Фильтр для трехполосной акустической системы
FILTER FOR 3-WAY ACOUSTIC SYSTEM

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в акустических системах бытовой или профессиональной звуковоспроизводящей аппаратуры.
Известен фильтр для акустической системы, содержащий конденсаторы, низкочастотный трансформатор, динамическую головку низкочастотного диапазона и две динамические головки средневысоких частот (см. авторское свидетельство СССР, №1764188, кл. H04S 3/02, опубл. 23.09.1992).
Данный фильтр имеет простую конструкцию, однако не обеспечивает требуемое качество звучания, что связано с тем, что данный фильтр не обеспечивает разделение сигнала по низким и средним частотам при воспроизведении, что ведет к размытости локализации кажущихся источников звука.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому техническому результату является фильтр для трехполосной акустической системы, содержащий LC-фильтр нижних частот, LC-фильтр верхних частот и частотный фильтр средних частот, выходы которых предназначены для подключения динамических головок низкочастотного и высокочастотного и среднего диапазона см. патент RU №2554273, кл. H04R 3/12, опубл. 27.06.2015).
Данный фильтр позволяет повысить точность воспроизведения звука, стабильность технических характеристик и обеспечивает равномерное распределение нагрузок на каждый излучатель. Однако при этом не обеспечивается необходимая линейность фазо-частотной характеристики, что также приводит к размытости положения кажущихся источников звука при стереофоническом воспроизведении звука.
Технической проблемой, на решение которой направлено настоящее изобретение, является преодоление вышеуказанных недостатков.
Технический результат, достигаемый в изобретении заключается в том, что достигается повышение линейности фазочастотной характеристики фильтра при сохранении равномерности его амплитудно-частотной характеристики.
Указанная техническая проблема решается, а технический результат достигается за счет того, что фильтр для трехполосной акустической системы содержит LC-фильтр нижних частот, LC-фильтр верхних частот и частотный фильтр средних частот, выходы которых предназначены для подключения динамических головок соответственно низкочастотного и высокочастотного и среднечастотного диапазона, общий вывод катушки индуктивности и конденсатора LC-фильтра нижних частот, соединен с выводом катушки индуктивности LC-фильтра верхних частот и выводом динамической головки высокочастотного диапазона, а второй вывод катушки индуктивности LC-фильтра верхних частот соединен с выводом конденсатора LC-фильтра верхних частот, выводом динамической головки среднечастотного диапазона и выводом конденсатора частотного фильтра средних частот, при этом второй вывод конденсатора LC-фильтра верхних частот соединен с вторым выводом динамической головки высокочастотного диапазона, а второй вывод конденсатора частотного фильтра средних частот соединен с вторым выводом катушки индуктивности LC-фильтра нижних частот и вторым выводом динамической головки среднечастотного диапазона.
В вышеуказанном фильтре входной сигнал подается на последовательную LC цепь, где выделяется амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) и фазируется фазочастотная характеристика (ФЧХ) по диапазонам низких частот (НЧ), средних частот (СЧ) и высоких частот (ВЧ). При этом сумма выделенных сигналов равна входному сигналу по напряжению. В результате конденсатор LC-фильтра нижних частот является проходным для СЧ ВЧ динамических колонок со смещением фазы - 90° а так же шунтирует НЧ динамическую головку. Конденсатор LC-фильтра верхних частот является проходным для ВЧ со смещением фазы - 90°. Конденсатор частотный фильтр средних частот является проходным для ВЧ и шунтирующим для СЧ. Катушка индуктивности LC-фильтра верхних частот является проходной для СЧ и шунтирующей для ВЧ, катушка индуктивности LC-фильтра нижних частот является проходной для НЧ и шунтирующей СЧ, ВЧ.
Таким образом вышеописанный фильтр для трехполосной акустической системы является универсальным для любых многополосных акустических систем (автомобильных, бытовых, концертных и тому подобных акустических систем.
На чертеже представлена принципиальная схема фильтра для трехполосной акустической системы.
Фильтр для трехполосной акустической системы содержит LC-фильтр 1 нижних частот, LC-фильтр 2 верхних частот и частотный фильтр 3 средних частот, выходы которых предназначены для подключения динамических головок 4. 5 и 6 соответственно низкочастотного и высокочастотного и среднечастотного диапазона.
Общий вывод катушки индуктивности 7 и конденсатора 8 LC-фильтра 1 нижних частот, соединен с выводом катушки индуктивности 10 LC-фильтра верхних частот и выводом динамической головки 5 высокочастотного диапазона, а второй вывод катушки индуктивности 10 LC-фильтра верхних частот 2 соединен с выводом конденсатора 9 LC-фильтра верхних частот, выводом динамической головки 6 среднечастотного диапазона и выводом конденсатора 11 частотного фильтра 3 средних частот, при этом второй вывод конденсатора 9 LC-фильтра 2 верхних частот соединен с вторым выводом динамической головки 5 высокочастотного диапазона, а второй вывод конденсатора 11 частотного фильтра средних частот соединен с вторым выводом катушки индуктивности 7 LC-фильтра нижних частот и вторым выводом динамической головки 6 среднечастотного диапазона.
В вышеописанном фильтре LC-фильтр 1 нижних частот, предназначенный для динамической головки 4 низкочастотного диапазона, выделяет сигналы с частотами, ниже 400 Гц как сигналы, подаваемые на динамическую головку 4 низкочастотного диапазона, а сигналы с частотами выше 400 Гц не пропускаются этим фильтром.
LC-фильтр 2 верхних частот, предназначенный для динамической головки 5 высокочастотного диапазона, выделяет сигналы с частотами выше 5-6 кГц как сигналы для динамической головки 5. Сигналы с частотами ниже 5 - 6 кГц не пропускаются этим фильтром. Суммарный диапазон сигналов, которые подавляются LC-фильтрами 1 и 2 нижних и верхних частот, шире рабочей полосы частот, которая должна воспроизводится динамической головкой 6 среднечастотного диапазона. Для этого к общему выводу конденсатора 8 и катушки индуктивности 7 LC-фильтра 1 нижних частот подключен вывод катушки индуктивности 10 LC-фильтра 2 верхних частот и вывод динамической головки 5 высокочастотного диапазона, второй вывод которой через конденсатор 9 LC-фильтра 2 верхних частот подключен к второму выводу катушки индуктивности 10 LC-фильтра 2 верхних частот, выводу динамической головки 6 среднечастотного диапазона и выводу конденсатора 11 частотного фильтра 3 средних частот, а ко второму входному выводу катушки индуктивности 7 LC-фильтра 1 нижних частот подключен вывод конденсатора 11 частотного фильтра средних частот и второй вывод динамической головки 6 среднечастотного диапазона. Таким образом, выводы динамической головки 6 среднечастотного диапазона подключены к выводам конденсатора 11 и на динамическую головку 6 поступает сигнал, соответствующий среднечастотному диапазону.
В результате, линейность фазочастотной характеристики фильтра при сохранении равномерности его амплитудно-частотной характеристики позволяет повысить качество стереоэффекта, уменьшить неточность восприятия положения источников звука и снизить искажения при воспроизведении различных звуков, что в результате обеспечивает повышение качества воспроизведения различного рода звуков вышеописанной трехполосной акустической системой.