Bản chất của phân tần cũng giống như một loại bộ lọc, dùng để lọc các dải tần số và chuyển tín hiệu về các củ loa. Sở dĩ loa woofer chỉ đánh các dải trầm, tweeter đánh các dải cao là nhờ có bộ lọc của phân tần. Thông thường, khi phân loại theo bậc, có 4 loại bộ lọc khác nhau. Đặc trưng của các bộ lọc này nằm ở dải tần số mà chúng bắt đầu làm suy giảm tín hiệu và độ dốc của sự suy giảm ấy. Các độ dốc thường gặp là -6dB/quãng tám, -12dB/quãng tám, -18dB/quãng tám và -24dB/quãng tám, tương ứng với bộ lọc bậc một, bậc hai, bậc ba và bậc bốn. Các bộ lọc này ảnh hưởng đến pha của tín hiệu âm thanh, khiến một vài dải tần có liên quan đến nhau có thể hơi chậm lại một chút.
Lợi ích của phân tần bậc một nằm ở chỗ nó có thể duy trì pha của tín hiệu gốc, miễn là cặp loa dùng phần tần bậc một có điểm âm học tập trung của các củ loa, tức là điểm mà từ đó, sóng âm hình cầu sẽ tản ra xung quanh, được xếp trên một mặt phẳng đứng. Thông thường, để làm như vậy người ta sẽ thiết kế cho mặt trước loa dốc nghiêng một chút. Khi ngồi ở vị trí mà tai người nghe cách đều các củ loa, pha của những âm thanh tai nghe thấy đầu tiên sẽ chênh lệch nhau rất ít, thường không quá vài độ. Hãng loa Thiel gọi thiết kế này là thiết kế pha nhất quán.
Pha nhất quán có ưu điểm lớn là đem đến một trường âm thanh khá toàn diện, bao bọc được không gian xung quanh, giống như khi nghe nhạc từ cặp loa MartinLogan hay Magnepan nhưng với âm hình chuẩn xác hơn. Có thể thấy, với thiết kế này, thứ âm thanh mà người nghe cảm nhận được là thứ âm thanh hi-end mà nhiều người đã tìm kiếm từ rất lâu.
Thế nhưng, bất cứ điều gì cũng có ưu, nhược điểm của nó. Nếu như phân tần bậc một chỉ toàn điểm tốt thì chắc chắn tất cả các hãng loa đã sử dụng loại phân tần này, nhất là khi ở dạng cơ bản, phân tần bậc một cũng cực kỳ tiết kiệm chi phí. Đối với loa hai đường tiếng, loại phân tần này chỉ bao gồm một cuộn cảm, một tụ điện và một điện trở. Cứ mỗi bậc tăng lên, người ta sẽ lại thêm một cuộn cảm và một tụ điện. Đó là lý do vì sao những thiết bị sử dụng phân tần bậc một nhiều nhất không phải là những bộ loa dành cho audiophile mà là loa soundbar, loa không dây hay các hệ thống tích hợp tất cả trong một. Thiết kế phân tần của Jim Thiel, cha đẻ của hãng loa Thiel cực kỳ phức tạp, với rất nhiều chi tiết thêm vào để chỉnh sửa trở kháng và đáp tuyến tần số, nhưng nhìn chung vẫn dựa trên cốt lõi cơ bản là ba linh kiện: một cuộn cảm, một tụ điện và một điện trở.
Ba nhược điểm lớn nhất của phân tần bậc một gồm: độ méo tiếng, độ bền của củ loa và khả năng tán âm.
Như đã giải thích ở trên, có 4 loại phân tần từ bậc một cho đến bậc bốn, chênh lệch về độ dốc giữa hai loại liền kề là -6dB/quãng tám. Như vậy có thể thấy phân tần bậc một không có khả năng làm suy giảm đột ngột như các phân tần bậc cao hơn. Do đó, củ loa sử dụng cùng với phân tần bậc một phải có khả năng đánh tốt hai quãng tám quanh điểm cắt tần. Với công thức tần số sẽ tăng gấp đôi mỗi khi lên một quãng tám, có thể thấy nếu một loa hai đường tiếng cắt tần ở dải 2.3kHz thì bản thân loa tweeter phải chơi được các dải âm sâu đến mức 575Hz và loa woofer phải xử lý được tín hiệu cao đến mức 9.2kHz. Với loa tweeter, điều này cực kỳ khó, trong nhiều trường hợp thậm chí còn có thể hỏng củ loa, còn với woofer, hiện tượng vỡ tiếng có thể xảy ra do phải đánh các dải âm quá cao.
Jim Thiel hoàn toàn hiểu rõ điều này. Do đó trong thiết kế của ông, tweeter của loa Thiel thường có khoảng lệch, tức khoảng không gian tối đa để màng loa di chuyển ra vào, dài một cách bất thường, có thể lên tới 6.35mm. Thậm chí, trong các thiết kế loa về sau, Thiel còn sử dụng kết cấu đồng trục để đánh các dải trung và cao với màng loa được uốn nếp. Vấn đề này cũng sẽ được giải quyết tốt hơn nếu sử dụng cấu trúc loa ba hoặc bốn đường tiếng.
Vấn đề nữa mà phân tần bậc một gặp phải là khả năng tán âm. Với loại phân tần này, người dùng có thể nghe thấy cả hai củ loa cùng chơi đồng thời khi đang tái hiện các dải âm ở phạm vi một quãng tám quanh điểm cắt tần. Nếu khoảng cách từ tai người nghe đến các củ loa bằng nhau thì không vấn đề gì. Nhưng nếu đứng lên, tai gần với tweeter hơn hoặc cúi xuống, tức là gần với woofer hơn thì hai củ loa sẽ không còn đồng pha ở các tất dải tần nữa. Cả hai vẫn đồng pha ở một số dải nhưng lệch pha ở những dải âm còn lại, nghĩa là một dài dải âm sẽ mạnh hơn nhưng các dải khác lại yếu đi. Thậm chí còn có trường hợp người nghe không còn cảm nhận được đáp tuyến tần số nữa. Loa sử dụng phân tần bậc cao hơn cũng có thể gặp trường hợp tương tự nhưng không nghiêm trọng bằng.
Tất nhiên, vẫn có cách xử lý trường hợp như vậy, đó là thiết kế củ loa đồng trục, với loa tweeter nằm ở trong midrange hoặc woofer. Tuy nhiên, với Thiel, thiết kế này phải mất nhiều năm trời để hoàn thiện, sản xuất tốn kém, thậm chí còn gây chậm trễ trong việc đưa ra thiết kế loa mới, ảnh hưởng nặng nề đến kế hoạch marketing của hãng. Do đó, sau khi Jim Thiel qua đời, hãng loa Thiel đã áp dụng cấu trúc phân tần mới cho cặp loa TT1 để thay thế cho phân tần bậc một vốn được sử dụng rộng rãi trước đó.
Tapchihifi TV
