Разделительные фильтры АС

Разделительные фильтры оказывают существенное влияние на такие характеристики многополосных АС, как АЧХ, ФЧХ, ГВЗ, характеристики направленности, распределение мощности входного сигнала между излучателями, входное сопротивление АС, уровень нелинейных искажений. Начальным этапом в проектировании разделительных фильтров в многополосных АС является обоснованный выбор частот разделения низкочастотного, среднечастотного и высокочастотного каналов. При выборе частот разделения обычно используют следующие предпосылки:

1. Обеспечение возможно более равномерных характеристик направленности АС. В многополосных АС характеристика направленности претерпевает изменение при переходе от низкочастотного к среднечастотному и от среднечастотного к высокочастотному громкоговорителю за счет того что изменяется соотношение между диаметром громкоговорителя и длины волны сигнала. При переходе от более низкочастотного к более высокочастотному громкоговорителю, диаметр которого, как правило, значительно меньше, характеристика направленности расширяется, несмотря на некоторое уменьшение длины волны. Вблизи частоты разделения, где одновременно излучают оба громкоговорителя, линейный размер излучателя увеличивается и ширина характеристики направленности резко сужается, так как определяется уже соотношением расстояния между центрами громкоговорителей и длиной волны. По этой причине для уменьшения резких изменений в ширине характеристики направленности в области частоты разделения каналов, стараются размещать громкоговорители в корпусе АС как можно ближе друг к другу, а также распологать их один над другим в вертикальной плоскости, так как только такое расположение позволяет избежать искажения характеристики направленности в горизонтальной плоскости, что позволяет в свою очередь обеспечить лучшее воспроизведение стереофонической панорамы и расширить зону неискаженного стереоэффекта.

2. Ослабление пиков и провалов на АЧХ громкоговорителей, возникающих из-за потери поршневого характера движения диффузора. Выбор частоты среза и крутизны спада АЧХ фильтров для низкочастотных и среднечастотных громкоговорителей стараются осуществлять таким образом, чтобы первые интерференционные пики и провалы ослаблялись не менее чем на 20 Дб.

3. Обеспечение входной электрической мощности среднечастотного и высокочастотного громкоговорителей, ограниченной максимальной допустимой амплитудой смещения диффузора. Амплитуда смещения диффузора динамического громкоговорителя повышается с крутизной 12 дБ/окт. с понижением частоты синусоидального напряжения постоянной амплитуды. Такой характер частотной зависимости амплитуды смещения сохраняется приблизительно до частоты резонанса громкоговорителя, после которой смещение не зависит от частоты. Если крутизна среза фильтра верхних частот составляет 6 дБ/окт. , то амплитуда смещения диффузора громкоговорителя не будет ограничена величиной, достигаемой на частоте среза, а будет продолжать расти с крутизной 6 дБ/окт. до резонансной частоты громкоговорителя. При этом соответственно будут возрастать и нелинейные искажения. Очевидно, крутизна спада АЧХ фильтра верхних часто должна быть как минимум 12 дБ/окт., так как при этом с понижением частоты от частоты среза фильтра , т.е. частоты разделения - до резонансной частоты громкоговорителя - амплитуда смещения остается постоянной. Применение фильтров верхних частот с еще большей крутизной спада АЧХ, например 18 дБ/окт. или 24 дБ/окт., дает соответственно еще большее уменьшение амплитуды смещения и нелинейных искажений.

4. Обеспечение максимально допустимого уровня звукового давления. Максимальное звуковое давление, развиваемое громкоговорителем, зависит от выбора частоты среза разделительного фильтра, ограничивающего амплитуду сигнала и соответственно амплитуду смещения в нижней части рабочего диапазона частот среднечастотного и высокочастотного громкоговорителя. Очевидно, что с повышением частоты среза фильтра верхних (средних) частот можно увеличивать максимальную амплитуду входного сигнала (за счет уменьшения амплитуды смещения диффузора) и обеспечивать более высокий уровень звукового давления.

5. Обеспечение допустимого уровня искажений Доплера.

***