Устройство для акустической системы Российский патент 2023 года по МПК H04R3/12 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в акустических системах бытовой или профессиональной звуковоспроизводящей аппаратуры.

Известено 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 устройство для акустической системы, содержащее 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, первый вход четырехполосного фильтра подключен к первому выводу первой катушки индуктивности, первому выводу динамической головки верхне-низкочастотного диапазона и первому выводу первого конденсатора, а второй вход четырехполосного фильтра подключен к второму выводу второй катушки индуктивности, второму выводу динамической головки среднечастотного диапазона и второму выводу второго конденсатора, при этом первый вывод второго конденсатора подключен к второму выводу динамической головки высокочастотного диапазона, первый вывод динамической головки среднечастотного диапазона подключен к второму выводу первого конденсатора и первому выводу динамической головки высокочастотного диапазона, первый вывод второй катушки индуктивности подключен к второму выводу динамической головки верхне-низкочастотного диапазона и второму выводу динамической головки нижне-низкочастотного диапазона, а первый вывод динамической головки нижне-низкочастотного диапазона подключен к второму выводу первой катушки индуктивности.

Фильтр для акустической системы включает две цепи, а именно индуктивную, которая формирует ННЧ и ВНЧ фильтры и емкостную, которая формирует СЧ и ВЧ фильтры, которые гармонизированы между собой.

Сигнал на динамическую головку ВЧ проходит через С2, который шунтирует динамическую головку СЧ. Динамические головки ННЧ и ВНЧ имеют общую катушку индуктивности L2. Динамические головки ВЧ и СЧ имеют общий проходной конденсатор С1.

Данное решение позволяет расширить частотный диапазон (АЧХ) системы и добиться фазовой согласованности (ФЧХ).

Вышеуказанное повышает отдачу по диапазону и согласованность работы динамических головок СЧ и ВЧ, а также динамических головок ННЧ и ВНЧ.

Таким образом, на динамическую головку среднечастотного диапазона (СЧ) сигнал отфильтровывается первым конденсатором и динамическая головка среднечастотного диапазона (СЧ), одновременно воспроизводит СЧ и ВЧ сигналы, а динамическая головка верхне-нижнечастотного диапазона одновременно воспроизводит ННЧ и ВНЧ сигналы.

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 требуемое 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 фильтра.

Фильтр 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 нижненизкочастотного, верхне-низкочастотного, среднечастотного и высокочастотного диапазонов.

Первый вход 5 четырехполосного фильтра подключен к первому выводу первой катушки индуктивности 6, первому выводу динамической головки 2 верхне-низкочастотного диапазона и первому выводу первого конденсатора 7.

Второй вход 8 четырехполосного фильтра подключен ко второму выводу второй катушки индуктивности 9, второму выводу динамической головки среднечастотного диапазона 3 и второму выводу второго конденсатора 10.

Первый вывод второго конденсатора 10 подключен ко второму выводу динамической головки высокочастотного диапазона 4.

Первый вывод динамической головки среднечастотного диапазона 3 подключен ко второму выводу первого конденсатора 7 и первому выводу динамической головки высокочастотного диапазона 4.

Первый вывод второй катушки индуктивности 9 подключен ко второму выводу динамической головки верхне-низкочастотного диапазона 2 и второму выводу динамической головки нижне-низкочастотного диапазона 1, а первый вывод динамической головки нижне-низкочастотного диапазона 1 подключен ко второму выводу первой катушки индуктивности 6.

В предлагаемом фильтре нижне-низкочастотный фильтр представлен второй катушкой индуктивности 9, предназначенной для динамической головки 2 верхне-низкочастотного диапазона, которая выделяет сигналы с частотами, ниже 400 Гц, т.е. для всего низкочастотного диапазона, а сигналы с частотой ниже 200 Гц воспроизводятся динамической головкой 1 ННЧ.

