Abb. 7.4: Dieser 22 cm-Tieftöner zeigt ab 1500 Hz deutliche Lautstärkeunterschiede zwischen Vorder- und Rückseite der Membran. Spätestens ab 3000 Hz ist kein regulärer Dipoleffekt mehr wirksam.
Die Partnerschaft zwischen Lautsprecher und Offener Schallwand folgt den Regeln des menschlichen Zusammenlebens: Prinzipiell geht alles, aber manche Paarungen vertragen sich deutlich besser und einfacher als andere. Und praktisch aussichtslos wird es, wenn einer der beiden Partner auf Dauer überfordert wird. In Kap. 4 und 5 haben wir bereits gesehen, dass eine kleine Schallwand zum Beispiel keinen beliebig tiefen Bass unterstützen kann. Ähnlich sollte auch beim Lautsprecherchassis darauf geachtet werden, dass es die erforderlichen Qualitäten mitbringt.
Fast jeder Lautsprecher hat einen - halbwegs - linearen Übertragungsbereich, an dessen oberem und unterem Ende der Schalldruck abfällt. Und praktisch jedes Lautsprechergehäuse dient dazu, den Schalldruckabfall am unteren Ende so weit wie möglich zu kompensieren und zu kontrollieren.
Das Maß für den Schalldruckabfall eines Lautsprecherchassis zu tiefen Frequenzen ist die "Güte" Qts. Sie gibt an, um wie viel der Schalldruck bei der Resonanzfrequenz fs unter dem linearen Bereich liegt. Bei Qts = 0,5 wäre das also die Hälfte (entsprechend - 6 dB). Bei Qts > 1 zeigt das Chassis sogar eine Überhöhung an der Resonanzfrequenz.
Der Tiefton-Frequenzgang eines Chassis in Offener Schallwand wird dann im wesentlichen vom Dipolabfall der Schallwand und der Güte des Chassis bestimmt. Es ist offensichtlich, dass ein hohes Qts tendenziell mehr Bass zulässt. Bei Qts > 1 kann die Schallwand sogar bewusst so klein gehalten werden, dass sie den "Resonanzbuckel" gerade ausgleicht. Andererseits kann aber auch die größte Schallwand den linearen Bereich nur wenig unter fs erweitern. Immerhin: Die geschickte Kombination von passendem Qts, geeigneter Schallwand und Ausnutzung von Wandreflektionen ermöglicht einen linearen Betrieb bis an fs ohne jede elektrische Kompensation:
Wenn die gewählte Kombination aus Schallwand und Chassis nicht den gewünschten Tiefgang im Bass erreicht, gibt es mehrere Möglichkeiten, den Frequenzgang elektronisch anzupassen.
Mit passiven Bauelementen:
Die Güte des Lautsprechers kann durch Vorschalten eines Widerstands Rs erhöht werden, gemäß den Formeln Qes'=Qts'*Qms/(Qms-Qts') und Rs = Re*(Qes'-Qes)/Qes. Wobei Re, Qms und Qes die ursprünglichen Werte des Chassis sind und Qts' der gewünschte Qts-Wert ist, über den Qes' und nachfolgend der Vorwiderstand Rs berechnet werden. Naturgemäß "frisst" Rs Leistung und verringert den Wirkungsgrad.
Durch ein Passive Line Level Cross-Over (PLLXO) vor dem Endverstärker wird das Eingangssignal so verzerrt, dass es zusammen mit den OB-Eigenschaften zum gewünschten Frequenzgang im Raum führt. Im WWW gibt es Beispiele und Berechnungsgrundlagen.
Mit SwitcherCad lassen sich solche Schaltungen auch in komplexer Form simulieren und anpassen:
Mit aktiven Bauelementen:
Hochwertige Aktivmodule für Subwoofer enthalten eine regelbare Tieftonanhebung, die sich auch für Tieftöner in Offenen Schallwänden einsetzen lässt.
S. Linkwitz hat für seine Dipol-Lautsprecher eine ganze Reihe aktiver Filter entwickelt, die praktisch alle Einsatzzwecke abdecken.
Einem Lautsprecherchassis in Offener Schallwand fehlt zum einen der Widerstand, den die eingeschlossene Luft eines herkömmlichen Gehäuses darstellt. Zum anderen muss ein Dipol wegen seiner Kurzschlussverluste im Tiefton mehr Luft bewegen als ein Monopol. Beides führt zu hohen Anforderungen an die maximale (lineare) Auslenkung der Membran Xmax. Linkwitz hat ein Excel-Spreadsheet aufgebaut, mit dem sich aus den Lautsprecherdaten der maximal erreichbare Schalldruck und die dafür erforderliche Verstärkerleistung berechnen lassen.
Es kann davon ausgegangen werden, dass für praktisch jeden Lautsprecher in Offener Schallwand die mechanische Belastungsgrenze weit vor der elektrischen erreicht wird. Dass dynamische Dipolstrahler besonders hohe Verstärkerleistungen benötigen, ist ein Gerücht, dass sich wahrscheinlich aus früheren Erfahrungen mit elektrostatischen Flächenwandlern nährt.
Alle bisherigen Betrachtungen gingen davon aus, dass das im Dipol eingesetzte Lautsprecherchassis nach vorn und hinten identisch abstrahlt. Das ist aber für die meisten Korblautsprecher unrealistisch: Die Strukturen von Korb und Magnet bilden nach hinten ein akustisches Filter, das den Frequenzgang verzerrt. Und von hohen Frequenzen, die evtl. nur noch von den innersten Bereichen der Membran abgestrahlt werden, kommt überhaupt kein signifikanter Beitrag mehr an der Lautsprecherrückseite an. Die Auswirkungen sind bei Linkwitz dokumentiert:
Abb. 7.4: Dieser 22 cm-Tieftöner zeigt ab 1500 Hz deutliche Lautstärkeunterschiede zwischen Vorder- und Rückseite der Membran. Spätestens ab 3000 Hz ist kein regulärer Dipoleffekt mehr wirksam.
Timmermanns weist für den Ciare HX 132 in seiner Offenen Schallwand "Open Source" ein ähnliches Verhalten nach:
Ähnliches misst auch Gerd Lommersum für den Vifa 10 BG 120 in seiner Dipo 1:
Zum Schluss noch eigene Messungen. Zuerst ein Peerless SLS 10 in einem H-Dipol. Messabstand ist 1 m:
Zuletzt der Monacor SPH 176 auf einer 40 cm breiten Offenen Schallwand:
Offensichtlich ist, dass nach hinten geschlossene Konstruktionen wie Kalotten- oder Hornlautsprecher von vornherein keine Dipolwirkung haben können.
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