RU2775158C1 - Four-band filter for acoustic system - Google Patents
Four-band filter for acoustic system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2775158C1 RU2775158C1 RU2021131613A RU2021131613A RU2775158C1 RU 2775158 C1 RU2775158 C1 RU 2775158C1 RU 2021131613 A RU2021131613 A RU 2021131613A RU 2021131613 A RU2021131613 A RU 2021131613A RU 2775158 C1 RU2775158 C1 RU 2775158C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- capacitor
- output
- low
- terminal
- frequency
- Prior art date
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 80
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в акустических системах бытовой или профессиональной звуковоспроизводящей аппаратуры.The invention relates to radio engineering and can be used in acoustic systems of household or professional sound reproducing equipment.
Известен четырехполосный фильтр для акустической системы, содержащий 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 заявке WO 81/00947, кл. H04R 3/12, опубл. 02.04.1981, фиг. 3).A four-band filter for an acoustic system is known, containing a low-pass LC filter, a mid-pass LC filter and two parallel high-pass LC filters, the outputs of which are designed to connect dynamic heads of a low-frequency, mid-frequency and two high-frequency ranges (see international application WO 81/00947, cl.
Данный фильтр имеет простую конструкцию, однако не обеспечивает требуемое качество звучания в низкочастотном диапазоне, что связано с тем, что данный фильтр не обеспечивает разделение сигнала по низким частотам при воспроизведении, что ведет к размытости локализации кажущихся источников звука.This filter has a simple design, but does not provide the required sound quality in the low-frequency range, due to the fact that this filter does not provide signal separation at low frequencies during playback, which leads to blurring of the localization of apparent sound sources.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому техническому результату является четырехполосный фильтр для акустической системы, содержащий нижнечастотный фильтр LC-фильтр, нижнесреднечастотный LC-фильтр, среднечастотный LC-фильтр и верхнечастотный LC-фильтр, выходы которых предназначены для подключения динамических головок соответственно низкочастотного, нижнесреднечастотного, среднечастотного и высокочастотного диапазонов см. патент US №10701487, кл. H04R 3/04, опубл. 10.06.2020, фиг. 5).Closest to the invention in terms of technical essence and achieved technical result is a four-band filter for an acoustic system, containing a low-pass filter LC filter, a low-mid-pass LC filter, a mid-pass LC filter and a high-pass LC filter, the outputs of which are designed to connect dynamic heads, respectively, low-frequency, low-mid-frequency, mid-frequency and high-frequency ranges, see US patent No. 10701487, class.
Данный фильтр позволяет повысить точность воспроизведения звука, стабильность технических характеристик и обеспечивает более равномерное распределение нагрузок на каждую динамическую головку. Однако данный фильтр имеет сложную конструкцию с необходимостью использования большого количества конденсаторов и катушек индуктивности, но при этом не обеспечивается необходимая линейность фазо-частотной характеристики.This filter allows you to improve the fidelity of sound reproduction, the stability of technical characteristics and provides a more even distribution of loads on each dynamic head. However, this filter has a complex design with the need to use a large number of capacitors and inductors, but it does not provide the necessary linearity of the phase-frequency response.
Технической проблемой, на решение которой направлено настоящее изобретение, является преодоление вышеуказанных недостатков.The technical problem to be solved by the present invention is to overcome the above disadvantages.
Технический результат, достигаемый в изобретении, заключается в том, что достигается повышение линейности фазочастотной характеристики фильтра при сохранении равномерности его амплитудно-частотной характеристики и упрощении конструкции четырехполосного фильтра для акустической системы.The technical result achieved in the invention lies in the fact that an increase in the linearity of the phase-frequency characteristic of the filter is achieved while maintaining the uniformity of its amplitude-frequency characteristic and simplifying the design of a four-band filter for an acoustic system.
