分頻器是一種可以將聲音信號分成若干個頻段的音響設(shè)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(shù)上存在各種各樣的問題和困難。所以，在通常情況下，高質(zhì)量的放音系統(tǒng)，為了保證再現(xiàn)聲音的頻率響應(yīng)和頻帶寬度，在專業(yè)范疇內(nèi)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(wù)。在專業(yè)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(nèi)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?？趶皆酱蟮膿P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(yōu)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(zhì)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(xiàn)。
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(yōu)勢，以保證不同工作頻段的揚聲器充分發(fā)揮作用，使各頻率的放音特性更加均衡一致。
2?？朔煌l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(fā)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(xiàn)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(chǎn)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(fā)生聲音切割失真的現(xiàn)象，使再現(xiàn)聲音質(zhì)量受到一定影響。
研究發(fā)現(xiàn)，切割失真對低音的影響最大，當?shù)鸵魮P聲器放送低音的同時，只要還有高音成分存在，就必然會導(dǎo)致切割失真，使低音出現(xiàn)發(fā)抖、發(fā)顫的現(xiàn)象。當然，高音揚聲器出現(xiàn)切割失真也會使高音出現(xiàn)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(chǎn)生的聲音干涉現(xiàn)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(xiàn)高、低音揚聲器同時發(fā)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(chǎn)生聲波互相干涉現(xiàn)象。
有一點聲學(xué)常識的人都知道，一旦出現(xiàn)聲音干涉現(xiàn)象，就會出現(xiàn)梳狀濾波效應(yīng)、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(xiàn)。
設(shè)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(fā)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(qū)域還會存在少量干涉外，其余頻率聲音的干涉現(xiàn)象根本就不再存在了。
分頻點和分頻交叉區(qū)域會存在聲音干涉現(xiàn)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(qū)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(xiàn)聲音干涉現(xiàn)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(qū)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(PassiVe Crossover)，亦稱功率分頻器；另一類是主動分頻器(AcTIve Crossover)，亦稱電子分頻器。
1、被動分頻器
被動分頻器是一種音箱內(nèi)置分頻器，由電容和電感濾波網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，其特點是分頻網(wǎng)絡(luò)設(shè)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(wù)。
被動分頻的優(yōu)點是：首先，結(jié)構(gòu)簡單、成本低，與音安裝在一起，毋需調(diào)整，使用方便；其次，在系統(tǒng)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(xiàn)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(tǒng)成本較低。
被動分頻的不足是：首先，分頻網(wǎng)絡(luò)要承擔(dān)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(shù)與揚聲器阻抗有著直接關(guān)系，而揚聲器的阻抗又是頻率的函數(shù)，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(jīng)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(qū)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(shù)，但是增加電容器或電感器的個數(shù)，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(jié)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(dǎo)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(tǒng)成本，全部采用被動分頻方式。專業(yè)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(shè)備，一般由有源電子線路分頻系統(tǒng)構(gòu)成，其特點是分頻系統(tǒng)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(xiàn)分頻。
