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摘 要：滤波器随着科技的发展，在电子技术领域的作用愈发凸显，尤其是在扬声器设计中更是有着巨大的作用。实验证明，低频滤波器和扬声器中低音单元会相互作用，影响到扬声器的实际效果。加强对二者关系的研究，能使低频滤波器在扬声器设计中发挥更大的作用。
关键词：低频滤波器；扬声器；低音单元
滤波器简而言之就是一种处理信号的器件或电路，其主要功能在于让有用信号尽可能无衰减的通过，对无用信号尽可能大的衰减。随着科技的发展，滤波器的作用也越来越大，尤其在电子技术领域更是不可或缺的重要部件。美国和德国科学家于1917年分别发明了滤波器，1918年美国第一个多路复用系统出现，向世界展示了滤波器的重要作用，滤波器的研究逐渐步入了各国专家、学者的视野。二十世纪五十年代无源滤波器日趋成熟，并且随着计算机技术、集成工艺和材料工业的发展，滤波器研究上了一个新台阶，朝着低功耗、高精度、小体积、多功能、稳定可靠和价格低廉的方向前进。随后有源滤波器、数字滤波器、开关电容滤波器和电荷转移器等各种滤波器迎来来百花齐放的春天。自二十世纪九十年代开始，滤波器的研究重点转向于将各类滤波器应用于各类产品的开发和研制，实现其经济价值。
一、滤波器的分类
滤波器按照不同的划分标准可以分为不同的种类。以处理信号的类型为依据，可以分为模拟滤波器和数字滤波器。以使用元件的不同，可以分为无源滤波器和有源滤波器。以处理频率为依据，可以分为高频滤波器和低频滤波器。模拟滤波器与数字滤波器虽然功能相似，但处理技术和方法却有较大的差距。数字滤波器利用计算机，按事先设计好的程序，将一组输入的数字序列通过一定的数值运算后转变为另一组输出的数字序列，从而改变信号的形式和内容，达到对信号加工或滤波以符合技术指标的要求，这与模拟滤波器相比，精确度更高，能够避免模拟滤波器不能克服的电压漂移等问题；有源滤波器，顾名思义该装置需要提供电源，其应用可克服LC滤波器等传统的谐波抑制和无功补偿方法的缺点，实现动态跟踪补偿。无源滤波器无源是利用电感、电容和电阻的组合设计构成的滤波电路，可滤除某一次或多次谐波，具有结构简单、成本低廉、运行费用较低等优点；高频、低频滤波器以处理频率的高低位划分依据，处理频率比较低的滤波器皆可以称之为低频滤波器，本文将着重对低频滤波器运用于扬声器进行探讨。
二、低频滤波器和扬声器中低音单元的相互影响
扬声器是音响设备中的基础器件，对音响效果有决定性作用。扬声器种类多样，按换能机理和结构可以将其分为：圈式、电容式、压电式、电磁式、电离子式和气动式扬声器；按工作频率分低音、中音、高音。笔者将对低频滤波器与低音单元的相互作用进行较为详细的论述。在扬声器的制作中，我们常常会多次遇到过这样的情况：当把低频滤波器与装置内的低音单元相接时会导致低音重放明显恶化。重放声的变化与接入滤波器有关，这种变化具有减弱最低频的特征，突出了80～150 Hz频带内的信号分量并且出现了隆隆声，也就是说表现出了瞬态过程的振荡特性。这种现象在倒相式的低音单元的三、四分频系统中表现得最清晰，在接入滤波器后变化倒相箱的调谐频率在大多数情况下都不会给出希望的结果。问题只能通过利用在放大器输入端确保低频和中频分离的电子分频器来解决。由此，我们必须要清晰地明白低频滤波器与电动式扬声器单元相互影响，这样才能找到解决的措施。