Указанная техническая проблема решается, а технический результат достигается за счет того, что фильтр для акустической системы четырехполосный содержит нижнечастотный LC-фильтр, нижнесреднечастотный LC-фильтр, среднечастотный фильтр и верхнечастотный LC-фильтр, выходы которых предназначены для подключения динамических головок соответственно низкочастотного, нижнесреднечастотного, среднечастотного и высокочастотного диапазонов, при этом первый вход четырехполосного фильтра подключен к первому выводу первого конденсатора и первому выводу первой катушки индуктивности, последняя вторым выводом подключена к первому выводу динамической головки нижнесреднечастотного диапазона, первому выводу динамической головки низкочастотного диапазона и первому выводу второго конденсатора, второй вывод первого конденсатора подключен к первому выводу третьего конденсатора, первому выводу второй катушки индуктивности и второму выводу динамической головки нижнесреднечастотного диапазона, второй конденсатор вторым выводом подключен к первому выводу четвертого конденсатора, первому выводу третьей катушки индуктивности и второму выводу динамической головки низкочастотного диапазона, второй вывод четвертого конденсатора подключен к первому выводу динамической головки среднечастотного диапазона, которая вторым выводом подключена к первому выводу пятого конденсатора и к первому выводу шестого конденсатора, второй вывод второй катушки индуктивности подключен к второму выводу третьей катушки индуктивности, второму выводу пятого конденсатора и к второму входу четырехполосного фильтра, шестой конденсатор вторым выводом подключен к первому выводу динамической головки высокочастотного диапазона, которая вторым выводом подключена к второму выводу третьего конденсатора, при этом первая, вторая и третья катушки индуктивности имеют равную величина индуктивности, первый, четвертый и пятый конденсаторы имеют равную величину емкости, а емкость третьего конденсатора равна емкости шестого конденсатора.The specified technical problem is solved, and the technical result is achieved due to the fact that the filter for a four-band speaker system contains a low-pass LC filter, a low-mid-frequency LC filter, a mid-frequency filter and a high-frequency LC filter, the outputs of which are designed to connect dynamic heads, respectively, low-frequency, low-mid-frequency, mid-frequency and high-frequency ranges, while the first input of the four-band filter is connected to the first output of the first capacitor and the first output of the first inductor, the latter is connected by the second output to the first output of the dynamic head of the lower-mid-frequency range, the first output of the dynamic head of the low-frequency range and the first output of the second capacitor, the second output of the first capacitor is connected to the first terminal of the third capacitor, the first terminal of the second inductor and the second terminal of the dynamic low-midrange head, the second capacitor is the second terminal is connected to the first terminal of the fourth capacitor, the first terminal of the third inductor and the second terminal of the low-frequency dynamic head, the second terminal of the fourth capacitor is connected to the first terminal of the midrange dynamic head, which is connected by the second terminal to the first terminal of the fifth capacitor and to the first terminal of the sixth capacitor , the second terminal of the second inductor is connected to the second terminal of the third inductor, the second terminal of the fifth capacitor and to the second input of the four-band filter, the sixth capacitor is connected by the second terminal to the first terminal of the dynamic head of the high-frequency range, which is connected by the second terminal to the second terminal of the third capacitor, while the first, second, and third inductors have the same inductance, the first, fourth, and fifth capacitors have the same capacitance, and the third capacitor has the same capacitance as the sixth capacitor.
В результате достигается повышение линейности фазочастотной характеристики фильтра при сохранении равномерности его амплитудно-частотной характеристики, обеспечивая требуемое разделение (АЧХ) и согласование (ФЧХ) динамических головок.As a result, an increase in the linearity of the phase-frequency characteristic of the filter is achieved while maintaining the uniformity of its amplitude-frequency characteristic, providing the required separation (AFC) and matching (PFC) of dynamic heads.
