扬声器设计者仍可以在辅助电路不恰当地应用到分频器中的情况下，将成瓣引入扬声器的VPR中。因此，必须注意减少这种成瓣。因此建议，如果给定辅助电路例如凹口滤波器被应用于RHS驱动器，那么将同一个辅助电路应用于同一个LHS驱动器。可能的例外包括Zobel电路、扭转器电路以及(偶尔)BSC电路。例如，如果分路电容器几乎等于Cz，那么可以如前所述消除Zobel。如果扭转器电路被应用于给定的Vx，那么需要更加注意的是，用于RHS和LHS的这个V x几乎相等。
[0142]具有无源分频器的三声道至N声道相统一扬声器
[0143]图22和23展示了现有技术中的分别用于三声道扬声器的I阶和2阶电子分频器网络。在具有较高偶数阶数的驱动器的三声道扬声器中，未滤波的中音喇叭典型地使高的频率以12dB/倍频程滚降，但典型地使低的频率以6dB/倍频程滚降。以上为任何驱动器的滚降特征，分别用于高频率和低频率的单独滤波器被应用于该驱动器。在图22中，在用于三声道扬声器104的I阶电子分频器中，串联连接到50的第一电感器是43并且串联连接到60的第一电容器是44。此外，串联连接到中音喇叭90的第一电感器是78并且串联连接到90的第一电容器是79，以将带通滤波器应用于90。RHS分频器电路与LHS分频器电路相同。在图23中，串联连接到50的第一电感器是45并且并联连接到50的第一电容器是46。串联连接到中音喇叭90的第一电感器是91并且并联连接到90的第一电容器是92。串联连接到90的第一电容器是93并且并联连接到90的第一电感器是94。总之，在用于三声道扬声器105的2阶电子分频器中，串联连接到60的第一电容器是47并且并联连接到60的第一电感器是48。在图23中，RHS分频器电路与LHS分频器电路也相同。
[0144]图24展示了根据现有技术的用于三声道扬声器的有效三阶分频器网络。因此，电感器43与低音喇叭50串联连接；电感器78和电容器93与中音喇叭90串联连接，该中音喇叭还并联连接有电感器94 ;并且电容器47与高音喇叭60串联连接，该高音喇叭还具有电感器48与其并联连接。这构成用于三声道扬声器206的对称有效三阶分频器:即，I阶滤波器已被应用于低音喇叭，而2阶滤波器已被应用于高音喇叭。此外，已将I阶滤波器应用于中音喇叭以使高的频率滚降，并且已将2阶滤波器应用于中音喇叭以使低的频率衰减。重复一下，图22因此示出连接到低音喇叭50的第一串联电感器43。串联连接到中音喇叭90的第一电感器是78，串联连接到90的第一电容器是93并且并联连接到90的第一电感器是94。为使206完整，串联连接到高音喇叭60的第一电容器是47并且并联连接到60的第一电感器是48。RHS分频器电路与LHS分频器电路相同。
[0145]图25展示了根据本发明的第十四可替代实施方案的用于三声道扬声器的相统一有效三阶分频器网络。右声道具有与图24相同的分频器电路，但用于左声道的分频器电路不同。因此，第一串联电感器45连接到低音喇叭70并且该低音喇叭连接有第一并联电容器46。串联连接到中音喇叭95的第一电感器是91，串联连接到95的第一电容器是79并且并联连接到95的第一电容器是92。串联连接到高音喇叭80的第一电容器是44。这构成用于三声道扬声器207的非对称有效三阶分频器。2阶滤波器已被应用于低音喇叭，而1阶滤波器已被应用于高音喇叭。此外，已将2阶滤波器应用于中音喇叭以使高的频率滚降，并且已将I阶滤波器应用于中音喇叭以使高的频率衰减。对于RHS扬声器，图25示出连接到低音喇叭50的第一串联电感器43。串联连接到90的第一电感器是78，串联连接到90的第一电容器是93并且并联连接到90的第一电感器是94。为使用于三声道扬声器206的对称有效三阶分频器完整，串联连接到60的第一电容器是47并且并联连接到60的第一电感器是48。
