，此高、中、低分頻電路構(gòu)成普通的高、中、低三分頻網(wǎng)絡(luò)。其中，中與低頻分頻網(wǎng)絡(luò)兩聲壓特性曲線于交點處，兩聲壓特性響應(yīng)之合成不小于1，但其響應(yīng)的功率和卻不大于1。例如，取900赫茲為中與低頻的參照分頻點，則該點高通元件C2采用-12dB/OCT于-3dB處下降交叉法數(shù)值，為15.7微法，而低通元件L5的取值為-12dB/OCT于-6dB處下降交叉法數(shù)值，即255×r/0.76×fc=255×8/0.76×900=3毫亨，也可以取大一點。結(jié)果實際分頻點比900赫茲稍低，于高于-6dB又稍低于-3dB處交叉。當然亦可以在C2或L2后面接上一個與輸出端并聯(lián)的64毫亨以上的電感，以防止低音串入中音揚聲器M而燒掉其音圈。而基礎(chǔ)低頻分頻電路系在此三分頻基礎(chǔ)上并聯(lián)上去的，之后再在中頻分頻電路加插電阻器R。即當基礎(chǔ)低頻分頻電路中開關(guān)K未關(guān)上時，基礎(chǔ)低音揚聲器B這一音路不發(fā)揮作用。(這時圖中電阻R取值為0)。這時，檢查線路圖各元件的數(shù)值，會發(fā)現(xiàn)，與普通高中低音的三分頻數(shù)值基本相同。也就是說，按照現(xiàn)行的分頻網(wǎng)絡(luò)技術(shù)理論，基礎(chǔ)低音揚聲器B所在的回路是完全多余的，強行插入去的，是不合理舉措。然而，由于這一音路的插入，卻使音頻的重放，產(chǎn)生了質(zhì)的變化，實現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。(圖7中，假定每個揚聲器均為8歐姆，選用不同阻抗揚聲器時，各元件值可作相應(yīng)調(diào)整)A、消除了冗音及污染原聲信號之音。即解決了Q0值選擇的難題，亦即在選擇Q0值高的揚聲器，不犧牲低音的條件下，做到低音清晰透明等。
如圖7中所示，圖中揚聲器B與其前面的電感L4與電容器C串聯(lián)。這一電容量值在130微法以上，(當揚聲器B和XB的阻抗為8歐姆時，下同)可以包容超低頻60赫茲(或更低點)以上信號之電荷。此電容(由多只并聯(lián)而成)正好吸收其旁下方L5及后方L4之電感所產(chǎn)生的感生電動勢之電荷，即正當上述電感產(chǎn)生感生電動勢之正負極電荷時，亦正是電容C需要大量充電之時，這使感生電流不能形成，從而消除了冗音及污染音。其原理是①這一電容量值足夠大，②揚聲器B和XB所在的回路中的電感線圈或揚聲器的音圈之電感量不大，均不大于4毫亨，③此大電容與揚聲器XB回路之電感線圈(或音圈)并聯(lián)，與同一回路中后兩電感線圈(或音圈)串聯(lián)。而電容與電感器具有完全相反的性質(zhì)，結(jié)果消除了污染原聲信號之音及冗音，亦減少了余振之拖尾音，使音樂背景寧靜，音場無任何雜質(zhì)，解決了低音渾濁不清問題，此即高清晰度。
依照現(xiàn)行技術(shù)理論或已有技術(shù)(指專利號982346093)的分頻器，視分頻功能為唯一設(shè)計宗旨，這不可避免地將揚聲器孤立地看待，則無法達到上述目標，因為要將超低音(常指150赫茲以下頻段)分開，至少要用9.6毫亨以上的大電感。但使用了大電感串聯(lián)，則無法達到高清晰的目的。
B、據(jù)本發(fā)明原理及要求做成的揚聲器系統(tǒng)，其聲能特性曲線于中、低音段非常平坦均勻，中、低音比例合理，低頻下限極低，整條曲線形態(tài)非常理想。
見圖5，在普通三分頻電路結(jié)構(gòu)中，插入揚聲器B這一音路外，還必須在揚聲器M這一音路插入一電阻器R。圖5中的(無感)電阻R發(fā)揮了調(diào)節(jié)中、低音聲功率比例的作用。對比現(xiàn)行技術(shù)的揚聲器系統(tǒng)，為了提升低音的聲功率，只得采用雙低音并聯(lián)或串聯(lián)，或采用低阻抗的低音揚聲器的辦法。
一、見圖7，當R的阻值提高時，加在揚聲器M的聲壓級降低，降低的聲能的幅度(倍數(shù))大約為[r/(r+R5/4)]1/2，其中r為揚聲器M之標稱阻抗，通常為8歐姆，下同。
二、同時揚聲器B的聲壓級得到提升，其聲能提高的幅度之倍數(shù)大約為[(1+R9/8)]1/4，(當R＜34歐姆時)，而<1>當R＞34歐姆時，R值越大則越接近3.0倍。<2>當R斷開時，揚聲器B的聲壓反而不提升，回復(fù)原位。<3>揚聲器B聲壓經(jīng)提升后，從100～900赫茲之低音段聲壓特性非常均勻且平坦，此乃音色理想之標志，這時L5在2.8～4.0毫亨之間。
