Bekanntlich erfolgt die Bewegung von Tieftöner-Schwingspulen asymmetrisch, vor allem bei größeren Auslenkungen. Unter anderem deshalb gibt es die Compound-Bauweise, die in dieser Beziehung folgende Vor- und Nachteile zu bieten hat:
Bewegt sich die eine Membrane stärker als die andere, so ist es bei der nächsten Halbwelle gerade umgekehrt, so dass der Durchschnittswert zwischen Außentreiber-Membranbewegung und Innentreiber-Membranbewegung symmetrisch verläuft.
Jedoch bleibt eine leichte Asymmetrie erhalten, weil die Membrane des Außentreibers die Schallabstrahlung des Innentreibers abschirmt. Die Membranbewegung des Außentreibers geht also stärker in das akustische Ergebnis ein, so dass es besser wäre, wenn eine weiter gehende Symmetrierung der Membranbewegung erzielbar wäre.
Das Koppelvolumen wirkt sich ansatzweise wie eine Verklebung der beiden Membranen miteinander aus, so dass die in Punkt 2 geforderte Symmetrierung teilweise erreicht wird.
Einige Firmen wie z. B. Revox haben jedoch noch eine andere Lösung für dieses Problem angewendet: Akzeptiert man einen gegenüber der Compound-Bauweise vierfachen Volumenbedarf, so kann man die beiden Treiber akustisch parallel statt in Reihe schalten. Dadurch wird bei gegebenem Materialeinsatz die Membranfläche verdoppelt und der Leistungswirkungsgrad vervierfacht. Um jedoch auch hier den in Punkt 1 genannten Vorteil zu erhalten, ist es erforderlich, dass bei einem der Treiber die Membranvorderseite und beim anderen das Magnetsystem nach außen zeigt. Die in Punkt 2 und 3 genannten Wirkungen fallen weg, so dass sich unter dem Strich in etwa dieselbe Wirkung ergeben sollte wie bei einem Compound-System.
Besonders schön finde ich, dass bei geschickter Anordnung der Treiber sogar eine Impulskompensation möglich ist. Ich habe das mal aufgezeichnet:
Theoretisch gelingt die Impulskompensation hier sogar besser als beim Phlogiston-Aktivsubwoofer, weil die Treiber achsensymmetrisch angeordnet sind und die bei einer lediglich drehsymmetrischen Anordnung auf das Gehäuse einwirkenden Scherkräfte somit entfallen.
Von Nachteil ist bei derartigen Systemen allerdings die unterschiedliche Laufzeit zwischen Schallwand- und Rückwandtreiber. Deshalb sollten sie nur bei sehr tiefen Frequenzen parallel laufen. Bei einer Reihenschaltung der Treiber sollte also der Rückwandtreiber kapazitiv überbrückt werden. Außerdem sollten die Treiber durch Parallelschaltung von Hochlastwiderständen grob impedanzlinearisiert werden, weil die Impedanzkorrekturglieder (ich habe sie der Übersicht halber weggelassen) nur auf die Reihenschaltung zweier Treiber und nicht auf einen einzelnen Treiber wirken dürfen, da sonst auch sie in Reihe geschaltet sind und sich somit eine unerwünschte Wechselwirkung zwischen ihnen ergibt.
Alternativ habe ich die Möglichkeit der Parallelschaltung vorgesehen, die unterhalb einer gewissen Frequenz zu größerer Leistungsaufnahme und entsprechend größerem Schalldruck führt. (Hier können jedem einzelnen Treiber Impedanzkorrekturglieder parallel geschaltet werden.) Mir ist klar, dass man den Rückwandtreiber sehr sanft trennen muss, um Interferenzen mit dem Schallwandtreiber zu verhindern. Manche Hersteller bauen deshalb zwei Tiefpässe mit unterschiedlicher Trennfrequenz und unterschiedlicher Flankensteilheit ein, so dass ab einer gewissen Frequenz das tiefer getrennte Chassis sogar lauter ist als das höher getrennte. Das ist natürlich nicht im Sinne des Erfinders. Deshalb gibt es Hersteller, die bei Filtern ungeradzahliger Ordnung die „oberen“ Pole beider Chassis über eine große Spule verbinden und das Ganze über ein einheitliches Filter betreiben. Im Durchlassbereich des „Hauptfilters“, wo dessen Flankensteilheit also 0 dB/Okt. beträgt, wird das eine Chassis linear und das andere mit 6 dB/Okt. versorgt. Im Übergangsbereich ist die Flankensteilheit für beide Chassis gleich, weil die beiden letzten Spulen wie eine einzige besonders große Spule wirken.