[0146]将Zobel电路应用于低音喇叭和中音喇叭通常改进了相统一的效率，并提供了根据本发明的第十五可替代实施方案(图26)。中音喇叭的音圈电感和DC电阻不同于低音量喇叭的音圈电感和DC电阻，以使得形成中音喇叭Zobel电路67的电容器Czm和电阻器R zm的值典型地不同于Cz和Rz。电容器Czn^P电阻器R ?串联连接以形成67，其与中音喇叭90并联连接并且类似地连接到中音喇叭95。
[0147]图27表明，如果用于LHS中音喇叭的Zobel电容器和分路电容器的值类似，那么可以省略Zobel电容器，以提供本发明的第十六可替代实施方案。本发明的第十七可替代实施方案还包括电路短路，并且图28表明，如果用于RHS中音喇叭的Zobel电容器和串联电容器被调整为类似的频率，那么通常可以省略串联电感器。可以调节应用于先前实施方案的电路短路和辅助电路并且将它们应用于第十五、第十六或第十七可替代实施方案，以开发更多的可替代实施方案，包括变化的高音喇机极性。戴维南(Thevenin)等效物适用。先前的想法和附图还应当使得能够开发和修改根据本发明的前述实施方案的用于双声道、三声道、四声道、五声道等声道数的扬声器的有效三阶、四阶、五阶、六阶等阶数的分频器网络。
[0148]有时，只需要将本技术应用于具有超过两个驱动器的扬声器系统的一个分频器频率以相当大地改进再现。图29-31在三声道系统中演示了这个概念。在图29中，使低音喇叭至中音喇叭滤波器相统一，但不使中音喇叭至高音喇叭滤波器相统一，以形成本发明的第十八可替代实施方案。因此对于RHS扬声器来说，第一串联电感器43连接到低音喇叭50。串联连接到90的第一电感器是78，串联连接到90的第一电容器是93并且并联连接到90的第一电感器是94。串联连接到60的第一电容器是44，完全用于在三声道扬声器中的两个驱动器208之间形成对称有效三阶分频器。表示208用于使图29-31与仅展示双声道扬声器的200区分开。类似地，表示209用于使图29-31与201区分开。在左声道中，连接到低音喇叭70的第一串联电感器是45并且并联连接到70的第一电容器是46。串联连接到95的第一电感器是78并且串联连接到95的第一电容器是79。串联连接到80的第一电容器是44，完全用于在三声道扬声器中在两个驱动器209之间形成非对称有效三阶分频器。因此，图29中的低音喇叭与中音喇叭之间的分频器频率还可被称为“相统一频率”。对于除相统一频率之外的分频器频率，还建议一阶电子滤波器，以使麻烦的相位效应最小化。在图29-31中，在中音喇叭与高音喇叭之间应用一阶电子滤波器。虽然I阶电子滤波器不是必要的，但它们可以减少偶数阶数的分频器遇到的成瓣。
[0149]图30和31实施前述阻抗补偿电路和具有这种简化的组合以提供本发明的其他可替代实施方案。例如，第十九可替代实施方案将61应用于RHS低音喇叭，而不应用于LHS低音喇叭，该LHS低音喇叭省略了 61，因为分路电容器和Zobel电容器的值类似(图30)。此夕卜，第二十可替代实施方案将67应用于每个中音喇叭(图31)。可以将上述短路和辅助电路应用于第十九和第二十可替代实施方案以开发更多的可替代实施方案。在将本技术如所预期应用于在约500Hz至2000Hz范围内的分频器频率时，多个分频器频率中的仅一个分频器频率的相统一更加有效，因为这些分频器频率是其中挡板步典型地形成的频率。在较低的频率下，扬声器输出基本上是全方向的。然而，当挡板步开始时，扬声器输出变得局限于位于扬声器前面的半球形并且显示成瓣行为。这个原理可以扩展到具有较高分频器阶数、三个或更多个驱动器以及大于一个相统一频率的扬声器。