被動分頻的音箱的各揚聲器單元均設(shè)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(shè)有主動分頻(AcTIve)與被動分頻(Passive)轉(zhuǎn)換開關(guān)，有些音箱上的這種轉(zhuǎn)換開關(guān)還裝有鎖定機構(gòu)，避免發(fā)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(zhuǎn)換開關(guān)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(yōu)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(xiàn)音質(zhì)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(qū)域較被動分頻小得多，分頻交叉區(qū)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(diào)性好，電聲指標高。
主動分頻的不足沒有一條是涉及音質(zhì)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(diào)整方面增加使用難度。
分頻器的使用
前面已經(jīng)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(nèi)部，并不需要音響師對它進行調(diào)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(diào)整等多方面的問題，所以本文僅對主動分頻器在使用中應(yīng)該注意的幾個主要問題加以討論。
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1．面板與功能鍵
電子分頻器的正面板如圖1所示，下面介紹各個功能鍵、鈕和接口的作用。
(1)INPUTGAIN ．
輸入增益。輸入信號電平調(diào)節(jié)，一般放在肋B位置。
(2)LF DELAY
低音延時。對低音進行O—2ms(最大60cm)延時。
(3)LF/HF GAIN
低頻／高頻增益。對低頻頻段、高頻頻段的電平進行調(diào)節(jié)。
(4)MUTE
啞音。阻斷某頻段的信號。
(5)x-0VER PREQ
分頻頻率(分頻點)。二分頻時，只有一個分頻點；三分頻時，有兩個分頻點。
(6)RANGE
頻率范圍—o分頻頻率范圍在90—900Hz或900Hz—9kHz之間選擇。
(7)MODE
分頻方式。雙聲道二分頻或單聲道三分頻選擇。
(8)MONO BASS
單聲低音。在雙聲道立體聲方式中，可以選擇單聲低音輸出。
(9)CD EQ
恒定指向號角均衡。在使用恒定指向號角(美國EV公司的專利)的情況下，可以使高頻段特性更好。
(10)LIMITER
限制鈕。輸出信號增益限制調(diào)節(jié)，用于限制過強信號，保護功放音箱。
(11)THRESHOLD
閾值選擇鍵。選擇限制閾值范圍，有-6dB和+18dBu兩種選擇。
電子分頻器的背面板一般以各種接口為主，如圖2所示，下面介紹各個接口和功能鍵的作用。
(12)FUSE
保險及電源插座。
(13)SERIAL NUMBER
產(chǎn)品系列號碼。
(14)HIGH/MID/LOW OUTPUT
高頻／中頻／低頻輸出接口。雙聲道二分頻輸出時，按接口上面的頻段指示輸出高頻和低頻：單聲道三分頻時，按接口下面的頻段指示輸出高頻、中頻和低頻。
(15)POLARITY
極性(相位)鍵。用此鍵可以進行反相調(diào)節(jié)。
(16)INPUT
信號輸入接口。從此接口輸入全頻信號，單聲道三分頻方式時，從左聲道輸入信號。
2．分頻的幾種典型連接方式
對于不同要求的擴聲系統(tǒng)，電子分頻器的連接方式也有所不同，在實際應(yīng)用中，具體選擇哪種連接方式，應(yīng)視不同情況而定。
(1)高／低二分頻式
高低音二分頻的連接方式如圖3所示。高低音分離式主動分頻音箱一般用于大中型放音場所，高音功放和低音功放的功率配比在3：7或4：6之間。
(2)高／中／低三分頻式
高中低三分頻的連接方式如圖4所示。高中低音分離式主動分頻音箱一般用于大型放音場所，高音功放、中音功放和低音功放的功率配比大致為2：3：5。
(3)全頻／超低式
全頻／超低方式在連接方面比其他分頻方式連接簡單得多，其全頻通道的連接與非主動分頻方式完全一樣，從調(diào)音臺左右聲道(主輸出)輸出信號給擴聲系統(tǒng)主通道，主通道周邊設(shè)備的連接順序和方法與一般擴聲系統(tǒng)主通道的連接方法和順序無異，只是從調(diào)音臺的編組輸出再送出一個信號接到分頻器(全頻／超低處理器)，從分頻器(全頻／超低處理器)低頻(超低)輸出接口送出超低信號給超低功放和音箱，此時分頻器的分頻點一般設(shè)在100Hz以下，如圖5所示。
除了以上連接方法外，還有一種直接用全頻／超低處理器連接成全頻超低系統(tǒng)的方法，如圖6所示。
依筆者看。第一種連接方法優(yōu)于第二種連接方法，下面分析一下全頻／超低連接方案獨有的優(yōu)點，從分析中可以知道到底兩種連接方法哪種較佳。
全頻／超低系統(tǒng)是目前應(yīng)用較為廣泛的系統(tǒng)，它從幾方面解決了擴聲系統(tǒng)經(jīng)常會遇到的問題。
