DIY喇叭一定會碰觸到攸關聲音最核心的部分，喇叭的心臟~分音器。這部分相當倚仗耳力，因為縱使有許多計算公式可以使用，最終還是要靠耳朵來驗證好不好聽，而不是用眼睛看數據來決定好聲與否。
不過話說從頭，個人認為攸關音色的領域應該是屬於美藝的層面，市面上眾家喇叭各具特色，只要合自己的口味，其實也沒有放諸四海皆準的道理。
這篇文章是打造二階分音喇叭的實務操作，過程中我盡量運用公式計算，用耳朵驗證。
中低頻我選用一款MonitorAudio的6.5吋單體，這顆單體滿好推的，中低頻聲音綿密，音質特性很強，應該算是標準的英國聲。單體雖然是6.5吋，但是框架左右兩邊削平的設計，透露出原廠量身訂製的箱體面寬也不會太寬，DIY時只要箱體容積規劃得宜，要發出惡聲的機會應該不大。
高頻的部分我希望能跳脫MonitorAudio的影子，因此不用他家的黃金高音，改用一款25mm軟半球高音再加上一顆鈦金屬高音做高頻延伸
分音器的部分，為了穩固各分音元件，我採用洞洞板為基板將元件逐一穿孔固定，而不是搭棚的方式。這樣做的好處是所有元件一目了然，維修更替零件方便，將來分音器也方便固定在箱體內。
洞洞板背面的元件的接線使用ACT單結晶單蕊銅線1.0mm，這家廠商的線材我很愛用，例如電源排插我就是用他的2.0單蕊銅線，效果都很正面。
二階分頻常見的計算方式有三種，分別是 ButterWorth，Linkwitz-Riley 和 Bessel，其中最早提出的 ButterWorth 計算方式，整體響應頻率會在分頻點附近產生隆起+3db，而 Linkwitz-Riley 的計算方式可以得到平直的沒有隆起的曲線。Bessel的曲線介於兩者之間。
然而市售喇叭常見的分頻網路卻都是使用 ButterWorth 的方式計算，原因是因為喇叭設計者經常不會將分頻點視為單一頻率交越點，而是把高通線路/高頻濾波HPF 和 低通線路/低頻濾波LPF 分開處理，並將兩者的衰減頻率拉離理想分頻點，因此 ButterWorth 較為緩和的衰減斜率反倒補平了分頻區段的頻率凹陷。
另一方面的考量是按照 Linkwitz-Riley 計算方式算出的理想電容數值太過精密，除非訂製電容，否則要找到數值相同的電容反而困難重重。
我在這次實作中也是採用 ButterWorth 的分頻演算法，計算如下：
實際量得高音單體直流電阻 Re=3.6歐姆
低音單體的直流電阻 Re=6.8歐姆
將HPF設為 2075Hz 可以求得高頻濾波電容 C1=15uF 高頻電感 L1=0.39mH
將LPF設為 1845Hz 可以求得低頻濾波電容 C2=8.9uF 低頻電感 L2=0.83mH
由於高低音單體有明顯的效率差異，因此必須藉助定壓衰減線路降低高音單體效率，由公式求得串連電容 R1=1.5 歐姆，並連電容 R2=5 歐姆，可以降低高音效率將近5db。
L-Pad的電阻阻質與衰減效率的計算，可以參考這篇文章。
http://tw.myblog.yahoo.com/jw!tu._e_KEERsngeUWOEqcMw--/article?mid=307&prev=322&next=271
特別注意二階分音的高頻部分會有180度的相位翻轉，因此高音單體的接線要反相。
至於低音單體則需要阻抗校正線路，才能把高頻區域逐漸上揚的阻抗曲線拉平直。我採用Zobel Filter來校正低音單體的阻抗上升曲線，但不理會靠近Fs的阻抗上升，原因稍後會說明。
實際量得低音單體的線圈電感Le=0.37mH，直流電阻6.8歐姆，代入公式可以求得C3=7.8uF，R3=8.5歐姆。
Zobel Filter的電容和電阻計算方式，可以參考這篇文章。
http://tw.myblog.yahoo.com/jw!tu._e_KEERsngeUWOEqcMw--/article?mid=347&prev=-1&next=338
下面這張照片是開發過程中拍的照片，補償線路架高放在第二層，但這不是分音器最後定案的數值。
鈦金屬高音負責20KHz以後的頻段，由公式可得C4=1uF，我採用ERO的製品，直接固定在單體後方。計算公式：
C=0.159/Re * 超高音表現起始頻率 (在此是20)
這隻鈦高音我是安置在箱體後方做高頻延伸，因此接線也要反相。
分音喇叭由於單體物理特性的限制，中高頻恰巧是高低音單體的銜接區段，而這個區段又是人耳特別敏銳的地方，因此設計分音器時我會對低音單體的阻抗上升區段做補償校正，盡量讓銜接區域的響應頻率曲線平直。相反的，現代高音單體的阻抗上升區域由於振膜的材質進步，上升曲線不斷的往極高頻後推，因此在二階分音裡，不處理也不會有太大影響。
至於低音單體近Fs的阻抗上升我沒有特別處理，原因除了需要超大電感外，反射管音箱所造成的特定膨大頻段也會讓低頻曲線無法平直。其實計算歸計算，聲音要好聽才行，這次以分音器為主軸的小試驗，也花了將近2個月時間才完成，這其中計算都是小事，耳聽才是關鍵。
總算完成這次實作了，把黑色塗裝的喇叭和Diatone 裝甲車後級DA-A7來張合照，莫非聲音也是軍規的味道嗎? 呵呵
文中如有謬誤，還請過路高手不吝指正...
謝謝瀏覽。
留言列表
