常見的分頻器問題分析

分頻器是一種可以將聲音信號分成若干個頻段的音響設備。我們知道，聲音的頻率范圍是在20Hz—20kHz之間，祈望僅使用一只揚聲器就能夠保證放送、20Hz—20kHz這樣寬頻率的聲音是很難做到的，因為這會在技術上存在各種各樣的問題和困難。所以，在通常情況下，高質量的放音系統，為了保證再現聲音的頻率響應和頻帶寬度，在專業范疇內大都采用高低音分離式音箱放音，而采用高低音分離式音箱放送聲音時，就必然要使用分頻器。

高低音分離式音箱使用分頻器的原因

所謂高低音分離式音箱是指聲音的高頻部分由一只高音揚聲器放音，低頻部分則由一只低音揚聲器放音的音箱，而不是由一只揚聲器完成整個音頻頻段放音的任務。在專業音箱中，高音單元一般為號角式揚聲器，低音單元則有直射式和氣流式等多種形式。不管是內分頻還是外分頻，高低音分離式音箱都要采用分頻放音的方案，其主要原因有以下3個方面。

1．使各種揚聲器都工作在最合適的音頻段

振膜尺寸和材料不同的揚聲器，其最佳工作頻帶也不同。口徑越大的揚聲器，則低頻特性就越好。所以，在其他條件相同時情況下，18英寸的低音效果肯定優于15英寸的低音效果就是這個道理。

振膜材料的剛性和脆度越好、質量越輕，放音的高頻特性就越好。很多高音揚聲器采用鈦膜或銦膜作為振膜材料，就是為了提高其高頻特性；而低音揚聲器的振膜一般采用紙、碳纖維、防彈布和橡皮(邊)等材料，以利于低音再現。

使用分頻器可以將高頻信號送到高音揚聲器中，低頻信號送到低音揚聲器中，高、低頻信號各行其道，盡可能大地利用了各自揚聲器的工作頻帶優勢，以保證不同工作頻段的揚聲器充分發揮作用，使各頻率的放音特性更加均衡一致。

2。克服不同頻率聲音揚聲器振膜振動幅度不同所引起的切割失真

揚聲器發音時，其振摸的低音振動幅度大、高音振動幅度小。從理論上講，揚聲器紙盆的振動幅度與再現聲音頻率的平方成反比，即同一揚聲器振膜，在相同幅度的信號電壓作用下，頻率越低，振幅越大，也就是說，如果頻率增加10倍，振幅將減少10的平方倍，即100倍。

如果我們用一只揚聲器產生很寬頻率范圍的聲音，由于振膜機械性能的限制，同時存在振幅非常寬的振動變化是非常困難的，這就必將發生聲音切割失真的現象，使再現聲音質量受到一定影響。

研究發現，切割失真對低音的影響最大，當低音揚聲器放送低音的同時，只要還有高音成分存在，就必然會導致切割失真，使低音出現發抖、發顫的現象。當然，高音揚聲器出現切割失真也會使高音出現嘶啞的聲音，只是影響沒有低音大而已。

3．減少同一音箱中的不同揚聲器之間產生的聲音干涉現象

對于高、低音分離式音箱中的高音揚聲器和低音揚聲器來說，雖然它們的工作頻段不同，但是如果將全頻信號不加分頻地送人高音揚聲器和低音揚聲器，肯定會出現高、低音揚聲器同時發出相同聲音的情況，當不同揚聲器的相同聲音相遇時，就很可能產生聲波互相干涉現象。

有一點聲學常識的人都知道，一旦出現聲音干涉現象，就會出現梳狀濾波效應、駐波等一系列問題，這些問題均會不同程度地影響聲音的良好再現。

設置分頻電路后，高音和低音揚聲器分別獲得自己最佳工作頻段聲音信號，它們之間發出聲音的頻率范圍幾乎不覆蓋，除音箱分頻點和分頻交叉區域還會存在少量干涉外，其余頻率聲音的干涉現象根本就不再存在了。

分頻點和分頻交叉區域會存在聲音干涉現象的原因很簡單，由于分頻器的分頻衰減率不可能做得無窮大，在分頻交叉區域，尤其是在分頻點，高音揚聲器和低音揚聲器會同時存在對方頻段的聲音，這時出現聲音干涉現象在所難免。所以說，分頻器的分頻衰減率做得越高，分頻交叉區域就越小，揚聲器問的聲音干涉就越小。