Данный фильтр 4-хполосный имеет комбинированную последовательно параллельную LC цепь, где выделяется амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) и фазируется фазочастотная характеристика (ФЧХ) по диапазонам низких частот (НЧ), нижнесредних частот (НСЧ), средних частот (СЧ) и высоких частот (ВЧ). При этом сумма выделенных сигналов равна входному сигналу по напряжению.This 4-band filter has a combined series-parallel LC circuit, where the amplitude-frequency characteristic (AFC) is distinguished and the phase-frequency characteristic (PFC) is phased in the ranges of low frequencies (LF), low-mid frequencies (LF), medium frequencies (MF) and high frequencies (HF). In this case, the sum of the selected signals is equal to the input voltage signal.
Фильтр четырехполосный включает последовательную цепь НСЧ - ВЧ и последовательную цепь НЧ - СЧ. Данные цепи взаимозависимые, сигнал на динамическую головку СЧ проходит через динамическую головку НСЧ и так же им воспроизводится. Динамические головки НЧ и НСЧ имеют общую катушку L1. Динамические головки ВЧ и СЧ имеют общий проходной конденсатор С2.The four-band filter includes a series circuit LF - HF and a series circuit LF - MF. These circuits are interdependent, the signal to the dynamic head of the midrange passes through the dynamic head of the low frequency and is also reproduced by it. The bass and bass drivers have a common coil L1. The dynamic heads of the treble and midrange have a common pass capacitor C2.
Данное решение позволяет расширить частотный диапазон (АЧХ) системы и добиться фазовой согласованности (ФЧХ).This solution allows you to expand the frequency range (AFC) of the system and achieve phase consistency (PFC).
В результате первый конденсатор LC-фильтра нижних частот является проходным для ВЧ на динамическую головку высокочастотного диапазона, а так же шунтирует динамические головки, соответственно, НСЧ, НЧ и СЧ.As a result, the first capacitor of the low-pass LC filter is pass-through for HF to the dynamic head of the high-frequency range, and also shunts the dynamic heads, respectively, LF, LF and MF.
Шестой и третий конденсаторы LC-фильтра верхних частот являются проходными для ВЧ и шунтируют НЧ, НСЧ и СЧ.The sixth and third capacitors of the LC high-pass filter are pass-through for high frequencies and bypass the low, low and mid frequencies.
Первая катушка индуктивности LC-фильтра верхних частот является проходной для НЧ, НСЧ и СЧ и шунтирующей для ВЧ.The first inductor of the LC high-pass filter is a pass-through for LF, LF and MF and a shunt for HF.
Четвертый конденсатор частотного фильтра средних частот является проходным для СЧ и шунтирующим для ВЧ, НЧ и НСЧ.The fourth capacitor of the mid-range frequency filter is a pass-through for the midrange and a shunt for the high-frequency, low-frequency and low-frequency frequencies.
Вторая катушка индуктивности LC-фильтра являются проходной для НСЧ и шунтирующей НЧ, а третья катушка индуктивности LC-фильтра нижних частот является проходной для НЧ и шунтирующей НСЧ и СЧ, а пятый конденсатор является проходным для ВЧ и СЧ.The second inductor of the LC filter is pass-through for LF and shunt LF, and the third inductor of the LC low-pass filter is pass-through for LF and shunt LF and MF, and the fifth capacitor is pass-through for HF and MF.
При этом величина индуктивности первой, второй и третьей катушек индуктивности имеют равную величину индуктивности (L1=L2=L3).In this case, the inductance value of the first, second and third inductors have an equal inductance value (L1=L2=L3).
Первый, четвертый и пятый конденсаторы имеют равную величину емкости (С1=С4=С5), а емкость третьего конденсатора равна емкости шестого конденсатора (С3=С6).The first, fourth and fifth capacitors have an equal capacitance value (C1=C4=C5), and the capacitance of the third capacitor is equal to the capacitance of the sixth capacitor (C3=C6).
Это повышает отдачу по диапазону и согласованность работы динамических головок.This improves the range response and consistency of the dynamic heads.
