-6dB oder -3dB???

[Henrik]

Hallo!

Bin gerade dabei meine erste Frequenzweiche (2Wege, 2.Ordnung) slebst zu entwickeln. Und gleich mal ein Problem:

Es ist eine Trennfrequenz von 2200Hz gewünscht. Ich dachte immer, dass die Kurven der einzelnen Wege sich nun 6dB unter 2200Hz kreuzen müssen.
Warum berechnen aber alle Programme die ich finden konnte (Freeware, Demos) nur die benötigten Bauteile für einen Pegelabfall von 3dB bei der Trennfrequenz?
Was ist denn nun richtig? -3dB oder -6dB?


Danke und Gruss Henrik

[ichse1]

Mit Frequenzweichen nach Formel wirst Du keine Freude haben.
Das funktioniert so nicht. Hier hilft nur ein Simulationsprogramm, dass die Amplituden und Impedanzfrequenzgänge berücksichtigt.

mfg STEFAN

[Henrik]

Hi Stefan!

Soweit bin ich auch schon.

Trotzdem: sind es nun -3dB oder-6dB?


Gruss Henrik

[ichse1]

Warum berechnen aber alle Programme die ich finden konnte (Freeware, Demos) nur die benötigten Bauteile für einen Pegelabfall von 3dB bei der Trennfrequenz?

Weil die Trennfrequenz nun mal als -3dB Punkt definiert ist.

Falls du im Übernahmebereich eine Überhöhung in der Simu hast, musst du die Frequenzen eben auseinander legen. (z.B.2000 und 2400)


mfg Stefan

[Bernhard]

Hallo,

-3 und -3 gibt +3
Soweit ich weiss, kann man nicht einfach die Trennfrequenzen auseinanderziehen...

-6 und -6 gibt 0

12dB Butterworth haben -3 , 24dB Linkwitz/R. haben -6.


Grüsse, Bernhard

[VISATON]

Die Kurven müssen sich bei -6 dB schneiden und eine relative Phasenlage von möglichst 0 Grad haben. Dann addieren sie sich zu 0 dB, wie es erwünscht ist.

[Krips]

Hallo Visatöner,

irgendwie fehlt mir da noch der Hinweis auf das Energieverhalten solcher -6dB - Weichen.

Da es einen Einbruch bei der abgestrahlten akustischen Energie gibt und der TMT oder MT bei der Übernahmefrequenz meist auch schon bündelt (also da ohnehin schon weniger Schallenergie abstrahlt), summieren sich da zwei Effekte, mit der Konsequenz, dass in einem weiten Bereich um die Übernahmefrequenz herum zu wenig Schallenergie in den Raum eingespeist wird. Da man im Raum meist im Diffusfeld abhört, fehlt dort die Schallenergie, was (negativ) zu hören ist.....

Gruss
Peter Krips

[VISATON]

@ P. Krips: Das verstehe ich nicht ganz. Wenn beide Kurven sich bei -6 dB treffen, addieren sie sich in der Null-Grad-Achse perfekt zu 0 dB. Das ist doch unstrittig, oder? Probleme kann es tatsächlich bei Chassis mit sehr unterschiedlichem Bündelungsverhalten geben, z.B., wenn bei der VIB Extra GF ein 25er Tieftöner mit einer Mitteltonkalotte kombiniert werden müssen. Dann darf man die Box nicht im Freifeld auf einen geraden Frequenzgang abstimmen, weil die breit abstrahlende Kalotte im MT-Bereich mehr Energie abstrahlt als der Tieftöner unterhalb der Übernahmefrequenz. Wir messen oft auch im Hörraum in 3 m Abstand. Bei den üblichen Chassisbestückungen ist allerdings nie im Übernahmebereich ein Problem der fehlenden Energie zu bemerken.

[Krips]

Hallo Visatöner,

klar, auf Achse sieht man da nix, aber bei grösseren Winkeln ausser Achse kann da schon was sein.
Aber: im Hallraum sieht man die fehlende Schallenergie aber doch, da da eben auch die Abstrahlung ALLER horizontalen/vertikalen Winkel erfasst wird, also die gesamte abgestrahlte Schallenergie......

Da man im Raum meist im Diffusfeld ausserhalb des Hallradiusses abhört, ist da die fehlende Schallenergie schon zu bemerken.....

Gruss
Peter Krips

P.S. Auf Achse sind es korrelierte Schallquellen, die addieren sich zu + 6 dB (auf einer bestimmten Achse)
Im Diffusfeld (oder im Hallraum) sind es aber nicht-korrelierte Schallquellen, die addieren sich dann aber nur zu +3 dB
Die 3 dB Differenz fehlen im Diffusfeld......