Сигналы с частотами выше 400 Гц, как описано выше, не пропускаются этим фильтром, образованным второй катушкой индуктивности 9, а нижне-низкочастотный фильтр, образованный первой катушкой индуктивности 6, не пропускает сигналы выше 200 Гц. В тоже время сигналы всего низкочастотного диапазона, т.е. ниже 400 Гц шунтируются первым конденсатором 7.

Фильтр верхних частот, образованным вторым конденсатором 10 предназначен для динамической головки 4 высокочастотного диапазона, выделяет сигналы с частотами выше 5-6 кГц, для чего высокочастотный сигнал проходит через первый конденсатор 7, второй конденсатор 10 и динамическую головку 4 высокочастотного диапазона. Сигналы с частотами ниже 5-6 кГц не пропускаются этим фильтром - вторым конденсатором 10. Сигналы высокочастотного диапазона шунтируются как первой катушкой индуктивности 6, так и в первую очередь второй катушкой индуктивности 9.

Суммарный диапазон сигналов высокочастотного и среднечастотного диапазонов, которые подавляются второй катушкой индуктивности и пропускаются среднечастотным фильтром, образованным первым конденсатором 7, воспроизводится динамической головкой 3 среднечастотного диапазона. Следует отметить, что, как уже отмечалось выше, среднечастотный сигнал пропускается вместе с высочастотным сигналом, который проходит через динамическую головку 4 высочастотного диапазона и второй конденсатор 10, шунтирующий весь низкочастотный сигнал и среднечастотный сигнал. Таким образом, на динамическую головку 3 среднечастотного диапазона поступает сигнал, соответствующий среднечастотному и высокочастотному диапазонам.

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.

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к акустическим фильтрам. Фильтр для акустической системы содержит нижне-нижнечастотный фильтр, верхне-нижнечастотный фильтр, среднечастотный фильтр и верхнечастотный фильтр, выходы которых предназначены для подключения динамических головок соответственно нижненизкочастотного, верхне-низкочастотного, среднечастотного и высокочастотного диапазонов. При этом первый вход четырехполосного фильтра подключен к первому выводу первой катушки индуктивности, первому выводу динамической головки верхне-низкочастотного диапазона и первому выводу первого конденсатора, а второй вход четырехполосного фильтра подключен к второму выводу второй катушки индуктивности, второму выводу динамической головки среднечастотного диапазона и второму выводу второго конденсатора, при этом первый вывод второго конденсатора подключен к второму выводу динамической головки высокочастотного диапазона, первый вывод динамической головки среднечастотного диапазона подключен к второму выводу первого конденсатора и первому выводу динамической головки высокочастотного диапазона, первый вывод второй катушки индуктивности подключен к второму выводу динамической головки верхне-низкочастотного диапазона и второму выводу динамической головки нижненизкочастотного диапазона, а первый вывод динамической головки нижненизкочастотного диапазона подключен к второму выводу первой катушки индуктивности. Технический результат - повышение линейности фазочастотной характеристики фильтра при сохранении равномерности его амплитудно-частотной характеристики. 1 ил.

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, отличающийся тем, что первый вход четырехполосного фильтра подключен к первому выводу первой катушки индуктивности, первому выводу динамической головки верхне-низкочастотного диапазона и первому выводу первого конденсатора, а второй вход четырехполосного фильтра подключен к второму выводу второй катушки индуктивности, второму выводу динамической головки среднечастотного диапазона и второму выводу второго конденсатора, при этом первый вывод второго конденсатора подключен к второму выводу динамической головки высокочастотного диапазона, первый вывод динамической головки среднечастотного диапазона подключен к второму выводу первого конденсатора и первому выводу динамической головки высокочастотного диапазона, первый вывод второй катушки индуктивности подключен к второму выводу динамической головки верхне-низкочастотного диапазона и второму выводу динамической головки нижне-низкочастотного диапазона, а первый вывод динамической головки нижне-низкочастотного диапазона подключен к второму выводу первой катушки индуктивности.