Фильтр для трехполосной акустической системы Российский патент 2024 года по МПК H04R3/12 

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 акустической системы, содержащий фильтр нижних частот (НЧ), фильтр верхних частот (134) и фильтр средних частот (СЧ), выходы которых предназначены для подключения динамических головок соответственно низкочастотного, 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 более 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. Кроме того данный фильтр не учитывает условия эксплуатации данной акустической системы, а именно особенности, например акустические, помещения или места воспроизведения звука акустической системой.

Технической проблемой, на решение которой направлено настоящее изобретение, является преодоление вышеуказанных недостатков.

Технический результат заключается в том, что достигается повышение линейности фазочастотной характеристики фильтра при сохранении равномерности его амплитудно-частотной характеристики с возможностью получения при фильтрации не искаженный сигнал, что позволяет получить цельную натуральную акустическую картину воспроизведения звука для трехполосной акустической системы.

Указанная техническая проблема решается, а технический результат достигается за счет того, что фильтр для трехполосной акустической системы содержит фильтр нижних частот (НЧ), фильтр средних частот (СЧ) и фильтр верхних частот (ВЧ), выходы которых предназначены для подключения соответственно динамических головок низкочастотного, среднечастотного и высокочастотного диапазонов, при этом фильтр нижних частот включает четыре катушки индуктивности, все катушки индуктивности этого фильтра выполнены с одинаковой величиной индуктивности, причем первая, вторая, третья и четвертая катушки индуктивности параллельно подключены первыми выводами к входу «плюс» и вторыми выводами параллельно подключены к первому выводу динамической головки низкочастотного диапазона, которая вторым выводом подключена к входу «минус», фильтр средних частот включает двадцать восемь конденсаторов одинаковой емкости, причем конденсаторы с первого по четвертый параллельно подключены первыми выводами к входу «плюс» и вторыми выводами параллельно подключены к первым выводам конденсаторов с пятого по восьмой, которые вторыми выводами параллельно подключены к первым выводам конденсаторов с девятого по двенадцатый, которые вторыми выводами параллельно подключены к первым выводам конденсаторов с тринадцатого по шестнадцатый, которые вторыми выводами параллельно подключены к первому выводу динамической головки среднечастотного диапазона, а конденсаторы с семнадцатого по двадцатый первыми выводами параллельно подключены к второму выводу динамической головки среднечастотного диапазона, а вторыми выводами параллельно подключены к первым выводам конденсаторов с двадцать первого по двадцать четвертый, которые вторыми выводами параллельно подключены к первым выводам конденсаторов с двадцать пятого по двадцать восьмой, которые вторыми выводами параллельно подключены к входу «минус», а фильтр верхних частот включает четыре конденсатора одинаковой емкости, а именно двадцать девятый, тридцатый, тридцать первый и тридцать второй конденсаторы, которые первыми выводами параллельно подключены ко второму выводу динамической головки высокочастотного диапазона и вторыми выводами параллельно подключены к входу «минус», а динамическая головка высокочастотного диапазона первым выводом подключена к входу «плюс».

Таким образом, фильтр для трехполосной акустической системы включает индуктивные и емкостные параллельные цепи, а именно, как минимум, одну индуктивную параллельную цепь, которая формирует фильтр НЧ, две параллельные емкостные, которые формируют фильтр СЧ и одну емкостную, которая формирует фильтр ВЧ, причем эти параллельные цели гармонизированы между собой по параметрам и направленности, а именно четыре индуктивные катушки фильтра НЧ имеют одинаковую между собой индуктивность, двадцать восемь конденсаторов фильтра СЧ имеют одинаковую между собой емкость, а четыре конденсатора фильтра ВЧ также имеют между собой одинаковую емкость, причем динамические головки НЧ, СЧ и ВЧ не имеют общих катушек индуктивности и общих проходных конденсаторов.

Вышеуказанное в сочетании с тем, что фильтр для трехполосной акустической системы имеет параллельно-последовательную структуру, а также то, что в каждом фильтре НЧ параллельно установленные катушки имеют одинаковую индуктивность, а также то, что в каждом фильтре СЧ и ВЧ параллельно установленные конденсаторы имеют, соответственно, свою одинаковую емкость, что позволяет повысить отдачу по диапазону и согласованность работы динамических головок НЧ, СЧ и ВЧ.

Данное решение позволяет расширить частотный диапазон (АЧХ) системы и добиться фазовой согласованности (ФЧХ) с получением на выходе из трехполосного фильтра акустической системы не искаженного сигнала с получением цельной натуральной акустической картины.