[0150]以音频频谱的频率极值执行的驱动器在扬声器系统中展现出几乎理想的极坐标响应。因此，当在具有超过两个驱动器的扬声器系统中仅应用于一个分频器点时，本发明改进了再现。挡板步将显著的成瓣引入驱动器的显示了挡板步的极坐标响应中。然而，在扬声器中，低音喇叭具有远低于挡板步的几乎完美的极坐标响应并且高音喇叭具有从挡板步移除很远的对最上面两个倍频程的几乎完美的极坐标响应。因此，尽管如此，用于从Vb远远移除的低音喇叭或高音喇叭的具有V {的N声道扬声器会使再现相统一并且相统一技术被应用于最接近Vb的V χ0
[0151]如果不同的有效分频器阶数两者都是奇数或两者都是偶数，那么这些阶数将在一定程度上相统一。此外，即使右侧扬声器和左侧扬声器具有不同数量的驱动器，这种关系也可以保持。例如，有效五阶双声道RHS系统(来自图21的RHS)将利用有效三阶LHS系统(来自图26的LHS)在一定程度上相统一。实际上，有效五阶双声道RHS系统(来自图21的RHS)将利用有效三阶LHS系统在一定程度上相统一，其中仅仅中音喇叭至低音喇叭分频器根据本技术进行配置(来自图30的LHS)。因此可以设计有效四阶、五阶、六阶等阶数的三声道系统以及前述系统的四声道、五声道、六声道等声道数的型式，以产生其他可替代实施方案，尤其考虑到了辅助电路的加入和电路短路的结合。
[0152]具有无源分频器的2.5声道至N.5声道相统一扬声器
[0153]图32示出本发明的第二十一可替代实施方案的电路示意图:即，用于2.5声道扬声器系统的相统一有效三阶分频器。因此，用于右声道的2.5声道扬声器具有并联连接的低音喇叭50、中低音喇叭51和高音喇叭60并且用于左声道的2.5声道扬声器具有也并联连接的低音喇叭70、中低音喇叭71和高音喇叭80。低音喇叭和中低音喇叭通常是相同的驱动器。然而，在2.5声道扬声器中，通常使高音喇叭分频到中低音喇叭，其中低音喇叭以较低的频率滚降以提供低音增强并且校正挡板步。因此，在本发明的第二十一可替代实施方案中，低音喇叭表示用于低音喇叭上的低通滤波器，而中音喇叭表示用于中低音喇叭上的低通滤波器。因此对于RHS扬声器来说，第一串联电感器43连接到低音喇叭50。与中低音喇叭51串联连接的第一电感器是78。串联连接到60的第一电容器是47并且并联连接到60的第一电感器是48。这构成根据现有技术的在2.5声道扬声器中的中低音喇叭与高音喇叭210之间的对称有效三阶分频器:即，I阶滤波器已被应用于中低音喇叭，而2阶滤波器已被应用于高音喇叭。此外，第一串联电感器43连接到低音喇叭70。串联连接到中低音喇叭71的第一电感器是91并且并联连接到71的第一电容器是92。串联连接到80的第一电容器是44。这构成在2.5声道扬声器中的中低音喇叭与高音喇叭211之间的非对称有效三阶分频器。2阶滤波器已别应用于左侧中低音喇叭，而1阶滤波器已被应用于左侧高音喇叭。计算电容器值和电感器值，如通过等式(3)-(6)给出。如果如图32和33所示使用了 1阶滤波器，那么低音喇叭分频器频率比挡板步频率低约2.5倍频程。针对中低音喇叭可以选择不同的分频器阶数，以使得不同的分频器阶数和频率更适用于低音喇叭。例如，如果使用了 2阶电子滤波器，那么低音喇叭分频器频率比Vb低约1.5倍频程。简而言之，可将滤波器应用于每个低音喇叭，以使得在相统一频率下，用于给定声道的低音喇叭的输出比用于该声道的中低音喇叭的输出低约12dB。对于如前所述的2.5声道系统来说，可以将电路短路和辅助电路应用于本发明的第二十一和第二可替代实施方案以开发更多的可替代实施方案；这包括戴维南(Thevenin)等效物和变化的高音喇叭极性。例如，虽然中低音喇叭68上的Zobel电路通常是形成本发明的第二十二可替代实施方案所需的全部，但可以将Zobel应用于所有驱动器(图33)。这里，虽然这个Zobel与61相同，但为了清楚起见，列举应用于中低音喇口八68的Zobel电路。
