Lautsprechertechnik: Frequenzweichen, Gehäuse und Akustik verstehen

Phänomene bei Lautsprechern: Geräuschdämpfung und Tieffrequenzleistung

Lautsprecher geben Schallwellen von beiden Seiten der Membran ab. Diese Wellen sind in Phasenverschiebung. Wenn die akustische Wellenlänge groß im Verhältnis zur Größe des Lautsprechers ist, kommt es zu einem Kurzschluss durch Beugung um den Kegel.

Was ist eine Schallwand?

Eine Schallwand ist ein Gerät, das die schädliche Interaktion zwischen den von der Vorder- und Rückseite des Lautsprechers erzeugten Wellen verhindert.

Zweck der Frequenzweiche (Crossover)

Der Zweck der Frequenzweiche oder Teiler ist es, die Frequenzen des Audio-Frequenzspektrums zu filtern und sie den Lautsprechern zuzuweisen, die für den jeweiligen Frequenzbereich optimiert sind, um die maximale Leistung aus ihnen zu erzielen.

Unterschiede zwischen passiven und aktiven Filtern

Passive Filter werden in Frequenzweichen verwendet, die sich zwischen dem Verstärkerausgang und den Lautsprechern befinden (typischerweise im Lautsprechergehäuse). Diese Netzwerke arbeiten mit niedriger Impedanz und hoher Leistung.

Aktive Filter finden Anwendung bei Multiamplifikation. In diesen Fällen werden die Filter zwischen Vorverstärker und Leistungsverstärker platziert. Sie arbeiten mit hoher Impedanz und niedrigem Stromverbrauch.

Hauptmerkmale passiver Filter in Lautsprechern

• Anzahl der Übertragungswege (Vías).
• Die Trennfrequenz (Crossover-Frequenz).
• Der Filtertyp.
• Die Steigung.
• Die Lastimpedanz.

Was versteht man unter Trennfrequenz oder Übertragung?

Die Crossover-Frequenz ist die Frequenz, bei der die Amplitude auf 70,7% des maximalen Amplitudenwertes des bearbeiteten Signals reduziert ist.

Erklärung der Filtersteilheit

Die Steigung eines Filters wird in dB pro Oktave angegeben und beschreibt, wie stark die Verstärkung des Filters abfällt.

Auswirkung der Lastimpedanz eines Lautsprechers

Die Lastimpedanz eines Filters gibt an, welche Leistung er an Ein- und Ausgang liefern muss, um die Impedanzanpassung zwischen Verstärker und Lautsprecherbox zu gewährleisten. Die Induktivitäts- und Kapazitätswerte werden bestimmt, um eine bestimmte Crossover-Frequenz bei einem exakten Impedanzwert zu erreichen. Wenn diese Werte geändert werden, um die Impedanz anzupassen, entwickelt der Filter möglicherweise nicht mehr die ursprünglich vorgesehene Funktion.

Erklärung des geschlossenen Gehäuses (Schallwand geschlossen)

Hierbei werden die Lautsprecher in einem komplett geschlossenen Kasten montiert. Dadurch wird verhindert, dass sich die Schallwelle von der Rückseite ausbreitet, was zu einer vollständigen Trennung der beiden vom Lautsprecher erzeugten Wellen führt.

Erklärung des Bass-Reflex-Gehäuses

Dies ist eine Variante des Gehäuses, die eine Öffnung an der Vorderseite aufweist. Sie nutzt die vom hinteren Kegel erzeugte Strahlung, um die bei niedrigen Frequenzen verlorenen Wellen zurückzugewinnen und die Wirkung der Box zu verstärken.

Betrieb eines Horns oder Trichterlautsprechers: Vor- und Nachteile

Der Betrieb eines Horns kann mit einem elektrischen Transformator verglichen werden: Der Lautsprecher liefert akustische Energie an eine kleine Luftmasse unter hohem Druck (enger Hals des Horns) und wandelt diese in Schalldruckschwankungen um, die eine große Luftmasse beeinflussen (Mündung des Horns).

Der wesentliche Vorteil des Horns gegenüber direkten Systemen ist die deutlich bessere Effizienz durch eine bessere akustische Anpassung an die Umgebung. Dies bedeutet, dass für die gleiche Lautstärke weniger Leistung vom Lautsprecher benötigt wird.

Ein Nachteil ist die schwache Reaktion im sehr tiefen Frequenzspektrum, da hier konstruktive Einschränkungen durch die Abmessungen der Mündung auferlegt werden.