Weihnachtsbaum DS4 Waveguide und Bauplan

[ChPuls]

Hallo Leute,

mich interessiert rein wissenschaftlich aber auch nur aux passé der Waveguide und der Bauplan der Visaton DS4. Visaton wollte den eigentlich mal zumindest den Bauplan auf ihre Seite stellen. Vielleicht hat jemand von den Forumsmitgliedern genaue Zeichnungen davon.

Es gab ja schon einige Diskussionen über die DS4 und auch Waveguides, aber leider kaum ohne wissenschaftliche Darlegung oder gar Verständnis für die Konstruktion. Viele Leute sehen halt nur die DS4 mit vielen Lautsprechern und denken dann nur an unangemessene Lautstärken und wissen zum Beispiel nicht warum die Box zwei Tieftöner und gerade kein D'Appolito im Mitteltonbereich hat. Ich weiss natürlich das Lautsprecher entsprechend ihrer Membrangrösse bündeln und dass deswegen bei Mehrwegeboxen im Übernahmebereich zwischen einem Konuschassis und einer Kalotte eine schnelle Bündelungsänderung entsteht; sehr gut zu erkennen in Boxsim unter Bündelungsmaß.

Ich möchte die Ideen und Kenntnisse, die in dieser Box stecken für andere ähnliche Projekte nutzen können. Für Projekte wo ein stetig steigendes Bündelungsverhalten gefragt ist. Mir würden auch ein paar Grundlagen zu Waveguides reichen. Aber bitte nur wissenschaftliche Erörterungen und keine Versuche konkrete Bauvorschläge mit anderen und zahlreicheren Chassis einfach hier so hinknallen.

Also zu Weihnachten sich einen Tannenbaum basteln. Kleiner Scherz.

MFG
Christian Puls

[BN]

Hallo Christian Puls,

willkommen bei den Waveguide Fans. Daß hier jemand explizit nach einer wissenschaftlichen Darlegung von Waveguides fragt, ist schon etwas ungewöhnlich. Die meisten Lautsprecherbauer wollen so ein Ding einfach nur bauen, ohne größeres theoretisches Brimborium.

Derjenige der den Waveguides einen exakten mathematischen Unterbau gegeben hat, ist Earl Geddes. Von ihm gibt es eine Reihe von Veröffentlichungen und ein Buch. Drei wichtige Veröffentlichungen sind im Downloadbereich im Forum www.audiodiskussion.de zu finden. Hierzu ein Link:

http://baseportal.de/cgi-bin/basepor...0&cmd=all&Id=2

Aber eine Vorwarnung: die Theorie, so wie sie Geddes präsentiert, ist nicht gerade einfach zu verstehen. In diesem Forum gibt es mittlerweile auch einige recht interessante Beiträge zur Theorie und Praxis von Waveguides (-> Suchfunktion).

Viel Spaß
Bernhard

[UweG]

Da ich mich vor ein paar Monaten mit dem Thema Waveguides etwas intensiver befasst habe, ein paar Erfahrungen.

Das Buch von Geddes habe ich gelesen, zumindest den für Waveguides relevanten Teil. Der Kniff, den Geddes anwendet, besteht darin, die Wellengleichung für ein paar (ziemlich kuriose) Koordinatensysteme explizit gelöst zu haben und nun zu versuchen, ein reales Waveguide stückweise in diesem Koordinatensystem abzubilden. Die dabei logischerweise entstehenden Verzerrungen der Wellenfront schlägt er vor, in Moden höherer Ordnung umzurechnen und jeweils mit zu führen. Eignetlich klang das für mich recht tricky.
Earl Geddes sieht sich jedoch nicht imstande (angeblich wegen des Umfangs) auch nur ein Waveguide in seinem Buch exemplarisch durchzurechnen. Außerdem gibt es keinen Vorschlag von ihm, wie ein Waveguide in einer endlichen Schallwand zu errechnen ist.
Das trübt die Sache meiner Meinung nach deutlich.
Mathematische Sattelfestigkeit ist definitiv gefragt bei der Lektüre. Das Buch ist eine wissenschaftliche Abhandlung und keine Bauanleitung.

Weitere Diskussionsbeiträge zum Thema findest du in diesem Thread .

