Das ist ein verdammt weites Feld! Ich beschäftige mich jetzt schon fast 20 Jahre mit diesem Thema, und ich lerne immer neue Dinge zu berücksichtigen um das Endergebnis noch weiter zu verbessern.
Ich möchte an dieser Stelle auch nicht eine Einführung in die Grundzüge der Lautsprecherentwicklung geben. Dazu gibt es eine Vielzahl von Büchern im Fachhandel zu kaufen. Zwei der Besten sind meiner Meinung nach:
1. Zusammenwirken von Lautsprecher und Raum
Generell lässt sich sagen, dass Bassreflexboxen gegenüber geschlossenen Gehäusen:
Ganz wesentlich ist in diesem Zusammenhang auch die Aufstellung des Lautsprechers. Bei allen obigen Angaben wurde davon ausgegangen, dass der Lautsprecher bündig in einer Wand eingelassen ist (1 Begrenzungsfläche) und daher nur den halben verfügbaren Raum beschallen muss. Abweichend davon muss bei anderer Aufstellung mit folgenden Einflüssen auf den Schalldruck bei tiefen Frequenzen:
Diese Angaben gelten unter der Voraussetzung, dass:
Neben diesen generellen Trends muss jedoch insbesondere bei Wand-, Kanten und Eckaufstellungsarten mit sehr stark frequenzabhängigen Raumrückwirkungen (stehende Wellen) von +/- 6 dB und mehr (siehe auch Raumakustik) gerechnet werden.
Schließlich noch einige Formeln, die die Anpassung an andere Chassis und Hörabstände ermöglicht.
Meiner Erfahrung nach muss ein Lautsprecher für eine realistische Basswiedergabe mindestens 105 dB Schalldruckpegel am Hörplatz in den energieintensiven Terzbändern 50 und 63 Hz erzeugen können.
v [m/s] = 2 * PI * Frequenz [Hz] * Hub [mm] / 1000
Unter der Annahme, dass eine Membran bei 100 Hz um +/- 3mm ausgelenkt wird ergibt sich demnach eine Membranschnelle von 1.885 m/s, was etwa 0.55% der Schallgeschwindigkeit von 343 m/s entspricht. Da unser Gehör oberhalb von 500 Hz eine Frequenzauflösung von 0.3 bis 0.6% besitzt (unterhalb von 500 Hz beträgt die Frequenzauflösung konstant 1.5 bis 3 Hz) würde dies zu einer wahrnehmbaren Tonhöhenschwankung führen, die als Rauhigkeit bzw. unsaubere Mittenwiedergabe empfunden wird.
2. Auswahl der Lautsprecher
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Bevor man sich für ein bestimmte Schallführung im Tieftonbereich entscheidet (z.B. geschlossenes, Bassreflex- oder Bandpass-Gehäuse, Transmission-Line oder Horn) sollte man sich immer vor Augen führen, dass man nachher nicht den Lautsprecher allein sondern immer im Zusammenspiel mit dem Hörraum hört. Daher hilft eine "ideale" Abstimmung eines geschlossenen oder Bassreflex-Gehäuses (möglichst glatter Frequenzgang) wenig wenn durch die spätere Aufstellung im Hörraum starke Raumresonanzen angeregt werden. Während man in "normalen" Hörräumen noch eine günstigere Aufstellung suchen oder "Tiefbassfallen" einsetzen kann ist diese Möglichkeit bei den so beliebten Auto-Subwoofern (die zu fast 100% im Kofferraum angebracht werden) oft nicht möglich.
Andererseits ist es bei den Schallführungen, die prinzipiell eine mehr oder weniger stark ausgeprägte Welligkeit ausweisen wie z.B. Transmission-Lines (wenige Resonanzen, oft gut gedämpft) oder insbesondere "zu kurzen" Hornlautsprechern (viele, wenig bedämpfte Resonanzen) ganz wesentlich, dass die unvermeidlichen Resonanzen der Schallführung nicht mit den Überhöhungen des Hörraums (siehe Raumakustik zusammenfallen. Nicht selten führen Raumresonanzen zu Überhöhung/Einbrüchen von mehr als 6 dB am Hörplatz.
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Vergleich man nun das Tuningpotential verschiedener Schallführungen, dass heißt die Möglichkeit, die Wiedergabeeigenschaften im Bassbereich nachträglich auf bestimmte Aufstellungssituationen anzupassen, so fällt auf, dass dies bei geschlossenen Gehäusen nur in sehr geringem Maße möglich ist durch Erhöhung bzw. Verringerung der Bedämpfung (im Allgemeinen weniger als +/- 1 dB Amplituden- und +/- 3 % Frequenzeinfluss). Darüber hinaus kann das Volumen durch Einbringen von z.B. Styropur verringert werden.
Auch bei der Transmission-Line kann durch Erhöhung bzw. Verringerung der Bedämpfung der untere Bassbereich um etwa +/- 2 dB beeinflusst werden. Eine Verschiebung der Resonanzfrequenz ist im Allgemeinen nicht möglich.
Da (bei in der Regel "zu kurzen") Basshörnern der Einsatz von Absorptionsmaterial per Definition verpönt ist bieten sich kaum Möglichkeit der Beeinflussung: die Welligkeit des Basshorns (oftmals +/- 5 dB) muss in diesem Falle optimal auf die Raumresonanzen des Hörraums (oftmals ebenfalls +/- 5 dB) abgestimmt werden. Die kann nur über die Veränderung der Position der Lautsprecher und/oder der Hörposition erfolgen, was häufig an anderen Rahmenbedingungen (Nutzung als Wohnraum) scheitert.
Das größte Tuningpotential bieten Bassreflexgehäuse. Hier kann auch nachträglich noch sehr einfach und in weiten Bereichen die Tuningfrequenz durch Ändern der Rohrlänge (bzw. Ändern der Gewichte bei Passivmembranen) variiert werden. Im Extremfall kann die Öffnung sogar ganz verschlossen und die Bassreflex zu einer geschlossenen Box gemacht werden. Damit ist eine Amplitudenbeeinflussung um +/- 5 dB und eine Verschiebung der unteren Grenzfrequenz (-3 dB - Punkt) um +/- 20% möglich. Damit kann die Anregung von Raumresonanzen effektiv beeinflusst werden.
3. Mechanische Konstruktion von Lautsprechergehäusen
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Bei Musik müssen sowohl sehr tiefe Frequenzen (z.B. < 50 Hz) mit großer Lautstärke (Bassfundament = Grobmotorik) als auch sehr hohe Frequenzen (z.B. > 10 kHz) mit geringer Lautstärke (musikalische Nuancen = Feinmotorik) wiedergegeben werden.