[0154]2.5声道扬声器的概念可以扩展到其他设计。例如，相反，2.5声道扬声器可以具有两个高音喇叭和一个低音喇叭。在该设计中，将这些高音喇叭中的一个安装在前挡板如同低音喇叭上，这典型地通过将第二高音喇叭安装在后挡板上来实现。第二高音喇叭被称为“后射”并且具有从扬声器后面的壁向前反射出的输出以改进扬声器的整体扩散。2.5声道扬声器的前述概念可适用于后射2.5声道扬声器。例如，该2.5声道扬声器中的低音喇叭的滤波器频率显著低于中低音喇叭的滤波器频率。低音喇叭并不经历挡板步并且因此未能影响相统一。相比之下，后射高音喇叭的滤波器频率典型地显著高于安装在前挡板上的高音喇叭的滤波器频率。后射高音喇叭因此未能影响相统一。
[0155]虽然现代化高音喇叭通常显示良好的扩散性，但后射2.5声道扬声器因为驱动器输出随着频率变得越来越定向而改进了扩散性。因此，现代化高音喇叭的扩散性可能需要增大仅仅最高的两个音频倍频程即5000Hz及以上。因此，后射高音喇叭的滤波器频率典型地为5000Hz及以上，大大高于vb。这些关系意味着以仅仅一个vji 3声道扬声器相统一提供了利用后射高音喇叭使2.5声道扬声器相统一所需的概念。在后一种情况下，仅仅使安装在挡板前面的高音喇叭与低音喇叭之间的分频器相统一。
[0156]因此可以设计有效四阶、五阶、六阶等阶数的2.5声道扬声器以及3.5声道、4.5声道、5.5声道等声道数的扬声器来产生其他的可替代实施方案。请注意，对于高于2.5声道的每个d’ Appolito配置，可以得到多种排列，并且本技术可以适用于这些排列。例如，3.5声道扬声器具有至少三种排列。在一种排列中，中低音喇B八和低音喇机位于高音喇机和中音喇叭上面和下面以形成WTMW配置。在另一种排列中，中低音喇叭和中音喇叭位于高音喇口八上方，并且低音喇B八和中音喇机位于高音喇机下方以形成WMTMW配置。在另一种排列中，中音喇叭位于高音喇叭上方，并且低音喇叭和中音喇叭位于高音喇叭下方以形成MTMW配置。给定的排列典型地被选择成使d’ Appolito配置和常规分频器的约束内的成瓣结构最优化，这是取决于分频器频率、机柜几何形状、尺寸等的方法。中音喇叭可以显示挡板步而不是低音喇叭或中低音喇叭，该低音喇叭或中低音喇叭是更加典型的。因此，该方法的示例是扬声器设计，其中中音喇叭的带通为200Hz至2000Hz，并且中音喇叭显示了挡板步。
[0157]具有优选或数字分频器或具有其与无源分频器的组合的双声道相统一扬声器
[0158]有源分频器电路通常包含与它们的无源相对物相比更多的元件。在下面的附图中，为清楚起见，省略通常发现于有源分频器电路中的功率放大器与实际滤波器之间的任选的均衡电路或延迟电路。同样省略了功率放大器和增益/灵敏度控制匹配。此外，图34-37使用矩形而不是先前附图中所使用的更常规的符号来展示电阻器。用于确定Rk和Ck(其分别是2阶电子有源分频器的高通滤波器中所使用的第k电阻器和电容器的值)的Butterworth 等式为
[0159]Ck= 1/(2 JT Rk Vf V 2) (7)。
[0160]图34、35和37并不使用这个高通滤波器，但相反使用使得阻尼增大的Linkwitz-Riley高通滤波器。图34-37中所使用的电容器和电阻器的值可以变化以改变V f以及(此外)阻尼量。因为现有技术中的无源I阶、2阶和3阶电子分频器先前已分别在图1-3中进行了展示，因此对现有技术中的有源分频器的详细描述将跳过前面以展示在现有技术与本技术中的有效三阶和四阶分频器。图34示出根据现有技术212的对称有源有效三阶分频器。I阶滤波器被应用于低音喇叭，而2阶滤波器被应用于高音喇叭。因此，有源I阶电子低通滤波器串联连接到低音喇叭50。为使RHS分频器完整，Sallen-Key配置(其受欢迎50多年)实施有源2阶电子滤波器。Sallen-Key配置中的高通滤波器串联连接到高音喇叭60。如果该配置中的这两个电阻器是相等的，那么该配置形成等式(7)所展示的Butterworth高通滤波器。在图34中，用于右声道的分频器电路和用于左声道的分频器电路是相同的。