分頻器的分類

分頻器有兩大類：一類是被動分頻器(PassiVeCrossover)，亦稱功率分頻器；另一類是主動分頻器(ActiveCrossover)，亦稱電子分頻器。

1、被動分頻器

被動分頻器是一種音箱內置分頻器，由電容和電感濾波網絡構成，其特點是分頻網絡設置在功率放大器和揚聲器之間。這種分頻器把從功率放大器直接出的全頻音頻功率信號分為低音和高音或者低音、中音和高音，將分頻后的信號按不同頻段分配給各頻段揚聲器。在全頻高、低音或高、中、低音主動分頻音箱中，均由被動分頻電路完成分頻任務。

被動分頻的優點是：首先，結構簡單、成本低，與音安裝在一起，毋需調整，使用方便；其次，在系統連接方面較為容易，只要給功放輸入全頻信號，將功放與音箱連接在一起就可以實現全頻放音；第三，需要的功率放大器少，一般一臺功放可以帶兩只全頻被動分頻音箱，故系統成本較低。

被動分頻的不足是：首先，分頻網絡要承擔加到揚聲器上的很大功率和電流，所以要用較大體積的電感，而且由于電感的參數與揚聲器阻抗有著直接關系，而揚聲器的阻抗又是頻率的函數，與標稱值偏離較大，因此誤差較大，計算較難；其次，功率放大器輸出的功率音頻信號通過電容和電感濾波器后，必然會由于電容和電感的非線性而造成失真，聲音失真再所難免；第三，從功放輸出的音頻功率信號，每經過一個電容和電感器件都會造成功率信號的損失，所以被動分頻的功率信號損失較大；最后，分頻衰減率不能做得太高，一般最大12dB／倍頻程，分頻交叉區域的干擾偏大，這是因為被動分頻器提高分頻衰減率的途徑是增加電容器或電感器，也就是濾波階數，但是增加電容器或電感器的個數，就意味著隨之增加信號失真和功率損失，提高分頻衰減率的結果是帶來了其他更多的問題。

顧名思義，被動分頻是一種“無奈”：的分頻方式，功放輸出的全頻功率信號不得不要分頻，不分頻就會導致一系列問題，故只能被迫將功率信號分頻處理。民用音箱為了降低系統成本，全部采用被動分頻方式。專業音箱由于與民用音箱在要求、聽音主體以及使用人員等方面存在著很大的不同，故除了被動分頻方式音箱外，還有主動分頻方式音箱。

2．主動分頻器

主動分頻器是一種將全頻音頻弱信號進行分頻的設備，一般由有源電子線路分頻系統構成，其特點是分頻系統位于功率放大器前，將全頻音頻弱分頻后，把低音、高音或低音、中音、高音信號分別送至各自功率放大器，然后由功放分別輸出到低音、高音或低音、中音、高音揚聲器，這種方法被稱為主動分頻，因工作在弱信號情況下，故可用小功率的電子有源濾波器實現分頻。

被動分頻的音箱的各揚聲器單元均設有自己的功率信號接口，有些高、低音分離式音箱可以有主動分頻和被動分頻兩種連接方式，這類音箱的背后都設有主動分頻(Active)與被動分頻(Passive)轉換開關，有些音箱上的這種轉換開關還裝有鎖定機構，避免發生誤撥動情況。當采用主動分頻方式時，一定要將分頻方式轉換開關撥到“Active”一邊，將高音功放接高音(Hi2h)輸入、低音功放接低音(Low)輸入。

主動分頻的優點很多，一是由于采用弱信號電子線路信號進行分頻處理，故聲音信號損失小、失真小，再現音質好；二是分頻衰減率可以較被動分頻做得更高，達到24dB／倍頻程很容易，分頻交叉區域較被動分頻小得多，分頻交叉區域中的高、低音單元聲音之間的干擾基本上被克服了；三是可調性好，電聲指標高。

主動分頻的不足沒有一條是涉及音質方面的，其主要問題在于：一是成本高，投資大。由于主動分頻方式高、低音每路分別要用獨立的功率放大器，故使用功率放大器多，如一對二分配音箱要用兩只功放推動；二是增加一臺電子分頻器，這就使得在連接和調整方面增加使用難度。



前面已經介紹了，分頻器有主動分頻和被動分頻兩類。被動分頻器固定安裝在音箱內部，并不需要音響師對它進行調整，而主動分頻方式則存在著電子分頻器的正確使用、合理連接以及調整等多方面的問題，所以本文僅對主動分頻器在使用中應該注意的幾個主要問題加以討論。