ich möchte hier einmal eine Anregung zum Bau eines aktiven Lautsprechers geben. Vielleicht lässt sich da ja einer inspirieren.
Ausgangspunkt:
wir kennen hier im Forum ja alle die Vorteile eines aktiver Lautsprechers. Vorteile ergeben sich durch die Trennung der Chassis, d.h. keine gegenseitige Beeinflussung über die Frequenzweichen. Im Fall subtraktiver Frequenzweichen sollten sich die Einzelsignale zu einem sauberen Gesamtsignal summieren. Darüber hinaus sollte sich das Klangergebnis noch einmal verbessern lassen, wenn eine Regelung hinzukommt.
Trotz aller positiven Resultate gibt es aber immer noch Merkmale, die Optimierungswünsche offen lassen. Das soll hier nachfolgend beschrieben werden:
Typischerweise sind die realisierten LS keine Punktschallquellen. Wir finden zumeist Mehrwegesysteme mit vertikal angeordneten Chassis für die jeweiligen Frequenzbereiche. Auch LS mit d'Appolito-Anordnung der Chassis gehören dazu. In der horizontalen Ebene strahlen diese Chassis mit einer Richtcharakteristik, die sich anhand der Membrangrössen und der zugehörigen Frequenzbereiche ergibt. Es wird üblicherweise ein möglichst gleichmäßiges 'radiation pattern' angestrebt.
In der vertikalen Ebene sieht es jedoch anders aus. Je nach Abstand und vertikaler Winkelrichtung überlagern sich die Signale der benachbarten Chassis und hierdurch entstehen in den Überlappungsbereichen der Frequenzweichen aufgrund der unterschiedlichen Laufzeiten des Schalls Auslöschungen. Im Klartext: in der vertikalen Ebene ändert sich der Frequenzgang abhängig von der Höhe der Hörposition! Weiterhin ist festzustellen, dass auch die Raumanregung hierdurch nicht gleichmäßig, sondern eher zufällig erfolgt (je nach vorgegebenen Weichen und LS). Ein Beispiel zeigt folgendes Bild mit einer Butterworth-Weiche 3ter Ordnung. Je nach Winkelstellung (5° Schritte) bezogen auf die Achse des Hochtöners ändert sich der Frequenzgang.
Im PA-Bereich, speziell bei Line-Arrays, kennt man diese Probleme übrigens schon länger und man versucht auch hier, mit entsprechenden Ansätzen eine Lösung zu schaffen.
Es gibt nun einen Vorschlag der Herren Ulrich Horbach (früher Studer, heute Harman Kardon) und D.B. Keele, beide auch Fellows der Audio Engineering Society. Texte hierzu finden sich in einer AES-Veröffentlichung, Teil 1 und Teil 2, und in einer Powerpoint Präsentation. Darüber hinaus gibt es auch einen Patentantrag, der aber nur für USA gilt.
Gemäß diesem Vorschlag werden die Frequenzweichen als linearphasige und subtraktive Weichen derart gestaltet, dass sich eine gleichmäßige vertikale Abstrahlcharakterisitk einstellt. Hierbei wird ein symmetrischer Aufbau des LS zugrundegelegt, siehe Beispiel.
Gemäss der Eigenschaften stellt sich ein deutlich gleichmäßigerer Frequenzgang in der vertikalen Ebene ein.
Beispiele für ein 4- und 6-Wegesystem:
Welche Eigenschaften haben nun die HK-Crossover? Sie erzeugen zum einen die gewünschte gleichmäßige Abstrahlung. Sie sind sehr steilflanking und schneiden damit auch unerwünschte Frequenzen ab (die vielleicht break-ups der Membran erzeugen). In jedem Bereich überlappen sich maximal zwei Chassis.
Die HK-Filter lassen sich nicht analog realisieren. Sie sind eindeutig digitale Frequenzweichen. Die Erzeugung erfolgt durch Vorgabe einiger Parameter. Wesentlich sind hierbei die Vorgabe der gewünschten Breite der Abstrahlkeule (beamwidth) und die Mittenabstände der Chassis (was wiederum bedingt, dass man Chassis verwenden muss, die eine gewünschte Grösse haben und dabei den sich ergebenden Frequenzbereich übertragen). Ansonsten sehen die Weichen etwas ungewöhnlich aus.
Tja, und wie berechnet man nun diese Weichen? Man kann zum einen den Formeln in den o.g. Artikeln folgen. Oder Acourate verwenden. Ich habe in der neuesten Version die Berechnung der HK-Filter mit eingebaut. Ein Beispiel sei abschliessend gezeigt:
Fazit: Los geht's. Es muss nur noch gebaut werden.
Grüsse, Uli
PS: Die Herren Horbach und Keele begrüßen selbstverständlich eine Verbreitung ihres Vorschlags. Eine Einordnung der Horbach-Keele-Frequenzweiche findet sich auch bei Siegfried Linkwitz (jawohl, DER Linkwitz):
Quelle: http://www.linkwitzlab.com/links.htmSiegfried Linkwitz hat geschrieben:Here is a truly ground breaking, sensible and practical application of DSP to the design of crossover filters and the polar response of large multi-way active loudspeakers. Very exciting work! It avoids lobing of the vertical polar pattern.