Im 1. Fall muss sehr viel Luftvolumen (= Membranfläche * Hub) pro Zeit relativ langsam (z.B. 50 * pro Sekunde = 50 Hz) bewegt werden, im 2. Fall muss wesentlich weniger Luftvolumen wesentlich schneller bewegt werden. Es liegt daher nahe, diese widersprüchlichen Anforderungen durch für den jeweiligen Frequenzbereich optimierte Lautsprecherchassis wiederzugeben.
Damit ergibt sich jedoch die Problematik, diese spezialisierten und daher sehr unterschiedlichen Chassis an einer bestimmten Nahtstelle im Frequenzbereich zusammenzufügen. Dieses Zusammenfügen so zu gestalten, dass der Übergang zwischen 2 verschiedenen Chassis nicht negativ auffällt, ist im Detail eine sehr vertrackte Angelegenheit. Es muss nicht nur der Amplitudenverlauf auf der Mittelachse der Chassis optimiert werden sondern auch unter einem Winkelbereich von +/- 15° nach oben/unten und links/rechts, damit sich bei leichten Veränderungen der Hörposition die Wiedergabe nicht stark ändert. Neben dem Amplitudenverlauf muss auch das Verhalten im Zeitbereich berücksichtigt werden.
Als sehr guter Kompromiss hat sich daher die 2-Wege-Kombination mit einer Trennfrequenz von ca. 2 bis 3 kHz durchgesetzt, die häufig mit einem 13 bis 20cm Tiefmitteltöner (Konuslautsprecher aus speziellen Membranmaterial wie Polypropylen, Kevlar etc.) und einem 19 bis 25mm Hochtöner (Kalottenlautsprecher) bestückt sind.
Bei Kombinationen mit mehr als 2 Wegen steigt der Aufwand für die Weiche und die klangliche Abstimmung der verwendeten Lautsprecher untereinander exponentiell an. Dieser Aufwand lohnt sich häufig nur, wenn hohe Lautstärken im Bassbereich gefordert sind, die größere Basslautsprecher nötig machen. Einen Kompromiss stellen in diesem Zusammenhang sogenannte 2,5-Wege-Kombinationen dar, bei denen ein 2. Tieftöner mit gleichem Durchmesser wie der eigentliche Tiefmitteltöner unterhalb von z.B. 400 Hz bei der Abstrahlung tiefer Frequenzen behilflich ist.
Bei Verzicht auf hohe Lautstärken im Bassbereich können auch Breitbandchassis interessant sein. Hier ist allerdings extrem hoher Aufwand bei der Entwicklung des Breitbandchassis erforderlich, da Fehler in bestimmten Frequenzbereichen kaum kompensiert werden können. Dafür erhält man ein gleichmäßiges (im Hochtonbereich allerdings recht eingeschränktes) Rundstrahlverhalten und richtiges Zeitverhalten quasi umsonst. Durch Einbau der oft nur 7 bis 13 cm durchmessenden Breitbandsysteme in kleine Basshörner kann ein preiswerter und dennoch guter Lautsprecher mit nur geringen Einschränkungen entstehen.
Interessant ist auch die Kombination eines guten Breitbandchassis mit einem Tieftöner bei sehr niedriger und damit gehörmäßig weniger kritischen Trennfrequenz von unter 200 Hz. Ganz hervorragend eignet sich hierfür der (mit 900 DM/Stück allerdings auch nicht ganz billige) MANGER Schallwandler, wobei ich z.B. bei der Zerobox 105 aus Gründen der präziseren räumlichen Wiedergabe (und der Schonung meines Kontos) die Bestückung mit nur einem MANGER System vorziehe.
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Bevor man also ans Entwickeln geht, sollte man sich sehr genau darüber klar werden, wie viel Schalldruck im Bassbereich gewünscht wird, weil dies ganz wesentlich die Größe des (Bass-)Lautsprechers und damit die Anzahl der Wege bzw. die Möglichkeit alternativer Konzepte wie Breitbandchassis festlegt.
Um hier keine persönlichen Meinungen vorzutragen sondern das Ganze fachlich zu begründen, habe ich einfach einmal 'typische' (Bass-)Lautsprecher der 'typischen' Größen mit 'typischen' Thiele/Small-Parametern in 'typische' Gehäuse (geschlossen und Bassreflex) eingebaut und versucht, charakteristische Wiedergabeparameter zu bestimmen, die die Basswiedergabe quantitativ beschreiben können.
Nenndurchmesser [cm] 10 13 17 20 25 30 38 Abstrahlfläche [cm²] 53 83 138 225 346 515 840 Resonanzfrequenz [Hz] 65 50 41 30 27 24 20 bewegte Masse [gr] 5.0 7.5 12 23 45 65 100 äquiv. Luftvolumen [l] 5.0 14.5 36.5 95 142 276 686 Gesamtgüte [ ] 0.42 0.40 0.38 0.33 0.32 0.30 0.28 Wirkungsgrad (Halbraum, 1m) [dB/W] 86.5 88.0 90.0 90.5 91.0 92.5 94.5 Belastbarkeit [W] 40 50 60 70 100 150 200 linearer Hub [mm] 2.0 2.5 3.0 4.0 5.0 5.5 6.0
Nenndurchmesser [cm] 10 13 17 20 25 30 38 Gehäusevolumen [l] 1.5 4.0 9.0 18 32 60 128 Gesamtgüte [ ] 0.87 0.86 0.85 0.81 0.75 0.71 0.71 Resonanzfrequenz [Hz] 135.3 107.5 92.2 73.8 63.0 56.8 50.4 - 3dB-Frequenz [Hz] 114.3 91.7 79.0 65.6 59.9 56.7 50.6 -10dB-Frequenz [Hz] 73.8 58.8 50.0 40.9 35.7 32.7 29.1 hublimitiert ab [Hz] 188.7 152.1 123.4 84.4 62.6 59.4 53.6 max. Schalldruck* [dB] 79.5 85.6 91.4 98.1 103.6 107.8 112.2 * linearer Hub, 1m, Halbraum, rosa Rauschen 50+63Hz Terz
Nenndurchmesser [cm] 10 13 17 20 25 30 38 Gehäusevolumen [l] 6.2 14.6 30.1 46.8 66.6 107.3 221.4 Gesamtgüte [ ] 3 3 3 3 3 3 3 Tuningfrequenz [Hz] 67.8 54.7 47.2 39.6 36.8 34.8 31.1 - 3dB-Frequenz [Hz] 70.0 58.2 51.7 46.1 43.2 41.7 37.7 -10dB-Frequenz [Hz] 52.1 42.6 37.2 32.4 30.3 29.1 26.3 hublimitiert ab [Hz] 169.8 137.6 111.1 75.2 30.9 28.8 25.5 max. Schalldruck* [dB] 83.6 93.8 99.1 103.4 107.1 110.6 114.0 * linearer Hub, 1m, Halbraum, rosa Rauschen 50+63Hz Terz
Bei Anregung unterhalb der Tuningfrequenz reagiert die Bassreflexbox jedoch mit sehr großen Auslenkungen. Da bei 'normaler' Popmusik die mittlere Energiedichte bei bassintensiven Stücken (z.B. Michael Jackson/P.Y.T.) in der 50 und 63 Hz Terz am größten ist und unterhalb der 40 Hz Terz auf 'normalen' Musikstücken kaum noch Energie vorhanden ist, sollte die Tuningfrequenz auf jeden Fall unterhalb von 45 Hz liegen!
