构建具有分频网络的开放式挡板高保真扬声器系统

这里介绍的开放式挡板高保真高品质扬声器设计为普通扬声器外壳提供了替代品。它的声音发射模式类似于静电模式。它没有低音扬声器的外壳或外壳，尽管驱动单元采用正常的动态。复制品对耳朵提供了极其“宽敞”的冲击力。

设计注意事项

电能通常通过动态驱动单元转换为声能。您可以找到其他形式，例如静电和带状单元，但是与已经存在了大约 70年的经典锥形类型相比，这些通常更昂贵，有时更容易受到影响，或者构建起来更复杂。

在世界各地，每年生产数百万个扬声器驱动单元。其中只有一小部分是为高保真设备创建的：其余的用于电话、汽车收音机。便携式收音机等。

通常，锥形扬声器被认为仅适用于高质量的音频处理，因为这种类型的扬声器能够使大量空气运动（这是物理听力特征的唯一重要方面）。

当“振膜”必须复制低频时，至关重要的是其锥体的前部和后部无法相互“检测”（否则，可能会发生声学短路）。

因此，通常采用密封盒或低音反射外壳来再现低频。

这种外壳有缺点，因为它倾向于与锥体一起振荡（除非它用螺栓固定在混凝土上）。

一些专家认为，该模式应该像点源一样聚焦，也就是说，所有频率范围都需要围绕 360° 的角度传输。

实际上，中频和高音单元的辐射图限制在 180° 左右;只有低音扬声器可以达到360°左右。

您可以找到解决方案，例如，将驱动单元固定在外壳的后侧。另一种选择是应用静电驱动器，因为它们将波向前和向后推。

由于前侧再现的声音与后侧的声音同相相反，因此这些型号的响应与多向辐射器不同。

这种单元因此被称为偶极子辐射器，即使辐射样式是八角形的。然而，这种类型的装置输出的声音可以非常悦耳，仅仅是因为来自背面的声波通过几次反射到达听众，这增强了立体冲击力。

所讨论的开放式挡板高品质扬声器盒设计，虽然在音乐界并不新鲜，但几乎从未成为自己动手冒险的主题，它渴望融合这几个因素。简而言之，它作为偶极子散热器执行，但采用常规的动态驱动单元。

低频由放置在一个小挡板上的两个低音扬声器处理，而中频和高频由几个尖叫器和一对高音扬声器处理，每个在前面，一个在后侧。

技术提示

当扬声器驱动单元安装在电路板中间时，其在较低截止频率（由电路板尺寸决定）下的频率特性将以每倍频程 6 dB 的速率下降。

在驱动单元的谐振频率下，该频率将提高到每倍频程18 dB，但是当涉及到具有低谐振频率的驱动单元时，这确实无关紧要。

与密封盒（每倍频程12 dB）或低音反射盒（每倍频程12-18 dB）相比，这种效果更可取。

缺点显然是，较低的截止频率较高（半波长：电路板直径）。在此频率下，锥体的正面和背面开始相互抵消，以便由此产生的功能降级。

就好像前面向前压的空气被背面的锥体吸入的空气吸收了一样。60 Hz 的截止频率需要大约 3x3 英寸（10x10 英尺）的电路板。

此外，清洁特性要求驱动单元不对称安装，以确保“短路”分布在很宽的频率范围内。

显然，这种类型的实质性电路板超出了基于家庭的应用的视野，其中相同功能的模型占用的空间更少。

尽管如此，开放式挡板设计仍然令人好奇，因为它排除了外壳对声音再现（驻波：一起振动等）的无数（不受欢迎的）后果。

当外壳由木材构成时，外壳的振动实际上成为一个巨大的挑战。对于家庭使用，可以尝试在房间地板上放置一组适度的测量值，以人为地改善其尺寸，从而降低截止频率。

此外，电补偿可以应用于（在某种程度上）构成声学颓废。这可能会在一定程度上降低效率和功率处理能力，但是这可以通过使用相当大的锥体并限制校正来保持在现实范围内。

目前的布局在高而窄的板上运行，其中安装了几个 210 毫米低音扬声器，用于在地面上垂直定位。（计算的）低截止频率（-3 dB）接近100
Hz。

因为额外的放大器被认为是不必要的。校正网络实际上是一种无源LC型，连接到低音扬声器的输入端，见图。3.

此外，电补偿可以应用于（在某种程度上）构成声学颓废。这可能会在一定程度上降低效率和功率处理能力，但是这可以通过使用相当大的锥体并限制校正来保持在现实范围内。

当前的Hi-Fi扬声器布局在高而窄的板上运行，其中安装了几个210毫米低音扬声器，用于在地面上垂直定位。（计算的）低截止频率（-3 dB）接近100
Hz。由于不需要额外的放大器，因此分频校正网络实际上是连接到低音扬声器输入端的无源LC型，请参见图。3.