[VISATON]

Dem kann ich nicht zustimmen. Auch wenn wir in großen halligen Räumen im großen Abstand messen (keine Freifeldmessungen sondern alle Reflexionen werden mitgemessen), bemerken wir nie einen schwächeren Pegelanteil im Übernahmebereich. Eine Ausnahme habe ich oben genannt (25er TT und MT-Kalotte). Wenn das nicht so wäre, würden wir im Messraum bei der Übernahmefrequenz eine leichte Überhöhung einbauen.

[AH]

@ Admin: Ich glaube, ich weiß worauf Peter Krips hinauswill....

Wenn der Lautsprecherabstand klein gegen die halbe Wellenlänge ist, kommt es zu einer perfekten Addition, da jeder der beiden Lautsprecher den erhöhten Strahlungswiderstand aufgrund des anderen Lautsprechers "sieht".
Ist der Lautsprecherabstand groß gegen die halbe Wellänge, bildet sich ein Interferenzmuster aus, auf Achse ist die Addition perfekt (konstruktive Interferenz), unter größeren Winkeln kommt es jedoch abwechselnd zu konstruktiver und destruktiver Interferenz. Insgesamt sollten im Diffusfeldfrequenzgang in diesem Fall tatsächlich 3dB bei der Überlappungsfrequenz fehlen. Das ist allerdings ein so schmalbandiger Bereich, daß ich die Hörbarkeit stark anzweifele.

10" und MT-Kalotte sehe ich eigentlich nicht als problematisch an. Unter Annahme von +/- 0,5mm linearem Hub schafft eine 2"-Kalotte 104dB/SPL @ 1m bei 650Hz (unendliche Schallwand), was für hifi-Anwendungen ausreicht. Beim FÜ ist der Pegel zudem bereits 6dB unter Bezugsniveau. Das Bündelungsmaß des 10"ers (20cm Konusdurchmesser) steigt ab ca. 540Hz, so daß bei FÜ = 650Hz keine allzu signifikanten Auswirkungen auf den Diffusfeld-Frequenzgang zu erwarten sind. 10"er und 2"-Kalotte Ist zwar etwas eng, aber machbar, sofern die 2"-Kalotte tiefe Frequenzübergänge erlaubt. Ich würde dennoch zu 8"-Konus / 2"-Kalotte, FÜ = 650Hz oder 10"-Konus / 3"-Kalotte, FÜ = 500Hz tendieren.

Übrigens sehe ich ein mit zunehmender Frequenz etwas absinkendes Bündelungsmaß nicht unbedingt als problematisch an, da die Nachhallzeit typischer Wohnräume mit sinkender Frequenz ansteigt (frequenzabhängiger Absorptionsgrad). Ein absinkendes Bündelungsmaß wäre ein geeignetes Mittel, um diesen Effekt zu kompensieren und eine ausgewogene Betriebsschallpegelkurve hinzubekommen.
Meiner Erfahrung nach ist es günstig, wenigstens im Bereich 200Hz....4kHz, besser 100Hz...10kHz, noch besser 30Hz.....16kHz einen Toleranzbereich von +/-1dB am Hörplatz einzuhalten. Von mit zunehmender Frequenz fallenden Betriebsschallpegelkurven halte ich nicht so viel, das klingt in meinen Ohren zu dunkel.

Gruß

Andreas

[Krips]

Hallo Visatöner,

Euer Ergebnis überrascht mich ein wenig, weil es der Filtertheorie/den Übertragungsfunktionen eigentlich widerspricht.
Kann das Ergebnis auch daran liegen, dass ein Hörraum nun mal kein echter Hallraum ist und daher durch frequenzselektive Dämpfungen und ohnehin "Alpenpanorama" die Effekte etwas verdeckt werden ?

Als ich mal einen 2-Wegerich (klassisch 170/25) mit 2 FRS 8 zum Dreiwegerich "aufgebohrt" hatte und auf konstante Schallenergieabgabe und Abstrahlverhalten (grosse Schallwand) geachtet hatte, ist mir schon aufgefallen, dass die Klangfarbe im Raum im Gegensatz zu dem 2-Wegerich fast überall unverändert war.
Sogar im Nebenraum änderte sich an der Klangfarbe nix wesentliches.
Im Bassbereich war das natürlich anders.....

Mangels eigener (Hallraum-)Messmöglichkeiten muss ich Euere Erfahrung halt hinnehmen, auch wenn meine Zweifel noch nicht restlos ausgeräumt sind...

Gruss
Peter Krips

[Krips]

Hallo Andreas,

"Insgesamt sollten im Diffusfeldfrequenzgang in diesem Fall tatsächlich 3dB bei der Überlappungsfrequenz fehlen. Das ist allerdings ein so schmalbandiger Bereich, daß ich die Hörbarkeit stark anzweifele. "

Zunächst danke für die Schützenhilfe....
Allerdings:
Du und ich "stehen" auf steilflankige 24 dB-Weichen, da ist der Effekt sicher relativ schmalbandig.
Wie sieht es da aber bei 12 dB und 6 dB- Weichen aus, bei denen der Überlappungsbereich ein wesentlich grösseres Frequenzintervall umfasst... ??