Bei transienter Anregung (z.B. Drums, Bass) sind über einen kurzen Zeitraum betrachtet oftmals auch "Gleichanteile" enthalten. Dies entspricht Anregungsfrequenzen unterhalb der Abstimmfrequenz, was die Bassreflexbox ja nicht so gerne mag. Daher fällt in der Praxis bei Musikwiedergabe die Hubreduzierung weniger stark aus als es die obigen Kurven suggerieren.
Aufstellung Begrenzungs-flächen relativer Schalldruck frei 0 - 6 dB Wand 1 0 dB Kante 2 + 6 dB Ecke 3 +12 dB
Unter der Annahme, dass die Boxen durch ihre Aufstellung im Raum eine der Wandabstrahlung vergleichbare Schalldruckerhöhung erfahren, das Eingangssignal beider Boxen gleichphasig ist (typischer Fall in der Popmusik) und der Hörabstand 3m beträgt muss von den Werten in den obenstehenden Tabellen 3.5 dB abgezogen werden. Daraus ergibt sich, dass eine Bassreflexbox mit 17cm-Bass oder eine geschlossene Box mit 20cm-Bass dieses Kriterium gerade erfüllen.
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Im Falle einer 2-Wege-Box mit einer Trennfrequenz oberhalb von 500 Hz ist zu beachten, dass es bei gleichzeitiger Abstrahlung von tiefen und mittleren Frequenzen zu einer Überlagerung der Membranauslenkung kommt, die zu Dopplereffekten bzw. zu Intermodulationsverzerrungen führen kann. Für die Membranschnelle v gilt:
Ein großer Teil der musikalischen Informationen liegt im mittleren Frequenzbereich von 500 bis 5000 Hz. Die Gesamtempfindung bei der Musikwiedergabe würde durch solche Tonhöhenschwankungen daher wesentlich beeinträchtigt werden!
Die maximale Lautstärke einer 2-Wege-Box im Bassbereich ist daher durch einen hohen linearen Hub nicht beliebig zu steigern! Für hohe Lautstärken im Bassbereich ist demnach eine mechanische Entlastung des für den Mitteltonbereich verantwortlichen Lautsprechers unabdingbar (z.B. 3-Wege-System)!
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Um ein hochwertiges Gesamtergebnis erzielen zu können müssen die Zutaten von hoher Qualität sein. Es sollten nur Lautsprecherchassis mit geringen Fehlern im Zeit- und Frequenzbereich verwendet werden, insbesondere solche mit einem schnell und gleichmäßig abklingenden Zerfallspektrum (siehe z.B. in KLANG & TON, aber auch STEREOPLAY). Generell erfüllen Tiefmitteltöner mit möglichst starrer Membran diese Anforderung (z.B. Metallmembranchassis von VISATON, EXCEL und ALCONE).
Darüber hinaus ist insbesondere bei Breitbandlautsprechern und Hochtönern wichtig, dass die Chassis der linken und rechten Box möglichst gleich sind. Das hört sich zwar trivial an, ist es aber leider nicht! Möglichst identische Chassis sind (neben identischer Frequenzweiche und symmetrischer Aufstellung im Raum) eine der wesentlichen Voraussetzungen für eine gute Räumlichkeit!
Ich arbeite z.B. gerne mit Chassis von SCAN SPEAK (z.B. D2905/9700, serienmäßig paarweise verpackt mit fortlaufender Seriennummer), AUDAX (z.B. HM170Z0), Breitbandlautsprechern von VISATON (FRS8 und FRS5) und ACR (FE103).
Auch den Einfluss von Kabeln auf das Gesamtergebnis sollte man ab einer gewissen Qualitätsstufe nicht vernachlässigen. Die einschlägigen HiFi-Magazine beschäftigen sich in den letzten 2 Jahren ausgiebig mit diesem Thema. Ich verwende zur Zeit Lautsprecherkabel von B&W (CDC8, 30 DM/m). Darüber hinaus kann ich nur empfehlen, mit Netzkabeln, Netzleisten und Chinchkabeln von HMS zu experimentieren.
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20*log10(1+(Flächengewicht [kg/m³] * Frequenz [Hz])).
Eine Verdoppelung der Gehäusemasse bewirkt also eine um 6 dB höhere Schalldämmung, wobei die Schalldämmung prinzipiell um 6 dB/Oktave ansteigt. Ein höherer Anstieg der Schalldämmung mit der Frequenz (z.B. 12-18 dB/Oktave) lässt sich durch Doppelwandsysteme erreichen, wenn beide Wände nicht direkt miteinander verbunden sind (keine Körperschallbrücken). Solche Konstruktionen sind jedoch konstruktiv sehr aufwendig, extrem voluminös und sehr schwer.
Fres [Hz] = WURZEL(Steifigkeit [N/m] / Masse [kg])/(2*PI)
Um die Resonanzfrequenzen der Gehäusewände zu höheren Frequenzen hin zu verschieben ist demnach ein günstiges Verhältnis von Masse und Steifigkeit nötig. Dies kann z.B. durch eine oder mehrere ringförmige Versteifungen des gesamten Gehäuses erreicht werden. Noch effektiver ist natürlich die Matrix-Bauweise, die der britische Lautsprecherhersteller B&W (Bowers & Wilkens) in seinen hochwertigen Lautsprecherboxen einsetzt.
