喇叭分频器与相位移问题 (谈谈喇叭)

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先复习分音器原理
ㄧ、电容电感的阻抗

被动型喇叭分音器基本上是由电感与电容组成，由于...
频率越高时电容器的阻抗会越小，反之亦反
频率越高时电感器的阻抗会变大，反之亦反
两者功能互补关系很适合用来设计分音器。
例如: 高音喇叭串联一颗 1uF的电容器时其阻抗在各种频率时为 Xc=1/(2x3.14x f xC ) 所以
10Hz时是 2.4K欧姆
100Hz时是 240欧姆
1KHz时是 24欧姆
3KHz时是 8欧姆
10KHz时是 2.4欧姆
20KHz时是 1.2欧姆
所以3KHz以下的音频会被电容器的高阻抗阻挡不能产生电流。3KHz以上则畅通产生电流振动纸盆发出声音。
同理低音喇叭串联0.4mH电感时其阻抗为 XL=2 x3.14 x f x L
10Hz时是 0.026欧姆
100Hz时是 0.26欧姆
1KHz时是 2.6欧姆
3KHz时是 8欧姆
10KHz时是 24欧姆
20KHz时是 48欧姆
所以3KHz以上的音频会被阻挡不能产生电流，3KHz以下则畅通，产生电流振动纸盆发出声音。
如此一来声音就会被分为两股，分别流入不同喇叭。

二、主流分音器设计有三种

一阶型分音器
就是高音喇叭串一颗电容，低音喇叭串一颗电感的最简结构。这种分音法频率响应很平坦。它的衰减率是 ..
6dB/octave 或 20dB/decade
6dB/octave 是2进位值，表示频率2倍时声音会衰减4倍
20dB/decade是10进位，表示频率10倍时声音会衰减100倍
octave 就是八度音，也就是频率2倍或1/2倍的意思。例如:
分音点是3KHz 的话，1.5KHZ 或 6KHz 的功率就会衰减到剩原来的 1/4。
decade是10倍的意思，也就是频率10倍或1/10倍时功率就会衰减到剩原来的1/100。例如:
分音点是3KHz 的话，300HZ 或 30KHz 的功率就会衰减到剩原来的 1/100
这种分音法适合小喇叭，但因分工显然不够锐利，两只喇叭共同工作的频率区域实在太宽。两个喇叭为同一个频率，同时振动时，相位不一致的问题很多。声音自然会觉得有点混浊。


二阶型
高音喇叭串联电容，并联电感。低音喇叭串联电感，并联电容。这种方法衰减斜率会增至
12dB/octave 40dB/decade。
12dB/octave 频率2倍时衰减12dB=16倍
40dB/decade 频率10倍时衰减40dB=1万倍
这种分音方式，喇叭分工会更清楚，共同区域会减少，但因为高音移相+90°低音移相 -90°，两者正好相差180°，所以有人主张必须将高音单元反接，以使其相位一致。其实中音反接也可以，意思一样。在三喇叭系统时，则是高低音喇叭保持正接，只有中音喇叭反接。不过我个人不太相信这样做是王道，认为疑点多多。


三阶型
高音串两个电容，中间接一个电感接到负极。
低音串两个电感，中间接一个电容接到负极。
这也就是射频滤波器常用的PI型滤波器。用这种方法滤波，斜率会增至 18dB/octave 即 60dB/decade
它是所有高级喇叭分音器的主流作法，因为高音移相+180°，低音移相-180°
（180-（-180））=360°）=0°
绕一圈后相位变一样。所以他就没有喇叭需要反置的担忧，频率响应也很平坦。
18dB/octave 频率2倍时衰减18dB=63倍
60dB/decade 频率10倍时衰减60dB=100万倍
这种分音方式，频率切割已经非常锐利，两只喇叭同时为同样频率发声只有很窄的区域，纸盆震动相位不协调造成的困扰几乎都消失了，设计师只要将分频点调到两个喇叭震动完全同相，就大功告成了。这也是喇叭制造厂的重要KNOW HOW。不轻易告诉别人。但是这种滤波器，数学上是不对称的。要用技巧克服，方法当然是商业秘密。


四阶及更多阶
越多阶的分音器频率切换越锐利，分音点越没有问题，但是其它问题却很多，所以用的人不多。


三、自己设计分音器
你如果想自己用计算机辅助，设计分音器，就会发现，所有分音器电路都是假想两只喇叭的阻抗都是8欧姆，或2/4/6/8 欧姆，但是只要看看喇叭的阻抗曲线就知道喇叭只有在1KHz时是8欧姆。在其他地方及分音点例如：3KHz时，从来不是8欧姆。高音喇叭的阻抗在分音点可能是2欧姆，中音喇叭的阻抗可能是20欧姆，低音喇叭可能是100欧姆，根本没有一个是8欧姆。套8欧姆怎能算出有用的数字。麻瓜套用公式后会发现，计算机跑出来的电容/电感值与原厂的实际数值差了3倍，而百思不得其解。

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wenwen123

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