Таким образом на динамическую головку среднечастотного диапазона (СЧ) сигнал отфильтровывается вторым, четвертым и пятым конденсаторами, а динамическая головка нижнесреднечастотного диапазона (НСЧ), одновременно воспроизводит СЧ сигнал.Thus, the second, fourth and fifth capacitors filter the signal to the dynamic head of the mid-frequency range (MF), and the dynamic head of the lower-mid-frequency range (LF) simultaneously reproduces the MF signal.
Динамическая головка высокочастотного диапазона (ВЧ) включена последовательно с симметричной фильтрацией третьим и шестым конденсаторами (С3=С6).The dynamic head of the high-frequency range (HF) is connected in series with symmetrical filtering by the third and sixth capacitors (C3=C6).
Также динамические головки одна низкочастотного диапазона (НЧ) и вторая низкосреднечастотного диапазона (НСЧ) при равной величине индуктивности катушек индуктивности (L1=L2=L3) создают общую гармонию (качество) воспроизведения во всем диапазоне низких частот и нижней части диапазона средних частот.Also, the dynamic heads one of the low-frequency range (LF) and the second of the low-mid-frequency range (LF) with an equal value of the inductance of the inductors (L1=L2=L3) create an overall harmony (quality) of reproduction in the entire low-frequency range and the lower part of the mid-frequency range.
Таким образом, вышеописанный фильтр для акустических систем четырехполосный является универсальным для любых акустических систем (автомобильных, бытовых, концертных и тому подобных акустических систем.Thus, the four-band speaker filter described above is universal for any speaker systems (car, home, concert, and similar speakers.
На чертеже представлена принципиальная схема фильтра для четырехполосной акустической системы.The drawing shows a schematic diagram of a filter for a four-way speaker system.
Фильтр четырехполосный для акустической системы содержит нижнечастотный LC-фильтр, нижнесреднечастотный LC-фильтр, среднечастотный фильтр, верхнечастотный LC-фильтр, выходы которых предназначены для подключения динамических головок, соответственно, низкочастотного, нижнесреднечастотного, среднечастотного и высокочастотного диапазонов.A four-band filter for an acoustic system contains a low-pass LC filter, a low-mid-pass LC filter, a mid-pass filter, a high-pass LC filter, the outputs of which are designed to connect dynamic heads, respectively, low-frequency, low-mid-frequency, mid-frequency and high-frequency ranges.
Первый вход 1 фильтра четырехполосного подключен к первому выводу первого конденсатора 2 и первому выводу первой катушки индуктивности 3, последняя вторым выводом подключена к первому выводу динамической головки 4 нижнесреднечастотного диапазона, первому выводу динамической головки 5 низкочастотного диапазона и первому выводу второго конденсатора 6, второй вывод первого конденсатора 2 подключен к первому выводу третьего конденсатора 7, первому выводу второй катушки индуктивности 8 и второму выводу динамической головки 4 нижнесреднечастотного диапазона, второй конденсатор 6 вторым выводом подключен к первому выводу четвертого конденсатора 9, первому выводу третьей катушки индуктивности 10 и второму выводу динамической головки 5 низкочастотного диапазона, второй вывод четвертого конденсатора 9 подключен к первому выводу динамической головки 11 среднечастотного диапазона, которая вторым выводом подключена к первому выводу пятого конденсатора 12 и к первому выводу шестого конденсатора 13.The
Второй вывод второй катушки индуктивности 8 подключен к второму выводу третьей катушки индуктивности 10, второму выводу пятого конденсатора 12 и к второму входу 14 четырехполосного фильтра.The second output of the
Шестой конденсатор 13 вторым выводом подключен к первому выводу динамической головки 15 высокочастотного диапазона, которая вторым выводом подключена к второму выводу третьего конденсатора 7.The
Первая 3, вторая 8 и третья 10 катушки индуктивности имеют равную величину индуктивности.The first 3, the second 8 and the third 10 inductors have an equal inductance value.