J.K. IVERSON gibt in seinem Artikel im JAES (s. u.) eine Formel zur Bestimmung der 1. Resonanzfrequenz einer rundum eingespannten Platte die folgende Beziehung an (leicht umgestellt wiedergegeben):
Fc = (E*h²/(12*rho*(1-v²))*(3.5/a4+2/(a*b)²+3.5/b4))0.5*6/pi
Die Materialdicke geht demnach linear in die Resonanzfrequenz ein. Man sieht hieraus auch, dass die freie Schwinglänge und -breite ganz wesentlich die Resonanzfrequenz bestimmen. Bei einer freien Schwinglänge von ca. 10cm * 40cm dürfte demnach eine Matrixkonstruktion je nach verwendetem Holz eine 1. Resonanzfrequenz von über 4 kHz ausweisen!
Sehr gute Literaturquellen zu diesem Thema sind:
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Die Isolation der durch die Lautsprecherchassis in das Gehäuse eingeleiteten Schallenergie folgt bei einer unendlich ausgedehnten homogenen Platte dem sogenannten Massegesetz. Demzufolge ist die Schalldämmung [dB] proportional zu:
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Normale Lautsprechergehäuse sind aber nicht unendlich ausgedehnt und man kann daher einen anderen physikalischen Effekt ausnutzen, die Steifigkeit. Eine sehr steife Gehäusewand würde nämlich kaum aufgrund von Schalldruckeinwirkung (Kraftanregung) vibrieren und damit auch kaum Schall durchlassen.
Allgemein gilt für die Resonanzfrequenz Fres eines schwingungsfähigen Gebildes:
mit E - Elastizitätsmodul des Materials [N/m²] h - Dicke der Platte [m] rho - Dichte des Materials [kg/m³] v - Poissonzahl (= 0.1 für Holz) [ ] a - Länge der Platte [m] b - Breite der Platte [m]
Material Dicke E-Modul [N/m²] Dichte [kg/m³] Spanplatte 16mm 2.0E+09 600 Eiche massiv 1.4E+10 600 Fichte massiv 1.4E+10 570 Kiefer massiv 1.0E+10 500 Buche massiv 1.4E+10 680 Birkensperrholz 9mm (7fach) 1.1E+10 700
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Die Absorption der durch die Lautsprecherchassis in die Gehäusewände eingeleiteten Schwingungsenergie kann ausschließlich durch Dämpfung erfolgen. Dämpfung wird im Allgemeinen durch interne Dämpfung des Gehäusematerials oder extern aufgebrachte Beläge erzeugt.
Eine dämpfende Wirkung stellt sich nur bei Relativbewegung zwischen der tragenden Struktur und dem Dämpfungsmaterial (externe Dämpfung) bzw. bei internen Bewegungen des Trägermaterials ein (interne Dämpfung). Da mechanische Resonanzen eines Lautsprechergehäuses in der Regel nicht zu vermeiden sind ist ein dämpfendes Gehäusematerial vorzuziehen. Ein relativ hohe Dämpfung hat z.B. Spanplatte (die dafür aber nur eine relativ geringe Steifigkeit hat), während gewachsene Hölzer eher eine geringer Dämpfung aufweisen (bei häufig höherer Steifigkeit).
Sehr effektiv ist ein eingezwängter Dämpfungsbelag, ein sogenanntes Sandwichsystem. Hier wird die tragende Struktur (z.B. 16-19mm MDF-Platte) nicht nur mit einer Dämpfungsschicht (z.B. 5-10mm Bitumenfolie) verbunden, sondern auf die Dämpfungsschicht kommt noch ein weiterer Belag (z.B. 4mm Sperrholz), der für einen Schubverbund sorgt und somit eine erhöhte Dämpfungswirkung erzielt (Scherung statt Biegung).
Dämpfungsbeläge erhöhen in der Regel auch die Masse nennenswert, so dass immer eine Vermischung von Masseneffekt (Erhöhung der Schalldämmung und Reduzierung der 1. Resonanzfrequenz) und Dämpfungseffekt (besonders wirksam bei starken Vibrationen wie im Bereich der Resonanzfrequenzen) auftritt.
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Zusammenfassend lässt sich sagen, dass bei Lautsprechergehäusen für reine Basswiedergabe (bis etwa 500 Hz) durch interne (Ring-)Versteifungen die Wandresonanzen außerhalb des Anregungsbereiches verschoben werden und sich daher nicht mehr störend auf die Lautsprecherwiedergabe auswirken können.
Bei 2-Wege-Boxen und Breitbandsystemen kann man mit Versteifung allein im Allgemeinen nicht erreichen, dass im Übertragungsbereich des (Bass-) Lautsprechers keine Wandresonanzen auftreten (Ausnahme: Matrix-Konstruktion). Bei solchen Systemen kommt daher der mechanischen Bedämpfung der Gehäusewände eine erhöhte Bedeutung zu. Bei hochwertigen Systemen dieser Art sollten die Gehäusewände als Sandwichsystem ausgeführt werden um die unvermeidbaren Resonanzen im kritischen Mitteltonbereich effektiv zu bedämpfen.
HARWOOD, H.D. und MATHEWS, R.: Factors in the design of loudspeaker cabinets, BBC Research Report No. 1977/3 (in Englisch)
IVERSON, J.K.: The Theory of Loudspeaker Cabinet Resonances; Journal of the Audio Engineering Society (JAES), April 1973, Volume 23, No. 3 (in Englisch)
Im Allgemeinen soll jedoch dafür gesorgt werden, dass der in das Gehäuse abgestrahlte Schall keinen "Schaden anrichtet", also absorbiert wird.
Die Absorption der Schallenergie innerhalb des Gehäuses ist unbedingt nötig. Da die Rückseite der Membran ja nur ein wesentlich kleineres Volumen mit Schalleistung durchsetzen kann als die Vorderseite, ergibt sich ein entsprechend höherer Schalldruckpegel im Gehäuseinneren. Die Beziehung zwischen Schalleistung Lw, Schalldruck Lp und Volumen V lautet bei konstanter Rauschanregung:
Lp [dB] = Lw [dB] - 10*log10(V [m³])
Bei einem Verhältnis zwischen Hörraumvolumen und Gehäusevolumen von z.B. 50 m³ zu 25 l (=0.025 m³), also 2000:1 ergibt sich also ohne Absorption innerhalb des Gehäuses ein um 10*log10(2000) = 33 dB höherer Schalldruckpegel (unter Annahme einer unendlich hohen Schalldämmung)! Hat das Gehäuse eine endliche Schalldämmung, dann ist der Schalldruckanstieg geringer, da bereits ein Teil der Schallenergie nach aussen abfliesst. Im ungünstigsten Fall (Resonanz der Gehäusewand) kann die gesamte in das Gehäuse abgestrahlte Schallenergie (identisch mit der direkt nach aussen abgestrahlten Energie) nach aussen gelangen!