P.S.: Ich kann derzeit niemand benennen, der das Abstrahlverhalten von Waveguides in einer realen quaderförmigen Box berechnen kann. Ich bin auch nicht sicher, ob es überhaupt jemanden gibt.

[Ollie]

Solange du die Schallverteilung am Hornmund kennst, kannst du ja Kantenbeugung am selbigen berechnen. Anschliessend hast du die Schallverteilung, mit der du auf die (z.B. endliche) Schallwand gehst. Stellenweise muss man das natuerlich numerisch loesen, weil das analytisch geschlossen nicht mehr geht, aber prinzipiell ist es wohl moeglich. Nur, wozu sollte das gut sein? Es ist ja nur untenrum relevant (oebenrum bestimmen die WG-Eigenschaften das Abstrahlverhalten), und hier kan man den WG-Mund durch eine Kolbenmembran annaehern. Feineres Rechnen gibt dir kaum Erkenntnisgewinn, oder uebersehe ich das was in der Fragestellung?

[UweG]

Meinst du, dass ein konisches Waveguide mit 179° Öffnungswinkel, einer 20mm-Kalotte im Innern und 30cm Außendurchmesser wirklich so strahlen wird wie eine 30cm-Membran? Ich denke nicht.

[Ollie]

Bei welcher Frequenz? Ich sagte explizit "untenrum" und "annaehern". Wenn du bloede Beispiele waehlst, dann sage ich: bei 20Hz schon! Und nun?

Solche Fragestellungen kommen davon, wenn man zu jeder Pupstroete von ebay "Waveguide" sagt und sie rechnen koennen will. Man kann nur Geddes-WGs sauber rechnen. Wir sind hier bei "Das ist schon die ganze Zeit so" und nicht bei "Ich wuensch' mir was". Alles andere ist "fudge factor" oder Messmikro.

[UweG]

O.k., ich sehe, ich hatte dein untenrum / obenrum falschherum gelesen. Deinen Kommentar verstehe ich trotzdem nicht.

Kannst du den Frequenzgang eines HTs mit einem WG auf realer endlicher Wandwand in verschiedene Raumrichtungen berechnen?

[Ollie]

Klar, wieso nicht. Bei der Kolbenmembrane in der ebenen, endlichen Schallwand kommt ja auch "nur" die Beugung an den Schallwandkanten hinzu. Die Schallschnelle ist in diesem Falls natuerlich recht einfach und durch die Fragestellung gegeben. Aber bei einem Geddes-WG rechnest du ja genau das - die Schallschnelle am Mund. Es kommt noch ein bisschen Kantenbeugung am Uebergang Mund-Schallwand hinzu (zu minimieren durch das "flareing", Rotationssymmetrie hilft in der Behandlung), aber das war's dann auch schon.

Das Ganze stimmt freilich nur bis zur Gueltigkeit bzw. sauberen Funktionsweise des WGs, d.h. eben einlaufende Welle, lambda nicht kleiner als Ueff der Quelle usw.. Wenn du kein Geddes-WG hast, wird's natuerlich doof. Auch dann muss man per Vergleich mit der Messung ein Gefuehl dafuer bekommen, wie empfindlich das directivity pattern darauf reagiert, wenn eine Kalotte statt einer ebenen WF ins WG strahlt. Gibt halt a weng Schmutz und HOMs, aber auch erst ab einer gewissen Frequenz, "when the higher modes cut in", wie er zu schreiben pflegt. Die niedrigen Ordnungen bleiben sich bei nicht allzu gekurvter WF relativ gleich. (Vgl. Fourierentwicklung von Saegezaehnen.)

HTH,
Ollie

[raphael]

Stichwort Waveguide+ebay: Genaugenommen ist schon ein einfaches Rohr ein Waveguide, also würde ich nicht ebay die Schuld geben. Der Begriff ist leider viel zu schwammig und viele schmeißen ihn mit einem Horn zusammen. Im übrigen sehr hilfreich ist es, hier mal ein wenig beim Patentamt zu gucken, das ist eine wahre Fundgrube an Wissen.

Raphael

[UweG]

Klar, wieso nicht.

Aha. Ich lerne gerne dazu. Du machst das also auf dem von Geddes beschriebenen Weg? Welche Koordinatensysteme hast du denn bisher benutzt?