三、R的取值宜在1.0～200歐姆之間，通過調(diào)節(jié)R的取值，可使中，低音聲壓達到合理比例的水平。因為R的取值會衰減中音聲壓，故與揚聲器M串聯(lián)的電容C2值在(11～24)×8/r微法之間，以15～17微法最佳。電感L2值在(0.05～0.65)×r/8毫亨。電感L5的參數(shù)值大于電感L4的參數(shù)值，電感L4的參數(shù)值大于電感L2的參數(shù)值。與揚聲器B串聯(lián)之電容器C之取值宜在(90～250)×8/r微法之間。以132～140微法最佳，r為揚聲器標稱阻抗，單位為歐姆。
四、1、①電阻器R具有此種多重調(diào)節(jié)功能，是因為回路M和B結(jié)構(gòu)相同之故。但是也許還有更重要的理論隱藏在里面，尚未被發(fā)現(xiàn)。然而，②揚聲器XB的聲壓卻不因R的存在而提升或降低，③而高音揚聲器T的聲壓又略有提升。2、R取值的大小變化并不影響各路揚聲器的重放頻率范圍，這點與現(xiàn)行技術(shù)理論不一致。這樣一來，圖5結(jié)構(gòu)中之中音過強，低音不足之缺陷獲得了完美的解決。
五、若對揚聲器XB采用Q0值高(Q0≥0.5)，即低音豐富，且最低共振頻率f0低者(f0越低越好)相配合，因其音圈感抗較大等多種原因，則揚聲器重現(xiàn)基礎(chǔ)低音的成分較其它類型少，這頻段的聲功率較集中于揚聲器B，真正達到了基礎(chǔ)低音與超低音分開的目的，從而解決了圖5結(jié)構(gòu)圖之空間聲像定位不清晰的問題，(這時要求L2＞2.8毫亨，L1＜1.5毫亨，對選用口徑不少于16厘米之超低音專用揚聲器則更好)。
C、靈敏度和效率更高依第B部分四、1所述的原理，因為聲功率較集中于低頻，而現(xiàn)有技術(shù)對低頻的損耗衰減太大，導(dǎo)致其靈敏度和效率低下。本發(fā)明讓低音獲得了足夠補償，因而效率和靈敏度比現(xiàn)有產(chǎn)品高得多，加上消除了冗音、污染音，而使樂感爽脆，音樂背景寧靜而音場清爽。對于采用的基礎(chǔ)低音揚聲器，要求超低音成分少，靈敏度高者，而這種揚聲器成本非常低。
D、解決了現(xiàn)行技術(shù)或已有技術(shù)之其它缺陷(一)消除了電氣性相位失真根據(jù)第B部分第五點之要求所述，新結(jié)構(gòu)亦消除了相位失真，見圖5，電容器全為無極電容。電容C的數(shù)值接近140微法。因此揚聲器B重放P點至近900赫茲(P點在150-200赫茲間)頻段。因為在150赫茲處，C的容抗近-3dB，即衰減該點總功率的一半，但L2對該點的感抗仍然存在，而L1的感抗，在該點已不存在，故B可分獲得部分信號電流，并且加在B的聲壓由于電阻器R的作用獲得了極大提升，因此，B承擔的功率接近該點總功率的一半，在P點以上各點頻點越高則B比XB高出的聲壓差越大，這是因為頻點越高則L2的感抗越大，而C1的容抗越小，因而B分獲的信號電流越多之故。因此，在200赫茲以上頻段，各揚聲器發(fā)聲之電氣性相位相同，這是因為揚聲器T、M、B前方的電路結(jié)構(gòu)相同，且第一個元件均為串聯(lián)著的電容器之故。但是XB前方因串聯(lián)的是電感L2，其相位滯后90°而不同。然而人耳對超低音(200赫茲以下頻段)的相位超前或落后的反應(yīng)非常遲純，并無要求。這樣，電氣性相位失真得以消除。
二、解決了低音失真問題。
根據(jù)第B部分第五點要求及D(一)所述的原理，新結(jié)構(gòu)達到了將基礎(chǔ)低音與超低音分開的要求，因而B和XB單獨承擔兩頻段的主要功率，這使動態(tài)范圍更大，功率承受能力更強，從而也避免了一只揚聲器重放低音和超低音造成的低音失真。結(jié)合第B部分所述原理，這使揚聲器系統(tǒng)聲能特性曲線形態(tài)于中、低音段非常平坦均勻，中、低音比例合理，低頻下限極低，整條曲線形態(tài)非常理想。
三、消除了余震拖尾音因為余震拖尾音由超低頻振動而生，因頻率低則振幅大之故，此超低頻已由XB單獨重放，其振動呈簡單化而不發(fā)聲，加上新結(jié)構(gòu)已消除了冗音及污染音，從而較好的消除了由于紙盤振動慣性所產(chǎn)生的余震拖音，若由揚聲器重放低音兼超低音之全頻段，則因其振動呈復(fù)雜化而產(chǎn)生拖尾音。
四、其他結(jié)構(gòu)或參數(shù)的意義。