Dies müsste bei einem Filter zweiter Ordnung sehr ähnlich funktionieren, mit dem Unterschied, dass das tiefer getrennte Chassis im Sperrbereich des „Hauptfilters“, wo es ohnehin wesentlich leiser als das andere Chassis ist, mit 18 dB/Okt. statt mit 12 dB/Okt. abfällt.
Wie beurteilt Ihr ein solches Konstrukt? Hat jemand Erfahrungen damit?
Was mir besonderes Kopfzerbrechen bereitet: Wenn die Schallwand 14 cm breiter ist als der Membrandurchmesser und wenn ich das hintere Chassis 10 cm tief versenke, legt der Schall des Rückwandtreibers (10 ^ 2 + (14/2) ^ 2) ^ 0,5 = 149 ^ 0,5 = ca. 12 cm bis zur Rückwandkante zurück. Von dort bis zur Schallwand sind es noch einmal ca. 42 cm, so dass der Laufzeitunterschied 54 cm beträgt, wenn man neben dem Montageflansch des Rückwandtreibers keine Löcher in die Seitenwände bohrt. Bei einer zulässigen Phasendifferenz von 30 ° ergibt das eine Frequenz von c * 30/360/0,54 m = 340/12/0,54 Hz = 600/12 Hz = 50 Hz. Mit anderen Worten, der Rückwandtreiber muss bereits bei 50 Hz abgekoppelt werden.
Bewegt sich die eine Membrane stärker als die andere, so ist es bei der nächsten Halbwelle gerade umgekehrt, so dass der Durchschnittswert zwischen Außentreiber-Membranbewegung und Innentreiber-Membranbewegung symmetrisch verläuft.
Jedoch bleibt eine leichte Asymmetrie erhalten, weil die Membrane des Außentreibers die Schallabstrahlung des Innentreibers abschirmt. Die Membranbewegung des Außentreibers geht also stärker in das akustische Ergebnis ein, so dass es besser wäre, wenn eine weiter gehende Symmetrierung der Membranbewegung erzielbar wäre.
Das Koppelvolumen wirkt sich ansatzweise wie eine Verklebung der beiden Membranen miteinander aus, so dass die in Punkt 2 geforderte Symmetrierung teilweise erreicht wird.
Einige Firmen wie z. B. Revox haben jedoch noch eine andere Lösung für dieses Problem angewendet: Akzeptiert man einen gegenüber der Compound-Bauweise vierfachen Volumenbedarf, so kann man die beiden Treiber akustisch parallel statt in Reihe schalten. Dadurch wird bei gegebenem Materialeinsatz die Membranfläche verdoppelt und der Leistungswirkungsgrad vervierfacht. Um jedoch auch hier den in Punkt 1 genannten Vorteil zu erhalten, ist es erforderlich, dass bei einem der Treiber die Membranvorderseite und beim anderen das Magnetsystem nach außen zeigt. Die in Punkt 2 und 3 genannten Wirkungen fallen weg, so dass sich unter dem Strich in etwa dieselbe Wirkung ergeben sollte wie bei einem Compound-System.
Besonders schön finde ich, dass bei geschickter Anordnung der Treiber sogar eine Impulskompensation möglich ist. Ich habe das mal aufgezeichnet:
Theoretisch gelingt die Impulskompensation hier sogar besser als beim Phlogiston-Aktivsubwoofer, weil die Treiber achsensymmetrisch angeordnet sind und die bei einer lediglich drehsymmetrischen Anordnung auf das Gehäuse einwirkenden Scherkräfte somit entfallen.