Первый 2, четвертый 9 и пятый 12 конденсаторы имеют равную величину емкости, а емкость третьего конденсатора 7 равна емкости шестого конденсатора 13.The first 2, fourth 9 and fifth 12 capacitors have an equal capacitance, and the capacitance of the
В вышеописанном фильтре LC-фильтр нижних частот, предназначенный для динамической головки 5 низкочастотного диапазона, выделяет сигналы с частотами, ниже 400 Гц как сигналы, подаваемые на динамическую головку 5 низкочастотного диапазона, а сигналы с частотами выше 400 Гц, как описано выше не пропускаются этим фильтром. Для этого низкочастотный сигнал проходит через первую катушку индуктивности 3, динамическую головку 5 нижнечастотного диапазона и третью катушку индуктивности 10. Сигналы низкочастотного диапазона шунтируются первым конденсатором 2.In the above-described filter, the LC low-pass filter for the low-
LC-фильтр верхних частот, предназначенный для динамической головки 15 высокочастотного диапазона, выделяет сигналы с частотами выше 5-6 кГц как сигналы для динамической головки 15 для чего высокочастотный сигнал проходит через первый конденсатор 2, третий конденсатор 7, динамическую головку 15 высокочастотного диапазона и шестой конденсатор 13 и далее через пятый конденсатор 12. Сигналы с частотами ниже 5-6 кГц не пропускаются этим фильтром. Сигналы высокочастотного диапазона шунтируются первой катушкой индуктивности 3.The LC high-pass filter for the high-
Суммарный диапазон сигналов, которые подавляются LC-фильтрами нижних и верхних частот («расширенный среднечастотный диапазон»), шире рабочей полосы частот, которая может качественно воспроизводится динамической головкой 11 среднечастотного диапазона. Для этого нижняя часть среднечастотного диапазона в сумме со среднечастотным диапазоном воспроизводится динамической головкой 4 нижнесреднечастотного диапазона, что позволяет пропускать через нее среднечастотный диапазон и в тоже время посредством второй катушки индуктивности 8 шунтировать низкочастотный и высокочастотный диапазоны. «Расширенный» среднечастотный сигнал, который не воспроизводится динамическими головками 5 и 15 проходит через первую катушку индуктивности 3, динамическую головку 4 нижнесреднечастотного диапазона и вторую катушку индуктивности 8, шунтирующую низкочастотный сигнал. В тоже время «расширенный» среднечастотный сигнал проходит после первой катушки индуктивности 3 и далее через второй конденсатор 6, шунтирующий низкочастотный сигнал, четвертый конденсатор 9, шунтирующий нижнюю часть «расширенного» среднечастотного диапазона, динамическую головку 11 среднечастотного диапазона и затем проходит к второму входу 14 через пятый конденсатор 12, при этом пятый конденсатор 12 шунтирует низкочастотный сигнал. Таким образом, на динамическую головку 11 среднечастотного диапазона поступает сигнал, соответствующий среднечастотному диапазону.The total range of signals that are suppressed by the low-pass and high-pass LC filters ("extended midrange") is wider than the operating frequency band that can be reproduced qualitatively by the midrange
В результате, линейность фазочастотной характеристики четырехполосного 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 четырехполосной акустической системой.As a result, the linearity of the phase-frequency characteristic of a four-band filter, while maintaining the uniformity of its amplitude-frequency response, makes it possible to improve the quality of the stereo effect, reduce the inaccuracy in the perception of the position of sound sources and reduce distortion when playing various sounds, which as a result improves the quality of reproduction of various kinds of sounds by the above-described four-band acoustic system.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2775158C1 true RU2775158C1 (en) | 2022-06-28 |
