каждого канала в отдельности к желаемым, а суммарной реальной АЧХ АС к желаемой:

О, если R ta<R/<Rmai.

VjJ]Dj, если

где Rmtx и Rmia - допустимые границы отклонения Ri; Dj=\R)- Bj/B; -нормированный модуль разности реальной и желаемой

характеристик на частоте f,; i?,= S [Т,Д\ -значение мо-

дуля реальной передаточной функции АС иа частоте jj; В, - значение модуля желаемой передаточной функции АС. Целевая функция Qj характеризует степень приближения суммарной реальной АЧХ АС к желаемой. Такое приближение справедливо только для одной точки пространства.

Если бы громкоговорителн были расположены коаксиально н были бы изотропными, т. е. ненаправленными излучателями, то рассчитанные таким образом разделительные фильтры были бы оптимальными. В реальных АС сум,марная АЧХ изменяется в пространстве за счет влияния характеристик направленности громкоговорителей и линейно-зависящих от частоты фазовых набегов, обусловленных изменением расстояния от точки А до громкоговорителей (см. рис. 3.7). Для обеспечения симметричных характеристик направленности АС в полосах разделения каналов при фиксированных частотах раздела в выражение для целевой функции добавляется слагаемое Q (рис. 3.27,а):

О, есчи \RKL-RKn\Rd:

WkIkl -Лкн1, еслп \RKL-RKH\>Ri.

где Q - часть целевой функции, отражающая степень симметричности характеристик иаправлеиностн АС на частотах разделения Uk в плоскости, проходящей через рабочие оси громкоговорителей (см. рис. 3.7); ТС -номер частоты разделения, Rkh, Rkl - значение суммарной АЧХ АС на частоте раздела fdx в точках пространства А и В (см. рис. 3.7); Wg - коэффициеит веса для частоты разделения fdK, Rd - допустимая несимметричность характеристик направленности; fdh, fdm - частоты разделения .каналов.

Минимизация скаляра Qj приводит к тому, что суммарная АЧХ АС приближается к желаемой АЧХ с допустимым отклонением Ro. Минимизация скаляра Q приводит к тому, что значения АЧХ АС в точках пространства А я В (см. рис. 3.7) на частотах разделения (где взаимное влияние разделяемых каналов максимально) приближаются друг к другу ло величине. Тогда и суммарные АЧХ системы в точках пространства Л и В становятся близкими по форме с ожлонеиием не более Rd иа частотах разделения, 100

что говорит о симметричности характеристик направлеииости в вертикальной плоскости (см. рис. 3.7).

При расчете АЧХ АС в точках пространства А и В (см. рис. 3.7) в выражение для комплексной передаточной функции АС Ts [s) (см. 3.12) входят реальные значения АЧХ и ФЧХ громкоговорителей, отличающиеся от измеренных на рабочей оси АС в точке О (рис. 3.7) за счет Н31меиення расстояния до громкоговорителей и влияния нх характеристик направлеииости. Таким образом, в данном методе расчета учитывают реальные характеристики направленности громкоговорителей.

При оптимизации также и ГВЗ АС целевая функция выглядит следующим образом:

где Qj и Q- рассмотрены выше, а Q -слагаемое целевой функции, характеризующее оптимизацию по ГВЗ (рис. 3.27): О, если \ODj\,TGj,

pWjUTGi-GDjU/TG если GD,>rG,.

где TGj - допустимое значение ГВЗ иа частоте f, (см. гл. 1), GDj=-dfj/d(i)j -реальное зиачеине ГВЗ иа частоте fi, ф, -зиачеине реальной ФЧХ АС на частоте fs, Wf - коэффициент веса на частоте fj-

В процессе оптимизации могут возникать ситуации, когда улучшение характеристик, рассмотренных выше, сопровождается уменьшением на некоторых частотах модуля входного сопротивле-

Рис 3.27 Оптимизация суммарное АЧХ и ГВЗ АС:

f -диапазон оптимизации, ~ первая частота раздела, 2 - вторая частота раа-а, fjf -частота максимального уклонения реальной АЧХ АС от требуемой, Н(г) - реаль-АЧХ АС ВГЯ-требуемая АЧХ АС, Лс - допустимое отклонение реальной АЧХ АС от требуемой, ГО(/)-допустимая граница по ГВЗ, G23(/) - реальное ГВЗ сивтемы

иия системы ниже минимального допустимого значения нли перестройкой разделительных фильтров иа другие частоты разделения, что в свою очередь может привести к перегрузке высокочастотного нли среднечастотного громкоговорителей. В связи с этим оптимизация разделительных фильтров должна проводиться прв ограничениях на минимальное значение модуля входного сопро. тивлеиия системы и на минимальное допустимое значение зату. хания за пределами рабочего диапазона частот громкоговорителей.

Рассмотренный метод оптимизации разделительных фильтров был использован при разработке нескольких Последних моделей акустических систем и показал высокую эффективность.

Применение методов оптимального проектирования фильтров-корректоров в АС позволяет существенно снизить время, уходящее на их разработку, и достичь лучших характеристик даже без усложнения схем фильтров. Кроме того, методы оптимального проектирования разделительных фильтров являются универсальными по отношению к критериям оптимальности линейных характеристик АС, т. е. по мере уточнения порогов и закономерности сльшшмости линейных искажений АС будут уточняться н выражения для целевых функций.

Современный этап развития аппаратуры высококачественного воспроизведения характеризуется все более широким использованием микроэлектроники и цифровой техники, применяемых как для улучшения сервисных возможностей аппаратуры, так и для хранения и обработки звукового сигнала. Очевидно, что в будущем развитие техники разделительно-корректирующих фильтров в АС будет характеризоваться применением .цифровых методов фильтрации н коррекции сигнала, так как эти методы обладают значительно большими возможностями.

ВИДЫ НИЗКОЧАСТОТНОГО ОФОРМЛЕНИЯ АС. ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ ТЕОРИИ ЦЕПЕЙ для АНАЛИЗА ХАРАКТЕРИСТИК АС В ОБЛАСТИ НИЗКИХ ЧАСТОТ

4.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Методы проектирования элементов акустических систем в области низких частот* (где сохраняется поршневой характер колебаний низкочастотного громкоговорителя) имеют некоторые особенности, заключающиеся, в частности, в том, что электромехани-

* В области низких частот акустическая система может считаться системой с сосредоточенными параметрами.