分音器是什么_音箱中的分音器介绍

分音器是什么_音箱中的分音器介绍

在播放音乐时，由于扬声器单元自身的能力与结构限制，只用一个扬声器难以覆盖全部频段，而如果把全频段讯号不加分配地直接送入高、中、低音单元中去，在单元频响范围之外的那部分“多余讯号”会对正常频段内的讯号还原产生不利影响，甚至可能使高音、中音单元损坏。因为这个原因，设计师们必须将音讯频段划分为几段，不同频段用不同扬声器进行放声。这就是分音器的由来与作用。

分音器的工作原理

分频器是音箱中的“大脑”，对音质的好坏至关重要。功放输出的音乐讯号必须经过分音器中的滤波组件处理，让各单元特定频率的讯号通过。要科学、合理、严谨地设计好音箱之分音器，才能有效地修饰喇叭单元的不同特性，优化组合，使得各单元扬长避短，淋漓尽致地发挥出各自应有的潜能，使各频段的频响变得平滑、声像相位准确，才能使高、中、低音播放出来的音乐层次分明、合拍、明朗、舒适、宽广、自然的音质效果。

从工作原理看，分音器就是一个由电容器和电感线圈构成的滤波网。高音信道只让高频讯号通过而阻止低频讯号；低音通道正好相反，只让低音通过而阻止高频讯号；中音通道则是一个带通滤波器，除了一低一高两个分频点之间的频率可以通过，高频成分和低频成分都将被阻止。

分音器的组件组成

被动分音器的组件组成：L/C/R，即L电感、C电容、R电阻，依照各组件对频率分割的特性灵活运用在分频网络上。

L电感：其特性是阻挡较高频率，只让较低的频率通过，也就称为“低通滤波器（Low Pass Filter）”。通过较低频率的多少是由该“L电感”之电感量来决定，其感抗单位为“μH、mH”代表。电感材质常见有：空心电感、铁淦氧电感、硅钢片电感等。铁淦氧电感、硅钢片电感通常只在需要高电感值而无法由空心电感来获得低直流电阻的场合下才使用，由于铁心电感具有磁饱和而在大电流的场合造成失真的天性，所以铁心电感是一种妥协下的产物。

C电容：其特性与电感刚好相反，也就是阻挡低频率通过，让较高的频率通过，称为“高通滤波器（High Pass Filter）”。高频率通过多少由C电容的电容量决定。其单位为“μF”。电容材质种类繁多，但用于被动式分音器中则使用无极性电容。电容在被动式分音器中用于中音域及高音域材质上的考虑必须慎重，因为与音质有绝对的相关性，选择电容的材质通常由喇叭单体特性和电容损失因素、相位损失以及价格而决定。

R电阻：并无切割频率的特性，而应用在被动式分音器中是与电感、电容混和搭配，针对特定的频率点和频带来做修正、等化曲线、灵敏度增减的用途。

一个无源分音器，本质上就是几个高通和低通滤波电路的复合体，而这些滤波电路的数量，就是上面所说的“路”。但是在每一个滤波电路中，还有更精细的设计，换句话说，在每一个滤波电路中，都可以分别经过多次滤波，这个滤波的次数，就是分音器的“阶”。一阶分音器也是电感和电容分频的结构，而二阶分频器中的每一路都经过了两次滤波，这个“两次滤波”才是“二阶”的真正含义！

无源分音器看似简单，不同的设计和生产工艺自然使分音器这个看不起眼的组件在扬声器中产生了效果不一的影响。而这些细节，正是所有Hi-Fi器材必须追求的，这也是高级Hi-Fi与普通设备的基本区别。

音箱的物理模型

我们知道，音箱的发声部件是扬声器，但为什么要使用音箱，而不是直接拿扬声器听音呢？

音箱的之所以存在箱体的目的——主要是为了防止扬声器振膜正面和反面的声波信号直接形成回路，造成仅有波长很小的高中频声音可以传播出来，而其他的声音信号被叠加抵消掉了。

音箱的物理模型是在一块无限大的刚性障板上开一个孔，安装扬声器，这样就能保证扬声器正面和反面的声音信号不会形成回路，造成音波回路。

但实际使用中，音箱是不可能做成无限大的，因此，人们在扬声器后面用障板形成一个密闭的空间，保证音波的正面传输。

随之而来的问题：音箱密闭后由于大气压的问题，音箱的箱体是越大越有利于低频声音还原，所以，一般音箱的容积是根据中低音单元的扬声器尺寸计算出来一个折中的数据。

可很多环境还是不允许有太大的箱体，人们为了进一步缩小体积，又根据声波的特点及加强低频声波重放的要求设计了箱内障板、倒相管、共振腔等，主要是为了在低频频段对一定波长的声音信号进行增强，并进一步减少大气压力对声音还原的影响。