Darüber hinaus ergibt sich - ähnlich wie im Hörraum selbst - das Problem von stehenden Wellen (s. Raumakustik), d.h. bei bestimmten Frequenzen kann der Pegelunterschied noch deutlich höher sein! Während bei der (Hör-) Raumakustik die stehenden Wellen als durch die Abmessungen des Raumes gegeben angenommen wurden kann innerhalb des Gehäuses mithilfe von Absorptionsmaterial etwas dagegen unternommen werden.
Führen wir uns einmal das Wesen der Schallausbreitung zu Gemüte. Wenn z.B. eine Lautsprechermembran eine sinusförmige Bewegung mit der Frequenz 100 Hz macht, d.h. 100 komplette Sinuswellen pro Sekunde, dann wird dem Gleichdruck von 1 bar (= 1*10^5 N/m²) 100* pro Sekunde im Wechsel zunächst ein Überdruck und dann ein Unterdruck (von z.B. 1 Pa = 1 N/m² = 94 dB(SPL)) überlagert. Jeder einzelne Über- bzw. Unterdruckbereich bewegt sich nun mit Schallgeschwindigkeit von der Membran fort (sogenannte Wellenfront).
Der Schalldruck p eilt der Schallschnelle v um 90° hinterher
Bei einer stehenden Welle herrscht an der reflektierenden Wand also immer die Schallschnelle 0, hier kann also kein Schall absorbiert werden! Bei senkrechtem Schalleinfall ergibt sich die effektivste Absorption, wenn das Absorptionsmaterial Lambda/4 von der reflektierenden Wand entfernt angebracht wird.
Darüber hinaus gibt es Plattenabsorber, die der Schallwelle dadurch Energie entziehen, dass ihre Oberfläche durch den Schalldruck zu Schwingungen angeregt wird. Besonders wirksam ist dieser Typ, wenn der Plattenabsorber in Resonanz kommt und Luftschallschnelle und Oberflächenschnelle des Plattenabsorbers um 90° phasenverschoben sind.
Eine ähnliche Wirkung haben Resonanzabsorber (z.B. Helmholtzresonator). Der Resonanzabsorber entzieht dem Schallfeld bei der Resonanzfrequenz Energie und speist sie mit 180° Phasenverschiebung wieder ein, so dass sich einfallende Schallwelle und reflektierte Schallwelle fast vollständig aufheben.
Einige typische Absorptionsgradverläufe von Schallabsorbern
Die Angaben für den Strömungswiderstand gelten jeweils für unkomprimiertes Absorptionsmaterial. Die Höhe des Strömungswiderstandes kann übrigens leicht selbst überschlägig bestimmt werden, in dem man die Lippen auf das Material presst und hindurchpustet (aus Gesundheitsgründen NICHT einatmen!).
Die günstigste Absorptionswirkung ergibt sich, wenn der Strömungswiderstand des Materials - vom Lautsprecher aus gesehen - kontinuierlich ansteigt. Deshalb platziere ich in Lautsprechernähe immer zunächst 1 bis 2 Lagen Polyesterwatte (z.B. VISATON), die den Lautsprecher davor schützt, dass z.B. aufgewirbelter Staub bzw. Fasern von Absorptionsmaterial in den Luftspalt gelangen.
Bei geschlossenen Bassgehäusen verwende ich direkt nach dem Polyestervlies 1 bis 2 Lagen Akustikschaumstoff (1 Platte Noppenschaumstoff + ggf. 1 ebene Platte).Der Rest des Gehäusevolumens wird mit Glaswolle ausgefüllt, direkt hinter dem Basslautsprecher eher etwas lockerer, weiter entfernt darf die Glaswolle auch etwas komprimiert werden oder (bei großen Gehäusen) Steinwolle mit höherer Dichte und höherem Strömungswiderstand eingesetzt werden.
Bei Bassreflexgehäusen kleide ich alle Gehäusewände mit Teppichboden (grobe Schlinge mit 100% Wollanteil) aus, wobei der ca. 5mm dicke Teppichrücken das akustisch aktive Volumen etwas reduziert! Etwa die Hälfte der Gehäusewände werden dann mit Noppenschaumstoff belegt (max. 1/6 der Gehäuseabmessung). Bei den heute aktuellen schlanken Standboxen versuche ich eine leichte Schallführung zu gestalten, so dass es keine direkte Sichtverbindung zwischen Basslautsprecher und Bassreflexrohr gibt. Diese Schallführung wird bevorzugt mit Noppenschaumstoff belegt und dient darüber hinaus auch als Gehäuseversteifung. Der vom Basslautsprecher am weitesten entlegene Gehäuseabschnitt sollte insbesondere bei schlanken Standboxen als akustischer Sumpf genutzt werden. Hier kann Schafwolle zum Einsatz kommen. Ein Beispiel für die Ausführung eines Bassreflexgehäuses findet sich auf der Seite Bauvorschläge). Die verbleibenden Hohlräume sollten zumindest bei einer 2-Wege Box mit Tiefmitteltöner locker mit Polyesterwatte gefüllt werden, wobei ein Kanal zwischen Basslautsprecher und Bassreflexrohr offen bleiben sollte, damit das Polyestervlies nicht im Rhythmus der Luftdruckschwankungen mitbewegt wird (mechanische Verluste!).
Bei der Absorptionsbelegung für Mitteltongehäuse kommt in unmittelbarer Nähe des Lautsprechers ebenfalls 1 Lage Polyestervlies zum Einsatz. Die Gehäusewände werden vollflächig mit 10mm Filz beklebt. Das übrige Volumen wird mit Schafwolle gefüllt, bei tiefen Gehäusen kann auf der Rückseite ggf. sogar eine Lage Glaswolle eingesetzt werden. Auch hier erweist sich eine Schallführung als günstig, so dass es keine stehende Welle zwischen der Frontplatte und der Rückwand geben kann. Insbesondere Lautsprecher mit sehr leichten Membranen (z.B. Aerogel-Chassis von AUDAX) reagieren deutlich auf unzureichende Bedämpfung des Gehäusevolumens, was z.T. sogar im Impedanzverlauf deutlich wird! Parallel Gehäusewände können auch durch Aufbringen von Streukörpern (z.B. Zylinder) entschärft werden. Mitunter können diese (Hohl-) Körper auch als Helmholtzresonator verwendet werden. Ein Beispiel für die Ausführung eines Bassmitteltongehäuses findet sich auf der Seite Bauvorschläge).