将交流电流的电能转换为纸盆的机械振动，从而提供声音信号的辐射，这是电动式扬声器单元的基本用途。电动式扬声器单元可作为传声器工作，把作用在纸盆上的声能转换为电信号，也就是说电动式扬声器单元是可逆的能量变换器。这种可逆性，为低频滤波器和扬声器中低音单元的相互影响提供了可能性。研究的首要目的在于解决实际问题，因此我们要尽肯地去解决由于低频滤波器和扬声器中低音单元相互影响而产生的问题。根据电气测量的结果，我们可以判断在把电动式扬声器单元置于箱体中的条件下共振频率发生的变化。俄罗斯学者С.Д.Бать研究指出，当把含有电抗元件的电路与电动式扬声器连接后，可以发现电动式扬声器共振峰向更低频区域偏移了。由此可见，在设计扬声器系统用的分频器时，必须考虑低频滤波器和低音单元等效电抗的相互作用。
三、降低低频滤波器和扬声器中低音单元相互作用的措施
当扬声器系统中分频频率为2200 Hz，共振峰频率为 80 Hz，频率比值为27.5时，低频滤波器和扬声器中低音单元相互作用也不会产生不良效果。我们可以将分频频率与共振峰的比值作为判定产生不希望相互作用的准则。当频率比值小于15，那么低频滤波器和扬声器中低音单元的相互影响较大，不想出现的效果也就随之产生，我们可以通过降低滤波器负载的电抗分量，来减弱低频滤波器和扬声器中低音单元的相互影响。我们可以通过串联 8.2Ω电阻，200 mH电感和 400μF的电容器得以实现。由此，低频滤波器和扬声器中低音单元的相互作用便不会对低频重放质量产生大的影响。这种方案对电容和电感的要求较高，我们还可以考虑另外一种降低负载电抗的方法，即把电阻与电动式扬声器单元并联接入，这样便可达到较为理想的状态。
参考文献：
[1]毛超，宋培林.数字低频滤波器的设计与仿真[J].电脑与电信，2008（5）：70-72.
[2]俞锦元.低频滤波器和低音单元的相互作用[J].电声技术，2012（1）：19-25.
[3]С.Д.Бать. ЛЮБИТЕЛЬСКИЕ ГРОМКО- ГОВОРИ-ТЕЛИ-3[M].Москва：ТЕХНОСФЕРА，2008：33.
作者简介：肖俊（1990-），男，四川达州人，西华师范大学电子信息工程学院2014级硕士研究生，研究方向：无线电研究。
沈钻杨（1990-），男，四川成都人，西华师范大学电子信息与工程学院2014级硕士研究生，研究方向：无线电研究。
关键词：低频滤波器；扬声器；低音单元
滤波器简而言之就是一种处理信号的器件或电路，其主要功能在于让有用信号尽可能无衰减的通过，对无用信号尽可能大的衰减。随着科技的发展，滤波器的作用也越来越大，尤其在电子技术领域更是不可或缺的重要部件。美国和德国科学家于1917年分别发明了滤波器，1918年美国第一个多路复用系统出现，向世界展示了滤波器的重要作用，滤波器的研究逐渐步入了各国专家、学者的视野。二十世纪五十年代无源滤波器日趋成熟，并且随着计算机技术、集成工艺和材料工业的发展，滤波器研究上了一个新台阶，朝着低功耗、高精度、小体积、多功能、稳定可靠和价格低廉的方向前进。随后有源滤波器、数字滤波器、开关电容滤波器和电荷转移器等各种滤波器迎来来百花齐放的春天。自二十世纪九十年代开始，滤波器的研究重点转向于将各类滤波器应用于各类产品的开发和研制，实现其经济价值。
一、滤波器的分类
滤波器按照不同的划分标准可以分为不同的种类。以处理信号的类型为依据，可以分为模拟滤波器和数字滤波器。以使用元件的不同，可以分为无源滤波器和有源滤波器。以处理频率为依据，可以分为高频滤波器和低频滤波器。模拟滤波器与数字滤波器虽然功能相似，但处理技术和方法却有较大的差距。数字滤波器利用计算机，按事先设计好的程序，将一组输入的数字序列通过一定的数值运算后转变为另一组输出的数字序列，从而改变信号的形式和内容，达到对信号加工或滤波以符合技术指标的要求，这与模拟滤波器相比，精确度更高，能够避免模拟滤波器不能克服的电压漂移等问题；有源滤波器，顾名思义该装置需要提供电源，其应用可克服LC滤波器等传统的谐波抑制和无功补偿方法的缺点，实现动态跟踪补偿。无源滤波器无源是利用电感、电容和电阻的组合设计构成的滤波电路，可滤除某一次或多次谐波，具有结构简单、成本低廉、运行费用较低等优点；高频、低频滤波器以处理频率的高低位划分依据，处理频率比较低的滤波器皆可以称之为低频滤波器，本文将着重对低频滤波器运用于扬声器进行探讨。