[0161]图35示出呈现本发明的第二十三可替代实施方案的有源有效三阶分频器。因此，用于RHS声道的分频器电路是用于双声道扬声器212的有源对称有效三阶分频器并且与图34相同。用于双声道扬声器213的有源非对称有效三阶分频器不同并且用于LHS声道。因此，2阶滤波器被应用于LHS低音喇叭，而1阶滤波器被应用于LHS高音喇叭。例如，Sallen-Key配置中的低通滤波器串联连接到低音喇叭70。此外，有源I阶电子高通滤波器串联连接到高音喇叭80。
[0162]在选择了分频器频率后，用于I阶滤波器的Butterworth等式确定分频器组件RpC^RdPC4的值。因此，可以加入连续的段以增大有源分频器网络的阶数。例如，连续的2阶Sallen-Key低通滤波器或高通滤波器可以串联连接以分别形成更高偶数阶数的电子低通滤波器或高通滤波器。这在本文没有进行演示，其中图35中的用于高音喇叭80上的I阶高通滤波器连续连接三次以形成图36中的高音喇叭60和80上的3阶高通滤波器，图36展示了用于现有技术中的双声道扬声器214的有源对称有效四阶分频器。2阶滤波器被应用于低音喇叭，而3阶滤波器被应用于高音喇叭。Sallen-Key配置中的低通滤波器串联连接到低音喇叭50和70以使该分频器完整。
[0163]图37示出根据本发明的第二十四可替代实施方案的呈现为具有有源电路的有效四阶分频器。RHS声道不同于图36，以使得图34中的连接到低音喇叭50的I阶滤波器连续地连接三次以形成图37中的串联连接到低音喇叭50的3阶滤波器。为使RHS分频器完整，使Sallen-Key配置中的高通滤波器串联连接到高音喇叭60。因此，形成用于双声道扬声器215的有源非对称有效四阶分频器。3阶滤波器被应用于低音喇叭，而2阶滤波器被应用于高音喇叭。用于LHS声道的分频器电路是用于双声道扬声器214的有源对称有效四阶分频器并且与图36相同。
[0164]有源分频器网络缺乏具有驱动器反应性的很多问题，包括它们的无源对应物所具有的高音喇叭振铃和不稳定的低音喇叭阻抗。尽管如此，有源分频器网络仍然以与它们的无源对应物相比更容易的方式操作相位、时延、共振和分频器成形、取轮廓和均衡化。Zobel电路可以利用本发明的第二十三和第二十四可替代实施方案中的
[0165]R-J'/(ω0)
[0166]有源等效电路来实施。还可以将高频和低频均衡电路连接到运算放大器以调整驱动器响应。有源分频器还可以实施更复杂的设计像Cauer椭圆滤波器。此外，可以调节应用于先前实施方案的电路短路和辅助滤波器并且将它们应用于第二十三和第二十四可替代实施方案以开发更多的可替代实施方案，包括变化的高音喇叭极性。这些原理可以扩展到具有较高有源分频器阶数、两个或更多个驱动器以及大于一个相统一频率的扬声器。
[0167]可以将本技术中的前述无源电子分频器和有源电子分频器组合以形成具有复合分频器的并联相统一扬声器。为在本技术中形成更多的复合分频器，可以随后将由无源组件和有源组件组成的分频器与数字信号处理(DSP)或任何类型的DSP电路组合起来。DSP可以用于实施具有对应于现有技术或本技术的衰减度的任何分频器。DSP还可以用于实施具有84dB/倍频程或甚至更高衰减度的分频器。
[0168]双声道相统一扬声器的垂直极坐标响应
[0169]图38-42示出对现有技术和本技术的垂直极坐标响应以区分本技术的声学特性。这些附图基本上展示了进入扬声器前面的半球形中的给定扬声器响应的垂直截面图。附图提供了给定扬声器的、范围为-1OdB至+1dB的