Gruss
Peter Krips

[Bernhard]

Ich würde dennoch zu 8"-Konus / 2"-Kalotte, FÜ = 650Hz oder 10"-Konus / 3"-Kalotte, FÜ = 500Hz tendieren.

Hallo AH,

was hältst du von 630 Hz Trennung zwischen 7" und 2" ?

Und dann 120Hz zwischen 12" und 7" ?


Grüsse, Bernhard

[AH]

@ Peter Krips:

wenn d/Lambda >> 0,5 und dabei ein Filter 1. Ordnung eingesetzt wird, braucht man sich über die Wiedergabequalität / Diffusfeldfrequenzgang etc. aufgrund des ausgeprägten Interferenzbereichs ohnehin keine Sorgen mehr zu machen.

@ Bernhard:

Es gibt keine pauschalen Empfehlungen für Frequenzübergänge. U.a. hängt das davon ab, welche Richtcharakteristik angestrebt wird. Allgemein tendiere ich dazu, den Interferenzbereich so minimal wie möglich zu halten oder ganz zu vermeiden. Am besten, d/Lambda </= 0,5, höchstens d/Lambda = 1. Die Filterordnung dann so hoch wählen, daß die resultierenden Laufzeitverzerrungen unterhalb der Hörschwelle bleiben.

Zuerst schaut man sich den Lautsprecher an, der einen Hochpaß bekommen soll. Aus linearem Hub und Fläche den Maximalpegel ausrechnen und anhand der nichtlinearen Verzerrungen prüfen. Zusätzlich prüfen, ob er den gewünschten Pegel von der elektrischen Belastbarkeit her schafft. Einen Lautsprecher nicht zu tiefen Frequenzen auszureizen, ist Verschwendung.

2"-Kalotten setze ich mit +/- 0,5mm linearem Hub an, ältere Isophon- und Peerless-Modelle schaffen das. Ich rechne mit 105dB/SPL @ 1m als Maximalpegel für hifi-Anwendungen. D.h. eine 50mm-Kalotte schafft den geforderten Pegel (in unendlicher Schallwand) bis ca. 650Hz. Die -6dB auf der Trennfrequenz gebe ich bei Abschätzungen als Sicherheitsreserve dazu. Die Kennempfindlichkeit der Kalotte liegt dann in der Gegend um 90dB, d.h. zur Vollaussteuerung auf 105dB sind 32W erforderlich.
Danach kann man die Größe des Lautsprechers wählen, der einen Tiefpaß bekommen soll. Eine gute Faustregel ist, ka = 1 (Wellenlänge entspricht Strahlerumfang) als obere Grenze des Übertragungsbereiches zu wählen, Probleme mit Richtwirkung und Partialschwingungen werden auf diese Weise primitiv und wirkungsvoll vermieden. In unserem Falle (650Hz) darf der Strahler ca. 16cm Umfang haben, also ein 8"er.
Der 8"er hat 20cm Einbaudurchmesser, die Mitteltonkalotte setze ich mit 12cm an. d/Lambda = 16/52 = 0,3 -> keine Interferenzprobleme.

Bei Deinem Vorschlag würde ich etwas raufgehen mit dem Frequenzübergang: 7"er haben ca. 13,5cm Membrandurchmesser, d.h. gehen kompromißlos bis 800Hz. Daher sollte man eine 2"-Kalotte mit höherer Kennempfindlichkeit nehmen. Empfindlichkeit vs. Bandbreite, altes Spiel. Also z.B. einen 7"er mit 93dB Kennempfindlichkeit + 2"-Kalotte mit 93dB Kennempfindlichkeit. Die Kalotte schafft ja mechanisch jetzt 108dB/SPL @ 1m bei 800Hz, die höhere Kennempfindlichkeit ist notwendig, damit sie elektrisch mitkommt. Wiederum sind zur Vollaussteuerung auf 108dB @ 1m 32W erforderlich.
Achtung: Im Übertragungsbereich 7"er liegt u.U. der Bafflestep, seine Kennempfindlichkeit sinkt dabei um 6dB ab. Unter der Annahme von +/- 2mm Hub schafft er die 108dB @ 1m mechanisch ab 150Hz in der unendlichen Schallwand. Wenn die Box im Grundtonbereich kugelförmig abstrahlt, schafft er dies mechanisch erst ab ca. 220Hz. Das zieht auch thermische Problem nach sich, da die Kennempfindlichkeit nur noch bei 87dB/W @ 1m liegt, d.h. statt 32W sind 128W zur Vollaussteuerung erforderlich.

usw. usw.

Immer dasselbe Wechselspiel zwischen elektrischer und mechanischer Belastbarkeit, Kennempfindlichkeit und Strahlergröße in Relation zur Wellenlänge. Obiges versteht sich nur als primitive Philosphie, andere Konstruktionsziele können andere Entwürfe sinnvoll werden lassen.

Gruß

Andreas