二、低频滤波器和扬声器中低音单元的相互影响
扬声器是音响设备中的基础器件，对音响效果有决定性作用。扬声器种类多样，按换能机理和结构可以将其分为：圈式、电容式、压电式、电磁式、电离子式和气动式扬声器；按工作频率分低音、中音、高音。笔者将对低频滤波器与低音单元的相互作用进行较为详细的论述。在扬声器的制作中，我们常常会多次遇到过这样的情况：当把低频滤波器与装置内的低音单元相接时会导致低音重放明显恶化。重放声的变化与接入滤波器有关，这种变化具有减弱最低频的特征，突出了80～150 Hz频带内的信号分量并且出现了隆隆声，也就是说表现出了瞬态过程的振荡特性。这种现象在倒相式的低音单元的三、四分频系统中表现得最清晰，在接入滤波器后变化倒相箱的调谐频率在大多数情况下都不会给出希望的结果。问题只能通过利用在放大器输入端确保低频和中频分离的电子分频器来解决。由此，我们必须要清晰地明白低频滤波器与电动式扬声器单元相互影响，这样才能找到解决的措施。
将交流电流的电能转换为纸盆的机械振动，从而提供声音信号的辐射，这是电动式扬声器单元的基本用途。电动式扬声器单元可作为传声器工作，把作用在纸盆上的声能转换为电信号，也就是说电动式扬声器单元是可逆的能量变换器。这种可逆性，为低频滤波器和扬声器中低音单元的相互影响提供了可能性。研究的首要目的在于解决实际问题，因此我们要尽肯地去解决由于低频滤波器和扬声器中低音单元相互影响而产生的问题。根据电气测量的结果，我们可以判断在把电动式扬声器单元置于箱体中的条件下共振频率发生的变化。俄罗斯学者С.Д.Бать研究指出，当把含有电抗元件的电路与电动式扬声器连接后，可以发现电动式扬声器共振峰向更低频区域偏移了。由此可见，在设计扬声器系统用的分频器时，必须考虑低频滤波器和低音单元等效电抗的相互作用。
三、降低低频滤波器和扬声器中低音单元相互作用的措施
当扬声器系统中分频频率为2200 Hz，共振峰频率为 80 Hz，频率比值为27.5时，低频滤波器和扬声器中低音单元相互作用也不会产生不良效果。我们可以将分频频率与共振峰的比值作为判定产生不希望相互作用的准则。当频率比值小于15，那么低频滤波器和扬声器中低音单元的相互影响较大，不想出现的效果也就随之产生，我们可以通过降低滤波器负载的电抗分量，来减弱低频滤波器和扬声器中低音单元的相互影响。我们可以通过串联 8.2Ω电阻，200 mH电感和 400μF的电容器得以实现。由此，低频滤波器和扬声器中低音单元的相互作用便不会对低频重放质量产生大的影响。这种方案对电容和电感的要求较高，我们还可以考虑另外一种降低负载电抗的方法，即把电阻与电动式扬声器单元并联接入，这样便可达到较为理想的状态。
参考文献：
[1]毛超，宋培林.数字低频滤波器的设计与仿真[J].电脑与电信，2008（5）：70-72.
[2]俞锦元.低频滤波器和低音单元的相互作用[J].电声技术，2012（1）：19-25.
[3]С.Д.Бать. ЛЮБИТЕЛЬСКИЕ ГРОМКО- ГОВОРИ-ТЕЛИ-3[M].Москва：ТЕХНОСФЕРА，2008：33.
作者简介：肖俊（1990-），男，四川达州人，西华师范大学电子信息工程学院2014级硕士研究生，研究方向：无线电研究。
沈钻杨（1990-），男，四川成都人，西华师范大学电子信息与工程学院2014级硕士研究生，研究方向：无线电研究。