Bei Transmissionline-Gehäusen verweise ich auf einen sehr guten Link auf Data's Homepage (Beitrag von F. Hausdorf, Ex-VISATON-Mitarbeiter). Generell kann gesagt werden, dass die verwendete Strategie lokal zum Teil sehr unterschiedlich sein kann:
Bei Hornlautsprechern ist der Einsatz von Absorptionsmaterial im Bereich des Trichters per Definition verpönt. Wenn sich durch Faltung des Trichters im Bassbereich jedoch Hornresonanzen ergeben, spricht auch hier nichts gegen den Einsatz von Absorptionsmaterial. In der Regel reicht hier jedoch bereits ein Stück unkomprimierter Polyesterwatte an der richtigen Stelle aus.
Die Wahrheit liegt wie gewohnt zwischen diesen theoretischen Extremen, allerdings deutlich näher bei der adiabatischen Kompression:
Der Füllgrad lässt sich etwa wie folgt umschreiben:
Absorptionsmaterial verändert jedoch nicht nur die Art und Weise des Kompressionsvorgangs sondern führt bei schnelleren Vorgängen auch mechanische Reibungsverluste in das System ein. Diese sind jedoch in der Regel nicht nur frequenz- sondern auch amplitudenabhängig und stellen damit eine Quelle nichtlinearer Verzerrungen dar:
Wie genau verändert nun Absorptionsmaterial die mechanische Güte eines Lautsprechers?
Durch unvermeidbare Verlustwiderständen R+ (z.B. Zuleitungs- und Spulenwiderstände, Innenwiderstand des Verstärkers etc.) ergibt sich eine geänderte elektrische und damit gesamte Freiluftgüte von:
Bei einem geschlossenen Gehäuse mit dem Volumen Vb ergibt sich ein neuer Parametersatz des Gesamtsystems wie folgt:
Bei Bassreflexsystemen wird die Gehäusegüte seit R.N. Small ebenfalls in die Berechnung mit einbezogen. Typischerweise wird von einer Gehäusegüte von 7 ausgegangen.
Die Gehäusegüte Qlc ist abhängig von der Gehäusegröße V [dm³ = l] und dem Füllgrad. Anhaltswerte können der folgenden Tabelle entnommen werden:
Bei Transmissionline-Gehäusen wird die Füllung mit Absorptionsmaterial zum Teil lokal sehr stark variiert um bestimmte Resonanzen gezielt zu unterdrücken. Daher ist hier die Angabe einer Über-Alles-Gehäusegüte nicht sinnvoll. Im Prinzip gelten jedoch die obigen Zusammenhänge.
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Wie überall in der Physik versteht man unter Absorption die Umwandlung von Energie einer Zustandsform (z.B. Geschwindigkeit) in eine andere (z.B. Wärme), wie es z.B. beim Bremsen eines KFZ passiert. Man könnte den Bremsvorgang eines KFZ also hochtrabend als "Geschwindigkeitsabsorption" bezeichnen. Auch beim Schall wird die lokale Schallschnelle (s.u.) durch Reibung im Absorptionsmaterial in Wärme umgewandelt. Aber was versteht man unter lokaler Schallschnelle?
Um einen lokalen Überdruck zu erzeugen, müssen in kurzer Zeit viele Luftmoleküle möglichst schnell (v=max) komprimiert werden. Dies findet z.B. dann statt, wenn die Sinuswelle beginnt (p=0). In dem Moment, wo der maximale Schalldruck aufgebaut ist (p=max) muss sich die Membran nicht weiter bewegen (v=0) und kehrt ihre Bewegungsrichtung daraufhin um (v < 0), um den Luftdruck wieder abzubauen. Kurz zusammengefasst bedeutet dies für eine fortschreitende Schallwelle der Frequenz F:
Dies ist ein Dilemma für Bassreflexboxen, bei denen das Gehäuse ja laut Lehrbuchmeinung höchstens an den Gehäusewänden mit Absorptionsmaterial belegt werden darf. Aber mehr dazu später.
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Es gibt mehrere Typen von Schallabsorbern. Der am einfachsten zu verstehende und am häufigsten angewandte Typ ist der poröse Absorber. Er besteht aus einem homogenen Material, das zwar luftdurchlässig ist, dem Schall beim Durchgang durch das Material aber einen gewissen Strömungswiderstand entgegensetzt. An diesem Strömungswiderstand wird die Schallschnelle dann durch die Reibung der Luftmoleküle an der (ortsfesten) Skelettstruktur des porösen Absorbers in Wärme umgesetzt. Der Strömungswiderstand darf nicht zu klein (-> keine Reibung, vollständiger Schalldurchgang), aber auch nicht zu groß (-> Reflexion) sein.
Der poröse Absorber entfaltet erst dann seine volle Wirksamkeit, wenn er im Bereich der höchsten Schallschnelle abgebracht ist. Er müsste daher bei Anbringung auf einer reflektierenden Wand bei senkrechtem Schalleinfall (z.B. stehende Welle zwischen 2 parallelen Gehäusewänden) entweder die Dicke Lambda/4 haben oder im Abstand Lambda/4 vor einer reflektierenden Wand angebracht sein (wobei dann eine deutlich geringere Dicke ausreichen würde). Bei schrägem Schalleinfall - der in der Praxis wesentlich häufiger auftritt - würden sich die Dicken/Abstände entsprechend 1/cos(Einfallwinkel) reduzieren.
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Bis auf wenige Ausnahmen (z.B. Transmissionline mit Helmholtzresonator, s. KLANG & TON 4/98) kommen fast ausschließlich poröse Absorber in Lautsprechergehäusen zum Einsatz. Die gängigsten Materialien sind:
Material Strömungswiderstand Polyesterwatte sehr niedrig (Noppen-) Schaumstoff niedrig Schafwolle etwas niedrig Glaswolle etwas hoch Steinwolle hoch Teppichboden (auf Wand) sehr hoch Filz (auf Wand) sehr hoch
Um störende Resonanzen der Transmissionline zu unterdrücken wird der Strömungswiderstand des Absorptionsmaterials lokal z.T. stark erhöht. Andere Bereiche werden wiederum nur sehr leicht gefüllt um erwünschte Resonanzen nicht totzudämpfen.
Das Ganze ist darüber hinaus ja auch noch von der Positionierung im Hörraum abhängig. Die Komplexität dieses Zusammenspiels ist meiner Meinung nach der Grund dafür, dass sich bei dieser Schallführung die Geister scheiden:
Manche Transmissionlines "funktionieren" in manchen Räumen, und manchmal klappt das Zusammenspiel eben nicht.
