Устройство для акустической системы
SPEAKER SYSTEM DEVICE

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в акустических системах бытовой или профессиональной звуковоспроизводящей аппаратуры.
Известно четырехполосное устройство для акустической системы, содержащее низкочастотный LC-фильтр, среднечастотный LC фильтр и два параллельных высокочастотных LC-фильтра, выходы которых предназначены для подключения динамических головок низкочастотного, среднечастотного и двух высокочастотных диапазонов (см. международную заявку WO 81/00947, кл. H04R 3/12, опубл. 02.04.1981, фиг. 3).
Данное устройство имеет простую конструкцию, однако не обеспечивает требуемое качество звучания в низкочастотном диапазоне, что связано с тем, что оно не обеспечивает разделение сигнала по низким 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 акустической системы, содержащий нижне-нижнечастотный фильтр, верхне-нижнечастотный фильтр, среднечастотный фильтр и верхнечастотный фильтр, выходы которых предназначены для подключения динамических головок соответственно нижне-низкочастотного, верхне-низкочастотного, среднечастотного и высокочастотного диапазонов (см. патент US №10701487, кл. H04R 3/04, опубл. 10.06.2020, фиг. 5).
Данное устройство позволяет повысить точность воспроизведения звука, стабильность технических характеристик и обеспечивает более равномерное распределение нагрузок на каждую динамическую головку. Однако оно имеет сложную конструкцию с необходимостью использования большого количества конденсаторов и катушек индуктивности, но при этом не обеспечивается необходимая линейность фазо-частотной характеристики.
Технической проблемой, на решение которой направлено настоящее изобретение, является преодоление вышеуказанных недостатков.
Технический результат заключается в том, что достигается повышение линейности фазочастотной характеристики устройства при сохранении равномерности его амплитудно-частотной характеристики и упрощении конструкции.
Указанная техническая проблема решается, а технический результат достигается за счет того, что Фильтр для акустической системы содержит нижне-нижнечастотный фильтр, верхне-нижнечастотный фильтр, среднечастотный фильтр и верхнечастотный фильтр, выходы которых предназначены для подключения динамических головок, соответственно, нижне-низкочастотного, верхне-низкочастотного, среднечастотного и высокочастотного диапазонов, при этом первый вход устройства подключен к первому выводу динамической головки нижне-низкочастотного диапазона, первому выводу первой катушки индуктивности, первому выводу второй катушки индуктивности, первому выводу динамической головки среднечастотного диапазона, первому выводу первого конденсатора и первому выводу второго конденсатора, второй вход устройства подключен к второму выводу третьей катушки индуктивности, второму выводу четвертой катушки индуктивности, второму выводу динамической головки верхненизкочастотного диапазона, второму выводу третьего конденсатора, второму выводу четвертого конденсатора и второму выводу динамической головки высокочастотного диапазона, причем второй вывод динамической головки нижне-низкочастотного диапазона подключен в первому выводу третьей катушки индуктивности и первому выводу четвертой катушки индуктивности, первый вывод динамической головки верхненизкочастотного диапазона подключен к второму выводу первой катушки индуктивности и второму выводу второй катушки индуктивности, второй вывод динамической головки среднечастотного диапазона подключен к первому выводу третьего конденсатора и первому-выводу четвертого конденсатора, первый вывод динамической головки высокочастотного диапазона подключен к второму выводу первого конденсатора и второму выводу второго конденсатора, при этом величина индуктивности (L1) первой катушки индуктивности равна величине индуктивности (L2) второй катушки индуктивности, величина индуктивности (L3) третьей катушки индуктивности равна величине индуктивности (L4) четвертой катушки индуктивности, емкость (С1) первого конденсатора равна емкости С2) второго конденсатора, а емкость (С3) третьего конденсатора равна емкости (С4) четвертого конденсатора.
Таким образом, устройство включает четыре параллельные цепи, а именно две индуктивные, которые формируют ННЧ и ВНЧ фильтры и две емкостные, которые формируют СЧ и ВЧ фильтры, которые гармонизированы между собой по параметрам и направленности, причем динамические головки ННЧ и ВНЧ не имеют общих катушек индуктивности, а динамические головки ВЧ и СЧ не имеют общих проходных конденсаторов.;
Вышеуказанное в сочетании с тем, что устройство имеет параллельную структуру, а параллельно установленные катушки индуктивности и конденсаторы имеют, соответственно, одинаковую индуктивность и емкость повышает отдачу по диапазону и согласованность работы динамических головок ННЧ и ВНЧ, а также динамических головок СЧ и ВЧ.
Данное решение позволяет расширить частотный диапазон (АЧХ) системы и добиться фазовой согласованности (ФЧХ).