Von Nachteil ist bei derartigen Systemen allerdings die unterschiedliche Laufzeit zwischen Schallwand- und Rückwandtreiber. Deshalb sollten sie nur bei sehr tiefen Frequenzen parallel laufen. Bei einer Reihenschaltung der Treiber sollte also der Rückwandtreiber kapazitiv überbrückt werden. Außerdem sollten die Treiber durch Parallelschaltung von Hochlastwiderständen grob impedanzlinearisiert werden, weil die Impedanzkorrekturglieder (ich habe sie der Übersicht halber weggelassen) nur auf die Reihenschaltung zweier Treiber und nicht auf einen einzelnen Treiber wirken dürfen, da sonst auch sie in Reihe geschaltet sind und sich somit eine unerwünschte Wechselwirkung zwischen ihnen ergibt.
Alternativ habe ich die Möglichkeit der Parallelschaltung vorgesehen, die unterhalb einer gewissen Frequenz zu größerer Leistungsaufnahme und entsprechend größerem Schalldruck führt. (Hier können jedem einzelnen Treiber Impedanzkorrekturglieder parallel geschaltet werden.) Mir ist klar, dass man den Rückwandtreiber sehr sanft trennen muss, um Interferenzen mit dem Schallwandtreiber zu verhindern. Manche Hersteller bauen deshalb zwei Tiefpässe mit unterschiedlicher Trennfrequenz und unterschiedlicher Flankensteilheit ein, so dass ab einer gewissen Frequenz das tiefer getrennte Chassis sogar lauter ist als das höher getrennte. Das ist natürlich nicht im Sinne des Erfinders. Deshalb gibt es Hersteller, die bei Filtern ungeradzahliger Ordnung die „oberen“ Pole beider Chassis über eine große Spule verbinden und das Ganze über ein einheitliches Filter betreiben. Im Durchlassbereich des „Hauptfilters“, wo dessen Flankensteilheit also 0 dB/Okt. beträgt, wird das eine Chassis linear und das andere mit 6 dB/Okt. versorgt. Im Übergangsbereich ist die Flankensteilheit für beide Chassis gleich, weil die beiden letzten Spulen wie eine einzige besonders große Spule wirken.
Dies müsste bei einem Filter zweiter Ordnung sehr ähnlich funktionieren, mit dem Unterschied, dass das tiefer getrennte Chassis im Sperrbereich des „Hauptfilters“, wo es ohnehin wesentlich leiser als das andere Chassis ist, mit 18 dB/Okt. statt mit 12 dB/Okt. abfällt.
Wie beurteilt Ihr ein solches Konstrukt? Hat jemand Erfahrungen damit?
Was mir besonderes Kopfzerbrechen bereitet: Wenn die Schallwand 14 cm breiter ist als der Membrandurchmesser und wenn ich das hintere Chassis 10 cm tief versenke, legt der Schall des Rückwandtreibers (10 ^ 2 + (14/2) ^ 2) ^ 0,5 = 149 ^ 0,5 = ca. 12 cm bis zur Rückwandkante zurück. Von dort bis zur Schallwand sind es noch einmal ca. 42 cm, so dass der Laufzeitunterschied 54 cm beträgt, wenn man neben dem Montageflansch des Rückwandtreibers keine Löcher in die Seitenwände bohrt. Bei einer zulässigen Phasendifferenz von 30 ° ergibt das eine Frequenz von c * 30/360/0,54 m = 340/12/0,54 Hz = 600/12 Hz = 50 Hz. Mit anderen Worten, der Rückwandtreiber muss bereits bei 50 Hz abgekoppelt werden.
(Ich glaube, die Frage nach meinem Lieblingssmiley ist jetzt auch hinreichend beantwortet: Natürlich der, der so dreinblickt, als hätte man ihm Drogen ins Getränk gemischt. 
)
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