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            【技術干貨】 全通濾波器(ALL PASS FILTER)

            作者:yousu04 日期:2021-07-29 閱讀量:

            全通濾波器是一種電子濾波器,所有的頻率都能相等地通過,但改變了不同頻率之間的相位關系。它通過根據頻率改變傳播延時實現的。一般來說,這種濾波器被描述為在某個頻率相位偏移90°。

            全通濾波器不同于電子延時,因為:

            -電子延時對所有頻率引入了相同數量的延時 (純延時)。

            -全通只對一個有限的頻率范圍引入延時。

            -全通延時對于有限的頻率范圍內不是均等的,但改變了每個頻率(群延時)。

            正如簡單的HPF和LPF(如Butterworth 和Linkwitz-Riley)的階數是以6dB/倍頻程分類:

            1 st order =6dB/octave, 在截止頻率相位偏移45°

            2 nd order =12dB/octave, 在截止頻率相位偏移90°

            3 rd order =18dB/octave, 在截止頻率相位偏移135°

            4 th order=24dB/octave, 在截止頻率相位偏移180°

            全通濾波器是以相位偏移90°的階數來分類的。

            1 st order = 90° 全通頻率相位偏移。

            2 nd order = 180° 全通頻率相位偏移。

            一階全通濾波器在1kHz:

            -在20 kHz將不會產生相位偏移

            -在1 kHz將產生90°相位偏移

            -在20 Hz將產生180°相位偏移

            一階全通濾波器@ 1kHz(90°@ 1 kHz)


            1.jpg


            圖片顯示,一階全通濾波器在較低頻率范圍“去偏極”。


            二階全通濾波器在1KHz。

            -在20 kHz將不會產生相位偏移。

            -在1 kHz將產生180°相位偏移。

            -在20 Hz將不會產生相位偏移。


            二階全通濾波器@ 1kHz(180° @ 1kHz)


            2.jpg

            圖片顯示,二階全通濾波器在較低的頻率范圍保持相同的極性。


            全通濾波器的一個額外參數是帶寬或“Q”(一階90°或二階180°的相位偏移影響的頻率范圍)。

            帶寬越大(或Q越低),將會有更多的頻率相位偏移變化。

            帶寬越小(或Q越高),將會有更少的頻率相位偏移變化。

            Galileo每個通道包含4個全通濾波器(二階)。

            可編輯的參數有頻率和Q。


            3.jpg


            這樣做的原因是為了減少不同的揚聲器系統結合時相位的差異。

            當相位差在120°- 180°之間,結合后的結果是損失能量。

            但當相位差小于120°,結合后的結果是產生額外的能量。

            接下來的一系列圖形展示了一個實際問題例子和一個實現解決方案:

            綠色線是系統A

            紅色線是系統B

            系統B表現出更多的相移,從250 Hz到500 Hz的頻率范圍之間相位差在150°- 180°


            4.jpg


            系統A和系統B結合后的響應顯示了從250 Hz到500 Hz的頻率范圍之間能量損失了(在300 Hz損失最大)


            5.jpg


            綠色線是系統A

            紅色線是系統B

            藍色線是電子通道(不處理)


            6.jpg

            7.jpg


            綠色線是系統A

            紅色線是系統B

            藍色線是在287 Hz使用了一個Q值為1的二階全通濾波器的電子通道(這樣可以改變系統A的相位來“匹配”系統B的相位)


            8.jpg


            綠色線是系統A

            紅色線是系統B

            藍色線是使用全通濾波器后的系統A(注意,藍色線和紅色線的相位響應非常相似)


            9.jpg


            棕色線是使用全通濾波器后的系統A

            紅色線是系統B

            藍色線是系統A(經全通濾波器)和系統B的結合響應


            10.jpg


            藍色線是系統A(經全通濾波器)和系統B的結合響應

            棕色線是系統A(沒經全通濾波器)和系統B的結合響應

            注意每個系統相位響應匹配,結合響應會有很大的改善


            11.jpg


            注:本文譯自國際品牌擴聲技術手冊。

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