首先，解決了人聲與音樂兼容放音的問題。大家知道，人聲的基頻下限頻率大約在130Hz，如果人聲中的低音成分太多，將會導(dǎo)致聲音渾濁，直接影響語言清晰度和可懂度，所以放送人聲時，一般應(yīng)適當切除低音成分，以保證聽音者能夠聽得清楚語言和演唱內(nèi)容；而音樂的低音下限頻率可以達到20Hz，如果音樂中低音成分不足，會造成低音的豐滿度不夠。當一個系統(tǒng)目p要放送人聲又要放送音樂時，就會在低音方面出現(xiàn)矛盾，采用全頻超低方案就可以解決這個矛盾。放送人聲時，可以用調(diào)音臺將編組輸出推子拉下來，超低頻就沒有了；放送音樂時，將編組推子推起來，超低頻與全頻同時存在，，適當調(diào)節(jié)全頻與超低頻之間的比例，就可以獲得滿意的音樂效果。由此看來，圖5所示連接方案在調(diào)控方面確有優(yōu)勢。
其次，在一定程度上解決了被動分頻效率低的問題。全頻超低系統(tǒng)的超低部分采用主動分頻方式，由于超低頻率占整個聲音能量的一半以上，有時甚至可以達到70％以上，將全頻聲音中的超低頻部分采用主動分頻處理，就意味著一半以上的聲音能量，效率得到提高，高音部分即使采用被動分頻后會有所損失，也無妨大局。
有些人用均衡器代替分頻器，將均衡器接在超低通道上，均衡器的100Hz以上衰減，認為這樣做完全可以取代分頻器。其實這種連接的低音效果肯定不好，這是因為，即使用均衡器將高音部分衰減到底部，也只是將高音衰減了12dB，仍有一部分高頻成分通過均衡器而送到功放，而分頻器是一種低通濾波器，聲音的高頻部分根本無法通過。從均衡器泄露的高音成分經(jīng)過功放放大后送到低音揚聲器，如前所述，低音揚聲器中一旦存在高音成分，必然會導(dǎo)致切割失真，致使低音顫抖、效果變差。
第三，主動分頻方式超低音的效果好，可調(diào)性強。超低系統(tǒng)采用主動分頻方式不僅提高了低音的傳輸效率，還使低音的失真減到最小，低音更加豐厚、深沉。由于超低與全頻的比例可以按照實際需要任意調(diào)整，低音與全頻部分的銜接也能夠由音響師控制，低音效果發(fā)揮的余地很大，聲音的可調(diào)性進一步提高。
3．電子分頻器的調(diào)節(jié)和使用注意事項
電子分頻器的面板與功能鍵前面已做介紹，但是僅對功能鍵有所了解并不見得就能夠調(diào)整好分頻器，下面就分頻器在調(diào)整中會遇到的主要問題加以討論。
(1)分頻點的確定
分頻點是分頻器高通、帶通和低通濾波器之間的分界點，常用頻率來表示，單位為Hz。分頻頻率應(yīng)根據(jù)各頻段揚聲器單元或音箱的頻率特性和功率分配來具體確定，音箱在出廠時，廠家會標定各揚聲器單元的工作頻段和分頻參考頻率，一般來說，應(yīng)該按照廠家要求確定分頻點。
但是，音響師們在使用中經(jīng)常會遇到這樣的問題，由于說明書丟失而無法知道某音箱的分頻點參數(shù)，這就需要根據(jù)人耳聽音評價結(jié)果調(diào)整分頻點。調(diào)整分頻點時應(yīng)仔細聆聽各揚聲器單元聲音的銜接情況，調(diào)到分頻交叉頻段沒有空白的狀態(tài)就可以了。
全頻超低的超低音箱的分頻點一般調(diào)到100Hz，分頻點太高會出現(xiàn)聲音的切割失真現(xiàn)象。大家不妨做個試驗，將分頻點提到500Hz，低音聽起來肯定會有抖動感，這就是切割失真。
(2)分頻段增益
各頻段聲音由于揚聲器的靈敏度、功放的功率配比等問題，肯定會出現(xiàn)某頻段聲音偏強、某頻段聲音偏弱階情況，此時就需要對分頻器的分頻段增益進行調(diào)整。
在大多數(shù)情況下，應(yīng)將過強頻段聲音進行衰減處理，以避免對某頻段提升后由于信號過強而燒毀該頻段功放或揚聲器單元。大家會發(fā)現(xiàn)，很多生產(chǎn)廠家將分頻器的分頻段增益設(shè)計為只衰減不提升的形式(如DOD分頻器)，即提到最大位置時為0dB(不提升也不衰減)，衰減到最小位置時為負無窮，就是為了避免由于信號提升而造成設(shè)備損壞。
(3)其他調(diào)整
分頻器上還有許多其他的功能鍵，這些功能鍵的作用往往不為人們所重視，實際上，將它們調(diào)到正確狀態(tài)，肯定能進一步改善聲音效果。
(a)LF DELAY(低音延時)
高低音分離式音箱如圖7所示。在高低音分離式音箱中，由于高低音揚聲器單元均安裝在音箱正面平面上。而高音一般為號角，發(fā)音點靠后；低音為錐形紙盆揚聲器，發(fā)音點靠前，音箱放送聲音時，肯定會出現(xiàn)低音先到達聽音者、高音后到達聽音者的情況。如果出現(xiàn)低音先到情況，由于人耳聽音的先人為主效應(yīng)，人們會感覺低音超前、發(fā)悶或者聲音清晰度不夠的問題；如果對低音進行適當延時，就能夠解決這個問題。
(b)MONo BASS(單聲低音)
低音是選擇單聲方式好還是選擇立體聲方式好呢?依筆者看，在條件允許的前提下，應(yīng)盡可能將低音做成立體聲的效果，其原因有三：
一是音樂低音并不是單聲而是立體聲，所以為了再現(xiàn)一個真正的立體聲低音，應(yīng)該采用立體聲低音系統(tǒng)放音；
二是過去的觀點認為低音沒有指向性，但是現(xiàn)代音箱已經(jīng)能夠具有一定的指向性了，因此其空間位置的不同當然會為人們所覺察；
三是根據(jù)生理聲學(xué)理論，人對低音是存在定位感的，低音定位主要依靠左右耳的相位差(時間差)，故立體聲低音與單聲低音對于聽音者來說感受肯定不同。
(c)POLARITY(極性或相位)鍵
幾乎所有的分頻器均有這類按鍵，只是字母標識有Inv、out Phase和等多種罷了，此鍵用于輸出信號的相位調(diào)節(jié)。音箱存在反相情況時，應(yīng)該按下該鍵。如果想要了解音響系統(tǒng)反相情況對再現(xiàn)聲音的影響以及判別反相的方法。
參考鏈接：http://www.picavr.com/news/2008-03/4438.htm
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