Таким образом, на динамическую головку высокочастотного диапазона (ВЧ) сигнал отфильтровывается первым и вторым конденсаторами, на динамическую головку среднечастотного диапазон (СЧ) сигнал отфильтровывается третьим и четвертым конденсаторами, а на динамическую головку верхне-нижнечастотного диапазона (ВНЧ) сигнал отфильтровывается первой и второй катушками индуктивности и на динамическую головку нижне-нижнечастотного диапазона (ННЧ)) сигнал отфильтровывается третьей и четвертой катушками индуктивности.
Как следствие динамические головки ННЧ и ВНЧ диапазонов создают общую гармонию (качество) воспроизведения во всем диапазоне низких частот, и динамические головки СЧ и ВЧ диапазонов создают общую гармонию (качество) воспроизведения во всем диапазоне средних и высоких частот.
В результате достигается повышение линейности фазочастотной характеристики устройства при сохранении равномерности его амплитудно-частотной характеристики, обеспечивая требуемой разделение (АЧХ) и согласование (ФЧХ) динамических головок.
Таким образом, устройство является универсальным для любых акустических систем (автомобильных, бытовых, концертных и тому подобных акустических систем).
На чертеже представлена принципиальная схема устройства.
Фильтр для акустической системы содержит нижне-нижнечастотный фильтр, верхне-нижнечастотный фильтр, среднечастотный фильтр и верхнечастотный фильтр, выходы которых предназначены для подключения динамических головок 1, 2, 3 и 4, соответственно, нижне-низкочастотного, верхне-низкочастотного, среднечастотного и высокочастотного диапазонов.
Первый вход 5 устройства подключен к первому выводу динамической головки нижне-низкочастотного диапазона 1, первому выводу первой катушки индуктивности 6, первому выводу второй катушки индуктивности 7, первому выводу динамической головки среднечастотного диапазона 3, первому выводу первого конденсатора 8 и первому выводу второго конденсатора 9.
Второй вход 10 устройства подключен к второму выводу третьей катушки индуктивности 11, второму выводу - четвертой катушки индуктивности 12, второму выводу динамической головки верхненизкочастотного диапазона 2, второму выводу третьего конденсатора 13, второму выводу четвертого конденсатора 14 и второму выводу динамической головки высокочастотного диапазона 4.
Второй вывод динамической головки нижне-низкочастотного диапазона 1 подключен в первому выводу третьей катушки индуктивности 11 и первому выводу четвертой катушки индуктивности 12.
Первый вывод динамической головки верхне-низкочастотного диапазона 2 подключен к второму выводу первой катушки индуктивности 6 и второму выводу второй катушки индуктивности 7.
Второй вывод динамической головки среднечастотного диапазона 3 подключен к первому выводу третьего конденсатора 13 и первому выводу четвертого конденсатора 14.
Первый вывод динамической головки высокочастотного диапазона 4 подключен к второму выводу первого конденсатора 8 и второму выводу второго конденсатора 9.
Величина индуктивности первой катушки индуктивности 6 равна величине индуктивности второй катушки индуктивности 7, величина индуктивности третьей катушки индуктивности 11 равна величине индуктивности четвертой катушки индуктивностй 12, емкость первого конденсатора 8 равна емкости второго конденсатора 9, а емкость третьего конденсатора 13 равна емкости четвертого конденсатора 14.
В данном устройстве нижне-низкочастотный фильтр представлен третьей катушкой индуктивности 11 и четвертой катушкой индуктивности 12, предназначенной для динамической головки 1 нижне-низкочастотного диапазона, которая выделяет сигналы с частотами, ниже 200 Гц, т.е. для нижней части низкочастотного диапазона, а сигналы с - частотой ниже 200 Гц не воспроизводятся динамической головкой 1 ННЧ.
Сигналы с частотами выше 200 Гц, как описано выше, не пропускаются этим фильтром, образованным третьей 11 и четвертой 12 катушками индуктивности, а верхне-низкочастотный фильтр образованный первой катушкой индуктивности 6 и второй катушкой индуктивности 7, не пропускает сигналы ниже 200 Гц.
Фильтр верхних частот, образованный первым 8 и вторым 9 конденсаторами предназначен для динамической головки высокочастотного диапазона 4, выделяет сигналы с частотами выше 5-6 кГц, для чего высокочастотный сигнал проходит через первый конденсатор 8 и второй конденсатор 9 и динамическую головку высокочастотного диапазона 4. Сигналы с частотами ниже 5-6 кГц не пропускаются этим фильтром.
Сигналы среднечастотного диапазонов пропускаются среднечастотным фильтром, образованным третьим 13 и четвертым 14 конденсаторами и воспроизводятся динамической головкой среднечастотного диапазона 3.
Таким образом, на динамическую головку среднечастотного диапазона 3 поступает сигнал, соответствующий только среднечастотному диапазону.
В результате, линейность фазочастотной характеристики устройства 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.