三分頻音箱的研制

胡紅博++韓騰蛟++徐廷濤

摘 要隨著時代的發(fā)展、科技的發(fā)展、人民生活水平的提高人們對生活的質(zhì)量要求也越來越高。音樂成為了人類生活中相當(dāng)重要的一部分，現(xiàn)在我們有著各種各樣的設(shè)備可以幫助我們更好的欣賞音樂，音箱則是我們欣賞音樂的主要設(shè)備之一?，F(xiàn)在音箱有著各種各樣的外貌，但無論是哪種音箱，分頻器都是它們的核心。我們小組研制的三分頻音箱則是以三分頻分頻器為核心的音箱，它能夠?qū)⒁纛l分為高音、中音和低音，從而幫助我們更為清晰、直觀的欣賞音樂。

【關(guān)鍵詞】音箱 揚(yáng)聲器 分頻器

現(xiàn)在市面上有著各種各樣的音箱，無論是家里還是辦公室，三分頻音箱都能夠讓消費(fèi)者更愉快、更方便、更真實(shí)的欣賞和享受音樂。

1 音箱的分類

1.1 按用途分

有源音箱、落地式音箱、書架式音箱、環(huán)繞音箱、監(jiān)聽音箱。

1.2 按工作頻率分

超低音音箱、多分頻音箱、2分頻音箱、3分頻音箱。

1.3 按內(nèi)部結(jié)構(gòu)分

密封式音箱、空紙盆式音箱、倒相式音箱、迷宮式音箱、對稱驅(qū)動式音箱、啞鈴式音箱。

2 音箱的結(jié)構(gòu)

2.1 揚(yáng)聲器

2.1.1 揚(yáng)聲器的分類

揚(yáng)聲器有著不同的分類方式，按振膜結(jié)構(gòu)分：復(fù)合紙盆、單紙盆、復(fù)合號筒、同軸等多種揚(yáng)聲器；按其換能方式分：電磁式、電動式、壓電式、數(shù)字式等多種揚(yáng)聲器；按振膜開頭分：球頂式、平板式、錐盆式、帶式等多種揚(yáng)聲器；按磁路形式分：內(nèi)磁式、外磁式、雙磁路和屏蔽式等多種揚(yáng)聲器；按重放頻分：全頻、低頻、中頻和高頻揚(yáng)聲器；按振膜材料分：紙質(zhì)和非紙質(zhì)盆揚(yáng)聲器等。

2.1.2 揚(yáng)聲器的作用

揚(yáng)聲器有著將收到的電信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的聲能并傳播到空間的作用，而揚(yáng)聲器傳播出的聲能直接作用于使用者的聽覺，是使用者對于音箱好壞評價的重要標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 箱體

2.2.1 箱體的分類

箱體內(nèi)部結(jié)構(gòu)有倒相式、空紙盆式、密閉式、帶通式、迷宮式、對稱驅(qū)動式和號筒式等多種形式。音箱的箱體外形結(jié)構(gòu)又有書架式和落地式之分，還有臥式和立式之分。音箱箱體現(xiàn)在多采用塑料和木頭兩種材料。

2.2.2 箱體的作用

所有揚(yáng)聲器的振膜前、后都會產(chǎn)生聲波，但其相位相反，不加隔斷的話，因前后壓力抵消，輸出幾近于零；而箱體則可以隔斷前、后聲波使音頻失真達(dá)到最小。

2.3 分頻器

2.3.1 分頻器的原理及作用

分頻器實(shí)質(zhì)上是由電感線圈和電容組成的LC濾波網(wǎng)絡(luò)，低音通道是低通濾波器，它只讓低頻信號通過而阻此高頻信號；高音通道正好想反，它只讓高音通過而阻此低頻信號；中音通道則是一個帶通濾波器，除了一高一低兩個分頻點(diǎn)之間的頻率可以通過，低頻成份和高頻成份都將被阻止。在分頻器的實(shí)際制作中，有時我們需要加入衰減電阻以此來平衡高、低單元之間的靈敏度差異；另外，為了使音箱的阻抗曲線平坦一些，便于功放驅(qū)動有些分頻器中還加入了電容、電阻構(gòu)成的阻抗補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)。

2.3.2 分頻器的分類

分頻器按照在功率放大前后位置可以分為電子分頻器和功率分頻器；按照分頻段可以分為二分頻、三分頻、四分頻等，但四分頻以上就顯得麻煩而無意義。

3 三分頻音箱的制作

3.1 揚(yáng)聲器的選擇

在三分頻音箱的制作中，揚(yáng)聲器的選擇顯得至關(guān)重要。我們一般將揚(yáng)聲器分為高音、中音和低音三大類。他們都有著各自的工作范圍。在我們音箱的制作中，我們盡量把功率降低，這樣耗電也就更少。因此在揚(yáng)聲器的選擇中，我們也盡量選擇功率低一點(diǎn)的作為我們的原器件。

3.2 分頻器的參數(shù)及其制做

在中音范圍時，對同樣振幅的輸入信號電壓來說，頻率越高或越低，輸出的音頻電壓就會越小。中頻信號就可以順利地通過中音揚(yáng)聲器，而比通頻帶上限頻率fc2高和比通頻帶下限頻率fc1低的信號都會被阻斷。分頻點(diǎn)為fc1，fc2，如圖1所示。

如圖2所示，計(jì)算算分頻電感L1，L2，L3，L4和分頻電容C1，C2，C3，C4。為了獲得理想的頻譜特性曲線，可?。篊1=C4，C2=C3，L1=L3，L2=L4，分頻點(diǎn)的頻率為fc1，fc2，那么w1=2πfc1 ，w2=2πfc2 。假設(shè)高、中、低揚(yáng)聲器的阻抗均為RL。每倍率程衰減12dB 。則有C3=C2=

；C1=C4=；L2=L4=；L1=L3=

。在分頻器的制作過程中，我們可以通過實(shí)驗(yàn)逐步調(diào)整電容、電感的值，使其滿足分頻特性曲線，最終獲得L1，L2，L3，C1，C2，C3，C4，C5的值。但是由于條件的限制，最終選擇文獻(xiàn)研究法計(jì)算出：L1=2.2mH，L2=1.5mH，L3=0.25mH，C1=47uF，C2=56pF，C3=3.3uF，C4=39uf，C5=4.7F。

最終得到的音箱分頻器如圖3所示。

參考文獻(xiàn)

[1]曾興霞.高頻電子線路（第二版）[M].北京：高等教育出版社，2009：103-104.

[2]鄒天漢.數(shù)字功放和音箱設(shè)計(jì)與制作[M].人民郵電出版社，2004（08）：76-78.

[3]劉漢盛.喇叭專書[M].音響論壇出版，2015：36-37.

作者單位

遵義師范學(xué)院物理與機(jī)電工程學(xué)院 貴州省遵義市 563006