图3

零件清单

安装在板上的低音扬声器的（测量）特性，校正网络的低音扬声器的特性和调整后的扬声器的特性如图所示。1.

图1

为了将效率和功率处理保持在可容忍的范围内，校正被限制在略高于1倍频程。

效率降低了8 dB。使用一对低音扬声器实际上并没有提高效率（尽管耗散较大，但整体阻抗较低）。功率输出仍然与封闭盒中一个 210
毫米低音扬声器的功率输出几乎相同。测试特性如图所示。2.

图2

据观察，-3 dB截止频率降低到约35 Hz，这对于高保真应用来说是一个很好的值。

请注意，校正曲线由低通滤波器的影响组成，以便它开始再次滑行超过200 Hz。由此产生的直流符号是一个狭窄的挡板，在较低的 Hz
下提供比几个“传统”扬声器盒更好的低音输出。

似乎建议的开放式挡板布局无法很好地再现低频。然而，这可能是由于盒子设计师通常不会启用真实房间或空间的效果，导致一旦扬声器用于房间就会产生低频峰值。

前后测试的低音扬声器的特性在低频下基本相同。这根本不是 squawkers（中档单元和高音扬声器）的情况，这意味着这些需要在后端复制。

此外，嘎嘎具有极大的弯曲频率特性和较差的辐射效率。因此，将这些单元放在一个小住房中变得很重要。

选择驱动单元

为了见证改进的辐射，驱动单元的直径要求小于再现的音频波长。

因此，需要三通方法。鉴于在系统中选择各种类型的驱动单元通常会引起可用性困难，因此选择在单个供应商的范围内选择所有 3 种类型。

交叉网络

交叉网络的电路如图所示。3;其测试输出如图所示。4. 电感L2和R2提供如图所示的低频校正。1.

图4

过滤正确由 L1-C1 完成。本节给出了大约高于 400 Hz 的二阶斜率（图 4
看起来相当减小，但这可能是因为那里的曲线仅与电输出相关：不包括驱动单元的效率。

电阻R1保证系统输出端的电阻相当稳定，无论L2-R2的影响和低音扬声器的频率相关阻抗如何。用于尖叫声的部分包括用于在 4 Hz 下滚降的
L2-C400 和用于在 5 kHz 下滚降的 L3-C5。斜率约为每倍频程 12 dB。

随着高音扬声器的自然滚降，这会产生更陡峭的斜率，这对于确保中档设备不会处理过多的功率至关重要。该部分和驱动单元之间的衰减器R3-R4提供接近3.5
dB的电平匹配。高音扬声器部分（二阶）包括L5-C4。

衰减器 R5-R6 提供大约 5.5 dB 的电平匹配，以提供终极、平坦的声学频率响应。交叉网络最好在小型通用板上开发，请参见图。5
表示适当的组件布局。

图5

有芯电感器非常重，因此必须正确夹紧，如果可能的话，必须用非金属螺母、螺栓和垫圈夹紧。电感L1、L2和L4是带有HQ磁芯的线轴类型。这种材料在高频和低频下都不会产生失真，而且价格也相当便宜。

由于L1和L2应该承载相对较大的电流，因此空气芯电感器或具有有色或劣质磁芯材料。尽管选择C2作为双极电解，但MKT类型也可以有效地使用。

如何构建

基本上图中显示的所有部分。6 个由 25 mm ［1 in］ 中密度刨花板制成。主要元素是面板 A，一块 1150
毫米高的板，上面安装了一对低音扬声器、一个尖叫器和一个高音扬声器。

请注意，所有驱动装置都必须用螺栓固定在沉孔中，这将大大提高其辐射效率。然而，这只在正面是必不可少的，因为从背面传输音频并不那么重要。

图6

到目前为止，该设计的侧视图看起来像一个单独的 50 mm ［2 in） 实心截面，在底座上加宽。

根据需要在漆或单板中完成。记住面板 E
一旦漆板或贴面干涸，请系好扬声器的电源线，并将驱动装置安装在前面——不要忽视后部尖叫器和高音扬声器的电缆。

将电缆连接到设备。标记电缆末端，以免事后对各种电缆端子造成混淆。

电线穿过的孔应使用胶枪等进行防水密封。随后，如图所示，用刨花板螺钉将面板E固定在顶部后部。6b.螺钉头应沉入。

图7

用适当的胶带覆盖面板之间的空间。之后安装后尖叫器和高音扬声器。

确保与这些部分的电缆连接是前面的电缆连接的复制;这意味着，将前高音扬声器的 + 线连接到后高音扬声器的 - 线，同样连接到中档单元。

根据交叉网络的电极性将取决于前置扬声器。

接下来，在低音扬声器下方安装分频系统，如图中的照片所示。7.最后，创建一个L形支架，如图所示。7，按照指示将其螺栓固定在底板上，并将插座安装到该底座上。根据需要将套接字连接到交叉网络。

技术规格