扬声器在音响设备中是一个最薄弱的器件，而对于音响效果而言，它又是一个最重要的部件。扬声器有多种分类式：按其换能方式可分为电动式、电磁式、压电式、数字式等多种；按振膜结构可分为单纸盆、复合纸盆、复合号筒、同轴等多种；按振膜开头可分为锥盆式、球顶式、平板式、带式等多种；按重放频可分为高频、中频、低频、超低频和全频带扬声器；按磁路形式可分为外磁式、内磁式、双磁路式和屏蔽式等多种；按磁路性质可分为铁氧体磁体、钕硼磁体、铝镍钴磁体扬声器；按振膜材料可分纸质和非纸盆扬声器等。

音箱的工作原理

要知道音箱发声的原理，我们首先需要了解声音的传播途径。声音的传播需要介质（真空不能传声）；声间要靠一切气体，液体、固体作媒介传播出去，这些作为传播媒介的物质称为介质。就好比水波，你往平静的水面上抛一个石子，水面就有波浪，再由对岸传播到4周；声波也是这样形成的。声波的频率在20——20，000Hz范围内，能够被人耳听到；低于或高于这个范围，人耳都听不到。波与声波的传播方式是一样的，通过介质的传播，人耳才能听到声音。声波可以在气体、固体、液体中传播。

下面在来说说喇叭的工作原理。喇叭是把电信号转换为声信号的一种装置，它由线圈、磁铁、纸盆等组成。由放大器输出大小不等的电流（交流电）通过线圈在磁场的作用下使线圈移动，线圈连接在纸盆上带动纸盆震动，再由纸盆的震动推动空气，从而发出声音。

喇叭的发声原理

当喇叭接收到由音源设备输出的电信号时，电流会通过喇叭上的线圈，并产生磁场反应。而通过线圈的电流是交变电流，它的正负极是不断变化的；正极和负极相遇会相互吸引，线圈受到喇叭上磁铁的吸引向后（箱体内）运动；正极和正极相遇则相互排斥，线圈向外（箱体外）运动。这一收一扩的节奏会产生声波和气流，并发出声音，它和我们讲话的喉咙振动是同样的效果。

频率响应曲线SPL vs Freq

人耳所能听到的频率范围为20Hz─20KHz，（ 《20hz称为次声，》20KHz称为超声 ）图标纵坐标─表示声压级，单位是dB。图标横坐标─表示频率，单位是Hz。

图标左侧为低音单体频响曲线，右侧为高音单体，包含左右的是音箱。从频响曲线可以知道几个重要参数：

特性灵敏度（SPL）：以一瓦电功率，在一米距离处所测得的声压，并由频响曲线取四个点所得平均值即为平均音压。

有效频率范围（F0~20KHz）：可由SPL-10 dB，这样一条直线与曲线相交两点，这两点之间就是有效频率范围。如上图音箱的有效频率范围是45Hz─20KHz，低音单体有效频率范围是40Hz─3KHz，高音单体有效频率范围则是1800Hz─20KHz。频响曲线越平直越好，带宽则越宽越好。

从阻抗曲线可以知道几个重要参数：

阻抗值（Ohm）：

图示波峰过后最低点对应纵坐标即为阻抗值。

最低共振周波数（F0）：

单体喇叭（单峰）─以阻抗曲线波峰对应横坐标的点即为F0。音箱喇叭（双峰）─以阻抗曲线第一波峰与第二波峰间的波谷对应横坐标的点即为Fb，第一波峰为导音管F0，第二波峰则为单体F0。音箱喇叭+高音单体（三峰）─仍以阻抗曲线波峰与波峰间的波谷对应横坐标的点即为Fb，第三波峰即为高音单体的F0。

1、直流阻抗（Ohm）：

以静态扬声器来测其阻抗，所以求的的结果是直流阻抗，就是音圈上所绕的铜线总长的阻抗值。直流阻抗不受频率的影响。

2、交流阻抗（Ohm）：

在动态的扬声器，即通电以后所求得的交流阻抗值。

（ 通常对音圈的公差要求是±15%。）

3、标准输入功率（W）：就是扬声器的额定承受功率，为保证值。

4、最大输入功率（W）：指扬声器的最大承受功率，仅承受1秒内峰值电压，非保证值。

5、出力音压，又称灵敏度（dB）：

灵敏度也叫特性灵敏度，一般规定为扬声器放在消声室隔板上输入端加上相当于在额定阻抗上一瓦电功率的信号电压时，在参考轴上离参考点一米处产生的音压时，用分贝“（dB）”单位表示特性灵敏度。扬声器灵敏度高低与扬声器振动系统的性能及气隙中磁感应强度的大小有较大关系。

6、极性：

在扬声器的输入端加上脉冲直流信号，如果振摸向前推动，则与直流电压正端相接的为喇叭的正极，反之为负极，如果接反，则喇叭振动的相位将不正确。