[raphael]

achja, Uwe, was soll übrigens an den Koordinatensystem komisch sein? Alles Standard: Kartesisch, zylindrisch, spherisch. Findest Du in jedem Buch mit Mathematik für Ingenieure.

Raphael

[UweG]

Entweder habe ich den Geddes zu oberflächlich gelesen oder ....

Ich habe verstanden:
- Das Koordinatensystem braucht eine separierbare Variable, entlang der die Welle läuft.
- Die Randbedingungen müssen stückweise konstant in den beiden anderen Variablen sein.
- Eine runde Quellenform (die meisten Membranen sind nunmal rund) akzeptiert nur das sphärische, das konische, das oblate spheroide, und das ellipsioide Koordinatensystem.

Wer von euch hat eigentlich Geddes "Audiotransducers" gelesen?

[raphael]

Das Buch habe ich nicht gelesen, aber seine Artikel in den AES-Veröffentlichungen. Angeblich sollen die auch ausführlicher sein.
Also, zunächst, die separierbare Variable brauchst Du immer, egal ob schallwellen oder elektromagnetische Wellen. Bei beiden gibt es Waveguides und Du legst immer mit der Wellengleichung los. Zum Verständnis von Waveguides kann ich übrigens sehr empfehlen, sich mal mit dem elektromagentischen Gegenstück auseinderzusetzen. Da gibt es wesentlich mehr Literatur zu, die Vorgehensweise ist allerdings oft ähnlich.
Wegen der Koordinatensystem: Ganz so ist es nicht. Er arbeitet nur deswegen mit krummlinigen System, weilö dann die Rechnung einfacher wird, es würde grundsätzlich auch rechtwinklig gehen. Allerdings sind aus der HF-Technik wiederum viele Lösungen für der wellengleichung in Waveguides eben in krummlinigen System bekannt.
Die konstanten Randbedingung sind eben vorraussetzung für den Lösungsansatz und ja auch in erster Näherung gegeben. Der nächste schritt ist dann, daß man sagt, sie sind zwar nicht konstant, weisen aber keine Sprünge oder ähnliche Gemeinheiten auf, sind also kontinuierlich.
Ist doch soweit alles ganz straight forward.

Raphael

Btw. In den AES-Artikeln gibt es eine konkrete Bauanleitung. Farad kann dazu was sagen, wie die so funktioniert.

[Ollie]

Raphael, ja, ein zylindrisches Rohr ist ein Waveguide. Ein konisches Rohr mit 179 Grad Oeffnungswinkel ist es hingegen nicht, nicht mal bei Eletromagnetikers. Ah, ebay! Gotta love'em.

Welches WG ausser dem Rohr mit rechteckigem Querschnitt kann in einem kartesischen KOS beschrieben werden (separabler Ansatz)? Keines, nicht wahr? Jedenfalls habe ich seinen Ansatz so verstanden, dass er ein KOS sucht, in dem sein Ansatz der Wellengleichung separierbar ist (z.B. Winkel- und Radialteil bei einem Zylinder-KOS). Sobald er das gefunden hat, kann er die Wellenfront nach einzelnen (geeigneten, haha) Funktionen entwickeln.

Wer Zugang zum JAES hat, kann mal die Artikel von Putland lesen oder nach seiner Doktorarbeit googlen, Stichwort "every one-parameter horn satisfies Webster's equation" (ich habe den link auf einem anderen Rechner gespeichert, sorry.). Putland erklaert viel besser als Geddes, mindestens jedoch schreibt er angenehmer. Gerade das Buch (ja, ich hab's gelesen) ist furchtbar.

Noch etwas zum Abstrahlverhalten einer realen Box, um das es hier ja eigentlich geht: ich mache gar nichts wie Geddes, ich sage lediglich, dass man es mit Geddes machen kann. Du kannst aber auch aus einer gewuenschten Directivity per FT das Schallfeld am Hornmund "setzen" (wie und ob du es dorten so hinbekommst, ist halt eine andere Frage, und Geddes ist der einzige, der einen Formalismus hierfuer bietet) und mit Raytracing oder GTD weiterrechnen.

Cheers,
Ollie

[jido74]

.... ich habs mir jetzt zwei mal durchgelesen ... ich kann keine Antwort zu dem Bauplan finden ! Gibt es keinen ...oder gab es einen und der ist futsch ?
Würde mich schon interessieren... so Hobby mässig :-) !

Gruß Der Guido