Таким образом, на динамическую головку низкочастотного диапазона сигнал отфильтровывается первой (L1), второй (L2), третьей (L3) и четвертой (L4) катушками индуктивности, на динамическую головку среднечастотного диапазона сигнал отфильтровывается двумя параллельными емкостными цепями, образованными конденсаторами с первого (С1) по шестнадцатый (С 16) и конденсаторами с семнадцатого (С17) по двадцать восьмой (С28) и на динамическую головку высокочастотного диапазона сигнал отфильтровывается четырьмя параллельными конденсаторами с двадцать девятого (С29) по тридцать второй (С32).

Как следствие динамическая головка НЧ диапазона создает общую гармонию (качество) воспроизведения во всем диапазоне нижних частот, а динамические головки СЧ и ВЧ диапазонов создают общую гармонию (качество) воспроизведения во всем диапазоне соответственно средних и высоких частот.

Таким образом, вышеописанный фильтр для трехполосной акустической системы является универсальным для любых акустических систем (автомобильных, бытовых, концертных и тому подобных акустических систем).

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема фильтра для трехполосной акустической системы.

Фильтр для трехполосной акустической системы содержит фильтр нижних частот (НЧ), фильтр средних частот (СЧ) и фильтр верхних частот (ВЧ), выходы которых предназначены для подключения, соответственно, динамических головок 1, 2 и 3, соответственно низкочастотного, среднечастотного и высокочастотного диапазонов.

Фильтр нижних частот включает четыре катушки индуктивности 4, 5, 6 и 7, при этом все катушки индуктивности 4, 5, 6 и 7 этого фильтра НЧ выполнены с одинаковой величиной индуктивности.

Катушки индуктивности 4, 5, 6 и 7 параллельно подключены первыми выводами к входу «плюс» 8 и вторыми выводами параллельно подключены к первому выводу динамической головки низкочастотного диапазона 1, которая вторым выводом подключена к входу «минус» 9.

Фильтр средних частот включает двадцать восемь конденсаторов (с С1 по С28) одинаковой емкости.

Первый 10, второй 11, третий 12 и четвертый 13 конденсаторы фильтра параллельно подключены первыми выводами к входу «плюс» 8 и вторыми выводами параллельно подключены к первым выводам пятого 14, шестого 15, седьмого 16 и восьмого 17 конденсаторов, которые вторыми выводами параллельно подключены к первым выводам девятого 18, десятого 19, одиннадцатого 20 и двенадцатого 21 конденсаторов, которые вторыми выводами параллельно подключены к первым выводам тринадцатого 22, четырнадцатого 23, пятнадцатого 24 и шестнадцатого 25 конденсаторов, которые вторыми выводами параллельно подключены к первому выводу динамической головки 2 среднечастотного диапазона.

Семнадцатый 26, восемнадцатый 27, девятнадцатый 28 и двадцатый 29 конденсаторы первыми выводами параллельно подключены к второму выводу динамической головки 2 среднечастотного диапазона, а вторыми выводами параллельно подключены к первым выводам двадцать первого 30, двадцать второго 31, двадцать третьего 32 и двадцать четвертого 33 конденсаторов, которые вторыми выводами параллельно подключены к первым выводам двадцать пятого 34, двадцать шестого 35, двадцать седьмого 36 и двадцать восьмого 37 конденсаторов, которые вторыми выводами параллельно подключены к входу «минус» 9.

Фильтр верхних частот включает четыре конденсатора (от С29 по С32) одинаковой емкости, а именно двадцать девятый 38, тридцатый 39, тридцать первый 40 и тридцать второй 41 конденсаторы, которые первыми выводами параллельно подключены ко второму выводу динамической головки 3 высокочастотного диапазона и вторыми выводами параллельно подключены к входу «минус» 9, а динамическая головка 3 высокочастотного диапазона первым выводом подключена к входу «плюс» 8.

В вышеописанном фильтре акустической системы фильтр нижних частот, предназначенный для динамической головки 1 низкочастотного диапазона, выделяет сигналы с частотами, ниже 400 Гц как сигналы, подаваемые на динамическую головку 1 низкочастотного диапазона, а сигналы с частотами выше 400 Гц не пропускаются фильтром НЧ с первой, второй, третьей и четвертой катушками индуктивности 4, 5, 6 и 7 этого фильтра.

Сигналы среднечастотного диапазона пропускаются фильтром СЧ составленным из двадцати восьми конденсаторов, что позволяет выделять сигналы среднечастотного диапазона для их подачи на динамическую головку 2 среднечастотного диапазона.

Таким образом, на динамическую головку 2 среднечастотного диапазона поступает сигнал, соответствующий только среднечастотному диапазону.

Сигналы высокочастотного диапазонов пропускаются фильтром ВЧ состоящим из четырех параллельных конденсаторов, что позволяет выделять сигналы высокочастотного диапазона для их подачи на динамическую головку 3 высокочастотного диапазона.

Таким образом, на динамическую головку 3 высокочастотного диапазона поступает сигнал, соответствующий только высокочастотному диапазону.