因為①要求L5對150～200赫茲有明顯的感抗，故L5宜在2.8～4.0毫亨之間，但無需太大。②要求L4在150～200赫茲不存在感抗，故L4應(yīng)遠小于-12dB/OCT于-3dB處下降交叉分頻法公式(據(jù)830～900赫茲為分頻點)所得數(shù)值，L4宜在0.7～1.5毫亨之間，因此，與圖5技術(shù)結(jié)構(gòu)相比，除上述重大區(qū)別外，還有兩處大不相同，L4遠小于圖5之L1,L5與L4在組合上L5比L4至少大1.5毫亨，而圖5之L1與L2在組合上誰大誰小不作任何要求，③無需在輸出端并接電容器。L4遠小于雙元件型數(shù)值，即使小近30％，亦比L2大3倍多，因而對中與低分頻點處，其衰減力仍大于-3dB，而中音M前面前后串聯(lián)的也同樣是電容和電感，但其電感太小，對中音無感抗，因而B回路只能分流被電容C2衰減掉的極小量的中音。而L5比L4大1.5毫亨以上，是要確保L4在200赫茲以下無感抗，而L5在該頻段須有明顯的感抗。這與L4前面的電容量值要大，以減少其容抗作用一樣，均為讓被L5衰減的信號電流順利流入B回路。
五、至此，揚聲器系統(tǒng)電聲方面實現(xiàn)了高清晰度且不失真效果，并且這種效果不但適用于家用的小動態(tài)樂曲欣賞，稍大動態(tài)的勁歌重放，更適用于專業(yè)舞廳的大動態(tài)樂曲重放，對大型樂隊之音樂會或演唱會之重放，因其無缺陷又不失真，尤如身臨其境，欣賞其原汁原味的音質(zhì)，感受現(xiàn)場熱烈歡騰的氣氛。而據(jù)本發(fā)明做成的揚聲器系統(tǒng)成本低，乃因中音、基礎(chǔ)低音揚聲器成本比傳統(tǒng)的低之故。音箱的聲學(xué)結(jié)構(gòu)要求與現(xiàn)有技術(shù)要求無異，但以專利號982346085號技術(shù)核心者做成的為佳，但因低頻下限低，且超低音豐富，固揚聲器XB背后的空間應(yīng)稍長些，而體積不變。
當然，要想達到基本完美的效果，對音源是有要求的，最好采用DVD或優(yōu)質(zhì)CD機解讀還原音頻信號，要想動態(tài)好則功放機的儲備功率不能太小，用太低檔機種。
最后，還須指出的是新結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的超高、高、中、低結(jié)構(gòu)之四分頻見圖6或超高、中(含有高頻)、中(含有低頻)、低音結(jié)構(gòu)之四分頻等或圖5之技術(shù)結(jié)構(gòu)相比似曾相識，看似只是各元件的數(shù)值不同，中頻段結(jié)構(gòu)不同。但實際上，兩者卻有著本質(zhì)區(qū)別，傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)從清晰度到失真之眾多缺陷中一個亦未能克服。
權(quán)利要求
1．一種高清晰度且不失真音箱之分頻器，包括輸入端S1，公共端S2，并接在輸入端S1與公共端S2上的高頻分頻電路和低頻分頻電路，低頻分頻電路中設(shè)有電感L5，其特征是在輸入端與公共端S2上設(shè)有串接的電容C2、電感L2、電阻R的中頻分頻電路，以及設(shè)有電容C和電感L4串接的基礎(chǔ)低頻分頻電路。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的高清晰度且不失真音箱之分頻器，其特征是所述的電阻R值在1～200歐姆范圍，電容C2值在(11～24)×8/r微法，電感L2值在(0.05～0.65)×r/8毫亨。
3．根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高清晰度且不失真音箱之分頻器，其特征是所述電感L5的參數(shù)值大于電感L4的參數(shù)值，電感L4的參數(shù)值大于電感L2的參數(shù)值。
4．根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高清晰度且不失真音箱之分頻器，其特征是所述電容C電容值在(90～250)×8/r微法范圍。
全文摘要
本發(fā)明為高清晰度且不失真音箱之分頻器,克服了現(xiàn)有技術(shù)的相位失真,低音失真,低音渾濁不清,聲像位置模糊,音色失真,基礎(chǔ)低音或超低音嚴重不足,中音過高的缺陷。采用在輸入端S
文檔編號H04R5/04GK1324205SQ00114268
公開日2001年11月28日 申請日期2000年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2000年5月16日
發(fā)明者何成郭, 黃尚飛 申請人:何成郭