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2787315C1 (en) * | 2022-07-18 | 2023-01-09 | Александр Петрович Каратунов | Acoustic system filter |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2431554B2 (en) * | 1974-07-01 | 1978-08-17 | Rudolf A. 6382 Friedrichsdorf Goebel | Circuit arrangement for loudspeaker combinations |
US4503553A (en) * | 1983-06-03 | 1985-03-05 | Dbx, Inc. | Loudspeaker system |
GB2159017B (en) * | 1984-05-15 | 1988-04-20 | Rg Dynamics Inc | Ultra high resolution loudspeaker system |
US4771466A (en) * | 1983-10-07 | 1988-09-13 | Modafferi Acoustical Systems, Ltd. | Multidriver loudspeaker apparatus with improved crossover filter circuits |
US5533135A (en) * | 1995-04-10 | 1996-07-02 | Gary; Phillip A. | Crossover system |
US20150312693A1 (en) * | 2014-04-23 | 2015-10-29 | William E. Collins | Phase-unified loudspeakers: series crossovers |
US10701487B1 (en) * | 2019-06-25 | 2020-06-30 | Richard Modafferi | Crossover for multi-driver loudspeakers |
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2431554B2 (en) * | 1974-07-01 | 1978-08-17 | Rudolf A. 6382 Friedrichsdorf Goebel | Circuit arrangement for loudspeaker combinations |
US4503553A (en) * | 1983-06-03 | 1985-03-05 | Dbx, Inc. | Loudspeaker system |
US4771466A (en) * | 1983-10-07 | 1988-09-13 | Modafferi Acoustical Systems, Ltd. | Multidriver loudspeaker apparatus with improved crossover filter circuits |
GB2159017B (en) * | 1984-05-15 | 1988-04-20 | Rg Dynamics Inc | Ultra high resolution loudspeaker system |
US5533135A (en) * | 1995-04-10 | 1996-07-02 | Gary; Phillip A. | Crossover system |
US20150312693A1 (en) * | 2014-04-23 | 2015-10-29 | William E. Collins | Phase-unified loudspeakers: series crossovers |
US10701487B1 (en) * | 2019-06-25 | 2020-06-30 | Richard Modafferi | Crossover for multi-driver loudspeakers |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2787315C1 (en) * | 2022-07-18 | 2023-01-09 | Александр Петрович Каратунов | Acoustic system filter |
RU2801065C1 (en) * | 2022-10-05 | 2023-08-01 | Александр Петрович Каратунов | Speaker system device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4243021B2 (en) | Crossover network without capacitors for electroacoustic speakers | |
JP5445574B2 (en) | Channel divider, audio reproduction system including the same, and method for setting channel divider crossover frequency | |
US7778427B2 (en) | Phase compensation techniques to adjust for speaker deficiencies | |
US10701487B1 (en) | Crossover for multi-driver loudspeakers | |
RU2702417C1 (en) | Filter for three-band acoustic system | |
JP6015146B2 (en) | Channel divider and audio playback system including the same | |
EP2590434A1 (en) | Filter circuit | |
RU2775158C1 (en) | Four-band filter for acoustic system | |
JP2014154956A (en) | Channel divider, voice reproduction system including the same, and method for setting cross-over frequency | |
RU2773625C1 (en) | 4-band speaker filter | |
RU2801065C1 (en) | Speaker system device | |
RU2792582C1 (en) | Speaker system device | |
RU2764212C1 (en) | Filter for multi-way speaker system | |
RU2787315C1 (en) | Acoustic system filter | |
RU2762523C1 (en) | Filter for 3-way acoustic system | |
RU2763686C1 (en) | Filter for 3-way speaker system | |
RU2762042C1 (en) | Filter for three-way speaker system | |
CN108540905B (en) | Frequency divider circuit and frequency divider | |
RU2795676C1 (en) | Speaker filter | |
RU2780955C1 (en) | Acoustic system filter | |
US6775385B1 (en) | Loudspeaker frequency distribution and adjusting circuit | |
RU2799663C1 (en) | Filter for multi-band speaker system | |
RU208669U1 (en) | Sequential mid/high filter for car audio systems | |
JP6102360B2 (en) | Channel divider and audio playback system including the same | |
RU208298U1 (en) | Serial mid-range, high-pass filter for car speaker systems |