Dasselbe gilt natürlich auch für das Koppelvolumen bei backloaded Hörner. Ein bisschen Schafwolle hilft hier manchmal Wunder (siehe auch beim Buschhorn: Diskussion bzw. Photo)!
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In vielen Quellen ist zu lesen, dass durch das Einbringen von Absorptionsmaterial das Volumen scheinbar vergrößert wird. Der Effekt wird je nach Quelle mit 10 bis 30% beziffert. Aber was passiert denn da genau?
Was bedeutet die Reduzierung der Schallgeschwindigkeit?
Bei einer Schallgeschwindigkeit von 340 m/s ergab sich zwischen 2 parallelen Wände von 50 cm Abstand eine stehende Welle bei F = c/(2·Lambda) = 340 Hz.
Bei einer Schallgeschwindigkeit von 287 m/s reicht bereits ein Wandabstand von 42,2 cm dazu aus
-> der Wandabstand ist akustisch "größer" als es "physikalisch" (= messbare Länge) den Anschein hat.
Erweitert auf ein 3-dimensionales Gebilde (z.B. Gehäuse) heißt dies, dass bei 100%iger Absorption ein Würfel mit 42,2 cm Kantenlänge (75,2 l) dasselbe akustische Verhalten aufweisen würde wie ein Würfel ohne Absorption mit 50 cm Kantenlänge (125 l)
-> durch 100%ige Absorption würde sich eine "virtuelle" Volumenvergrößerung von 66 % ergeben!
je höher die eingebrachte Absorption, desto mehr ändert sich die adiabatische Kompression in die isotherme. Die zu erwartenden Effekte für verschiedene Absorptionsgrade (=Füllmengen) ist in der folgende Tabelle angegeben:
Füllmenge Adiabatenexponent x
Schallgeschwindigkeit Volumenvergrößerung c(x)/c(1,4) = (x/1,4)^0.5 V(x)/V(1,4) = (1,4/x)^1.5 Leer 1.4 (exakt) 340 m/s 0% Leicht 1.3 (geschätzt) 328 m/s 12% Moderat 1.2 (geschätzt) 315 m/s 26% Stark 1.1 (geschätzt) 301 m/s 44%
Füllgrad Beispiel für Realisierung Leer ohne Füllung bzw. nur eine Seite mit Schaumstoff belegt (Volumen des Absorptionsmaterials < 10% des Gesamtvolumens, typisch für 3-Wege-Bassreflexsysteme), Gehäuse und Lautsprecher (z.B. Sicke, Staubschutz) ohne deutliche Lecks Leicht Gehäuse zu 80% mit Polyestervlies (unkomprimiert) gefüllt, an einzelnen Gehäusewänden Noppenschaumstoff, andere mit Filz oder Teppichboden bekleben (typisch für 2-Wege-Bassreflexsysteme); Gehäuse und Lautsprecher (z.B. Sicke, Staubschutz) ohne Lecks Moderat Gehäuse zunächst (vom Lautsprecher aus gesehen) mit 1 bis 2 Lagen Polyestervlies gefüllt (unkomprimiert, ca. 15% des Gesamtvolumens), dann (Noppen)Schaumstoff (ca. 35% des Gesamtvolumens), dann Glas- oder Steinwolle auf den Wänden (ca. 50% des Gesamtvolumens, typisch für qualitativ hochwertige geschlossene Gehäuse) Stark Gehäuse zu 100% mit Glas- bzw. Steinwolle gefüllt (nur bei "zu kleinen" geschlossenen Gehäusen oder als lokaler Resonanzkiller bei Transmissionline-Gehäusen ratsam)
-> der Lautsprecher hört sich bei zu hohen Reibungsverlusten "gebremst" oder "langweilig" an.
Daher ist eine hohe mechanische Güte (= geringe Reibungsverluste) ein wichtiger Kennwert für ein Lautsprecherchassis!
Fs - Freiluft-Resonanzfrequenz Qms - mechanische Freiluftgüte Qes - elektrische Freiluftgüte Qts - gesamte Freiluftgüte; es gilt: 1/Qts = 1/Qms + 1/Qes Vas - äquivalentes Luftvolumen Rdc - Gleichstromwiderstand der Schwingspule
Qes+ = (1 + R+/Rdc) · Qes 1/Qts+ = 1/Qms + 1/Qes+
Vab - akustisch wirksames Gehäuse Vab >= Vb (siehe obige Tabelle) Qlc - Gehäusegüte bedingt durch Reibungsverluste k - Kompressionsfaktor k = (Vas/Vab + 1)^0.5 Qec+ - elektrische Güte des Gesamtsystems Qec+ = k · Qec+ Qmc - mechanische Güte des Gesamtsystems Qmc = k · Qmc Qtc+ - Gesamtgüte des Gesamtsystems 1/Qtc+ = 1/ Qec+ + 1/Qmc + 1/Qlc Fc - Resonanzfrequenz des Gesamtsystems Fc = k · Fs
Volumen Leer Leicht Moderat Stark generell (4000/V)^0,4 (2000/V)^0.35 (1000/V)^0.3 (500/V)^0.25 2 20,9 11,2 6,5 4,0 5 14,5 8,1 4,9 3,2 10 11,0 6,4 4,0 2,7 20 8,3 5,0 3,2 2,2 50 5,8 3,6 2,5 1,8 100 4,4 2,9 2,0 1,5 200 3,3 2,2 1,6 1,3
Fres [Hz] = 170 / ( WURZEL ( (i*X [m])² + (j*Y [m])² + (k*Z [m])² ) )
Als günstig erweisen sich in dieser Hinsicht z. B. die Seitenverhältnisse 0.8:1:1.25 und 0.6:1:1.6.
Eine sehr gute Literaturquelle zu diesem Thema ist:
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Innerhalb eines Lautsprechergehäuses können dieselben Phänomene auftreten wie beim Wiedergaberaum, nämlich stehende Wellen. Dies gilt insbesondere für Bassreflexboxen, da hier ja nicht das gesamte Volumen mit hochabsorbierendem Material gefüllt sein darf. Dieselben Regeln wie bei der Platzierung von Lautsprecherboxen im Hörraum kann man 1:1 auf die Platzierung von Lautsprecherchassis im Lautsprechergehäuse anwenden (s. Raumakustik).
Abweichend von dem dort Gesagten kann man bei der Gestaltung eines Lautsprechergehäuses aber sowohl die Form als auch die Abmessungen mehr oder weniger frei bestimmen. Es stellt sich also die Frage: welche Gehäuseform bzw. welche Gehäuseproportionen sind die besten?