В результате представляется возможность добиться требуемой линейности фазочастотной характеристики фильтра для трехполосной акустической системы при сохранении равномерности его амплитудно-частотной характеристики, что позволяет повысить качество стереоэффекта, уменьшить неточность воспроизведения звука и снизить искажения при воспроизведении различных звуков и таким образом обеспечивается повышение качества воспроизведения различного рода звуков.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в акустических системах бытовой или профессиональной звуковоспроизводящей аппаратуры. Фильтр для трехполосной акустической системы содержит фильтр нижних частот (НЧ), фильтр средних частот (СЧ) и фильтр верхних частот (ВЧ), выходы которых предназначены для подключения соответственно динамических головок низкочастотного, среднечастотного и высокочастотного диапазонов, при этом фильтр нижних частот включает четыре катушки индуктивности, все катушки индуктивности этого фильтра выполнены с одинаковой величиной индуктивности, причем первая, вторая, третья и четвертая катушки индуктивности параллельно подключены первыми выводами к входу «плюс» и вторыми выводами параллельно подключены к первому выводу динамической головки низкочастотного диапазона, которая вторым выводом подключена к входу «минус», фильтр средних частот включает двадцать восемь конденсаторов одинаковой емкости, причем конденсаторы с первого по четвертый параллельно подключены первыми выводами к входу «плюс» и вторыми выводами параллельно подключены к первым выводам конденсаторов с пятого по восьмой, которые вторыми выводами параллельно подключены к первым выводам конденсаторам с девятого по двенадцатый, которые вторыми выводами параллельно подключены к первым выводам конденсаторов с тринадцатого по шестнадцатый, которые вторыми выводами параллельно подключены к первому выводу динамической головки среднечастотного диапазона, а конденсаторы с семнадцатого по двадцатый первыми выводами параллельно подключены к второму выводу динамической головки среднечастотного диапазона, а вторыми выводами параллельно подключены к первым выводам конденсаторов с двадцать первого по двадцать четвертый, которые вторыми выводами параллельно подключены к первым выводам конденсаторов с двадцать пятого по двадцать восьмой, которые вторыми выводами параллельно подключены к входу «минус», а фильтр верхних частот включает четыре конденсатора одинаковой емкости, а именно двадцать девятый, тридцатый, тридцать первый и тридцать второй конденсаторы, которые первыми выводами параллельно подключены ко второму выводу динамической головки высокочастотного диапазона и вторыми выводами параллельно подключены к входу «минус», а динамическая головка высокочастотного диапазона первым выводом подключена к входу «плюс». Технический Результат - повышение линейности фазочастотной характеристики фильтра при сохранении равномерности его амплитудно-частотной характеристики с возможностью получения при фильтрации не искаженный сигнал, что позволяет получить цельную натуральную акустическую картину воспроизведения звука для трехполосной акустической системы. 1 ил.

Фильтр для трехполосной акустической системы, содержащий фильтр нижних частот, фильтр средних частот и фильтр верхних частот, выходы которых предназначены для подключения соответственно динамических головок низкочастотного, среднечастотного и высокочастотного диапазонов, отличающийся тем, что, фильтр нижних частот включает четыре катушки индуктивности, все катушки индуктивности этого фильтра выполнены с одинаковой величиной индуктивности, причем первая, вторая, третья и четвертая катушки индуктивности параллельно подключены первыми выводами к входу «плюс» и вторыми выводами параллельно подключены к первому выводу динамической головки низкочастотного диапазона, которая вторым выводом подключена к входу «минус», фильтр средних частот включает двадцать восемь конденсаторов одинаковой емкости, причем конденсаторы фильтра с первого по четвертый параллельно подключены первыми выводами к входу «плюс» и вторыми выводами параллельно подключены к первым выводам конденсаторов с пятого по восьмой, которые вторыми выводами параллельно подключены к первым выводам конденсаторов с девятого по двенадцатый, которые вторыми выводами параллельно подключены к первым выводам конденсаторов с тринадцатого по шестнадцатый, которые вторыми выводами параллельно подключены к первому выводу динамической головки среднечастотного диапазона, а конденсаторы с семнадцатого по двадцатый первыми выводами параллельно подключены к второму выводу динамической головки среднечастотного диапазона, а вторыми выводами параллельно подключены к первым выводам конденсаторов с двадцать первого по двадцать четвертый, которые вторыми выводами параллельно подключены к первым выводам конденсаторов с двадцать пятого по двадцать восьмой, которые вторыми выводами параллельно подключены к входу «минус», а фильтр верхних частот включает четыре конденсатора одинаковой емкости, а именно двадцать девятый, тридцатый, тридцать первый и тридцать второй конденсаторы, которые первыми выводами параллельно подключены ко второму выводу динамической головки высокочастотного диапазона и вторыми выводами параллельно подключены к входу «минус», а динамическая головка высокочастотного диапазона первым выводом подключена к входу «плюс»