Sehr ungünstig sind z. B. quaderförmige Gehäuse mit den Seitenverhältnissen 1:1:1 oder auch kugelförmige Gehäuse (hier gibt es zwar keine stehenden, dafür aber umlaufende Wellen). Generell sind alle Formen günstig, bei denen keine parallelen Wände vorkommen. Leider sind diese Formen häufig sehr schwierig herzustellen, so dass man trotz systembedingter Nachteile (stehende Wellen) hauptsächlich quaderförmige Gehäuse verwendet. In diesem Fall sollte man darauf achten, dass keine Seitenlänge (Innenmaß!) ein ganzzahliges Vielfaches einer andere Seitenlänge ist.
Die Resonanzfrequenzen der i., j. bzw. k. stehenden Welle in X-, Y- bzw. Z-Richtung eines Quaderraumes mit den Kantenlängen X, Y bzw. Z m berechnen sich zu:
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Auch bei der Abstrahlung eines Lautsprecherchassis in Richtung Zuhörer gilt es, Symmetrien zu vermeiden. So sollten z. B. die Abstände des Hochtöners (Mittelpunkt der Membran) zu den Seitenkanten und zur Oberkante des Gehäuses (jeweils Außenmaße) nicht identisch sein, wobei die Verhältnisse 0.8:1:1.25 und 0.6:1:1.6 wiederum günstig sind. Die Gehäusekanten sollten auch nicht einfach eckig sein sondern eine großzügige Phase aufweisen (Winkel 45° und schräge Seite ca. 25% der Wellenlänge bei der Übernahmefrequenz).
Dazu muss man wissen, dass sich eine vom Hochtöner abgestrahlte Schallwelle beim Erreichen einer Diskontinuität aufspaltet: ein Teil der Schallenergie setzt ihren Weg ungehindert fort, eine anderer Teil wir dazu verwendet, an der Diskontinuität eine neue, virtuelle Schallquelle entstehen zu lassen, deren Abstrahlung sich mit der fortlaufenden Welle überlagert. Je stärker die Diskontinuität, desto mehr Energie geht in die virtuelle Schallquelle über.
Wenn man sehr schmale Gehäuse verwendet kann man die Bündelung des Lautsprechers dahingehend ausnutzen, dass kaum noch Schallenergie an der Diskontinuität (Gehäusekante) ankommt und daher der Kanteneinfluss vernachlässigbar wird.
OLSON, H.F.: Direct Radiator Loudspeaker Enclosures, Journal of the Audio Engineering Society (JAES), January 1969, Volume 17, No. 1 (in Englisch)
Die Frequenzweiche ist nicht nur dazu da, den einzelnen Lautsprechern bestimmte Einsatzbereiche zuzuweisen, sondern wird dazu verwendet, verbleibende Frequenzgangfehler der Kombination Lautsprecher/Gehäuse zu kompensieren.
Da es kaum Lautsprecher gibt, die auch 2 bis 3 Oktaven außerhalb des geplanten Übertragungsbereichs einen linearen, rein reellen Impedanzverlauf sowie einen linearen Frequenzgang haben, kann man die Tabellenwerke für die Weichenabstimmung nur als groben Anhalt nehmen. Obwohl Filterverläufe mit Bessel-, Butterworth-, Cheybycheff- oder Linkwitz-Charakteristik spezifische Vor- und Nachteile aufweisen sind sie in der Praxis als Gesamtverlauf (Lautsprecher + Gehäuse + Frequenzweiche) kaum relevant und können nur angenähert realisiert werden.
Generell ist es nicht nötig, die Lautsprecherchassis zunächst in ihrem Impedanzverlauf zu linearisieren. Oftmals nutzt man sogar die Schwingneigung zwischen den Frequenzweichenbauteilen und dem Lautsprecher aus, um besonders ausgeprägte Resonanzen elektrisch in den Griff zu bekommen. Dies sollte jedoch nicht übertrieben werden, da ansonsten die Wiedergabeeigenschaften nur verschlimmbessert werden. Man sollte ein Lautsprecherchassis eher "laufen lassen" als es allzu eng per Weichenschaltung "an die Kandare zu nehmen".
Weichenschaltungen mit starker Schwingneigung führen übrigens auch immer zu Einbrüchen im Impedanzverlauf der Gesamtkombination. Dies ist besonders bei Tiefpassfiltern bei 3-Wege-Basslautsprechern zu beachten, wo es aufgrund der Wechselwirkung zwischen Weichenkapazität und Lautsprechermasse (entspricht einer elektrischen Induktivität) häufig zu Schwingneigung im Bereich um 100 Hz kommt, was den Bass ungewollt aufdickt und daher unsauber erscheinen lässt. Außerdem bekommt das Impedanzminimum um 125 Hz dem Verstärker auch nicht sehr gut. Abhilfe für beides schafft hier nur die Impedanzlinearisierung bei der Resonanzfrequenz mit einer LRC-Serienschaltung parallel zum Lautsprecher.
Dasselbe passiert übrigens auch bei Hochtönern (hier schwingt die Weichenkapazität gerne mit der Schwingspuleninduktivität). Abhilfe schafft hier ein sogenanntes Zobelglied (RC-Serienschaltung parallel zum Lautsprecher). Das ergibt zwar weniger Höhen (ca. 2 dB um 5 kHz), die dafür aber in der Regel sauberer klingen.
Zur überschlägigen Auslegung der Impedanzlinearisierungsglieder verwende ich das Programm BOXUTIL.
Ich bevorzuge Filtersteilheiten von 18 bis 24 dB/Oktave mit besselähnlicher Charakteristik (Gesamtverhalten Lautsprecher + Weiche). Dies ermöglicht ein Abstrahlverhalten im Übergangsbereich, das nur wenig von der Hörposition (+/- 15° horizontal und vertikal). Darüber hinaus achte ich darauf, dass sich die Lautsprecherchassis im Übergangsbereich addieren wenn sie phasengleich angeschlossen sind. Die akustisch wirksame Trennfrequenz ist dann je nach Phasenlage beim -3 bis -6 dB - Punkt der Einzelchassis.
Durch Auswahl verschiedenster Weichenbauteilewerte und Weichendesigns kann man das Endergebnis in sehr weiten Bereichen beeinflussen.
Zur groben Auslegung der Frequenzweiche benutze ich das Messprogramm SB_OCT, den letzten Schliff bekommt die Frequenzweiche jedoch durch ausgedehnte Hörsitzungen mit Musik, wobei die Wahl der als "richtig" anerkannten Musikkonserven das Endergebnis wesentlich beeinflusst (siehe auch Problematik von Musikkonserven).