elektronische Filter bei FQ-Weiche

[Burns]

Ich kannn bei meiner Aktiven FQ-Weiche verschiedene Filter einstellen.
Und zwar: BW von 6 - 24 und LR von 12 - 24 und die FQ dazu.

Meine Frage ist nun was ist der Unterschied zw BW und LR. Vielleicht gibt es auch eine Grafik dazu. Die Zahlenwerte sind , so nehme ich an, die db pro Oktave.

Wäre sehr verbunden wenn mirs wer erklärt!

Burns

[Violoncello]

BW = Butterworth: 3 dB Abfall bei Trennfrequenz
LR = Linkwitz-Riley: 6 dB Abfall bei Trennfrequenz (-> HP + TP mit gleicher Trennfrequenz addieren sich zu einem Allpass -> flacher Amplitudengang)

Im Allgemeinen wird man LR verwenden wollen. Nur wenn man weiß was man tut kann BW auch vorteilhaft sein.

[walwal]

Hier noch einige Infos:

http://hifiakademie.de/?id=6.6&si=MTM2MjIxMjEyOC44NzE5fDc5LjIyMS40Ni4xMHwg

http://www.google.de/imgres?imgurl=http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/d/d7/Linkwitz_vs_Butterworth.svg/300px-Linkwitz_vs_Butterworth.svg.png&imgrefurl=http://en.wikipedia.org/wiki/Linkwitz%25E2%2580%2593Riley_filter&h=250&w=300&sz=14&tbnid=hAcgrUARMyzWlM:&tbnh=83&tbnw=100&zoom=1&usg=__tYKqnjt-JxBIYw1EeaGT8I-6kZw=&docid=-pQBaj_NYPmlyM&hl=de&sa=X&ei=_LgxUeeWM8GGtAblt4CwBg&ved=0CE4Q9QEwAw&dur=456

[Calvin]

Hi,

die unterschiedlichen Namen bei Filtern bezeichnen bestimmte Filterschaltungsstrukturen, oder ein bestimmtes Verhalten.
Butterworth sind durch einen linearen Amplitudengang und einen relativ scharfen Knick in einem relativ kleinen Frequenzbereich charakterisiert.
Merkmale sind die Filtergrenzfrequenz und der Q-faktor. Der Q-faktor beschreibt auf welchen Wert der Amplitudengang auf der Grenzfrequenz aufweist. Für Butterworth gilt ein Q von 1/SQR2 =0,71. Das entspricht -3dB.
Dabei spielt es keine Rolle ob das Filter 1ter Ordnung, -6dB/oct, oder 2ter Ordnung, -12dB/oct oder noch steiler filtert. Bei steilen Filtern tritt aber ein Überhöhungseffekt wie in der Grafik eingezeichnet auf.
Das Linkwitz-Riley Filter ist nun eine Sonderform des Butterworth-Filters, indem es einen Q-faktor von 0,5 = -6dB aufweist und immer eine Hintereinanderschaltung von zwei gleichen(!) Butterworth Filtern darstellt. Es ist immer ein Filter gerader Ordnung (2ter, -12dB/oct, oder 4ter, -24dB/oct, etc.)
Durch die Hintereinanderschaltung multiplizieren sich die Q-faktoren und 0,71² = 0,5. Auf der Grenzfrequenz ist der Amplitudengang auf die Hälfte abgefallen.
Butterworth Filter können dagegen sowohl gerade als auch ungerade Odnung aufweisen, z.B. 3te Ordnung, -18dB/oct. Sie entstehen ebenfalls durch Hintereinanderschaltung. Jedoch weisen die einzelnen Filterstufen verschieden Greqnzfrequenzen und Q-Faktoren auf, z.B. Q1 0,71 und Q2 1,0.

Welche Filtersteilheit und Art im jeweiligen Fall günstiger ist, hängt von dem LS ab. Feste Vorgaben egal welchen Filtertyps sind in jedem Fall nicht optimal. Es wären dann zusätzliche Equalizer-Filter erforderlich um auf die Eigenheiten des jeweiligen LS anzupassen, was den Aufwand enorm in die Höhe treiben kann.
Dezidiert für den jeweiligen Lautsprecherfall berechnete Filter -ähnlich wie es bei passiver Weichentechnologie üblich ist- wären zielführend.

jauu
Calvin

[tetreb]

Kommt da nicht auch noch die effektive Abstrahlkeule dazu, die bei LR 4. Ordnung gerade ist, glaube ich, und bei BW nach unten zeigt (beim Uebergang)?

Genauer weiss ich es auch nicht.

[Peter K]

Hallo Calvin,

noch eine Ergänzung zu den Butterworthfiltern:

Nur die BU-Filter gerader Ordnung (also 2. und 4.) haben die 3 dB-Überhöhung.
Die Ungeraden (1., 3., 5.) haben die nicht, die sind flat wie die Linkwitze, sind sogar Konstantleistungsfilter, was die LR's in der Regel nicht sind.

Gruß
Peter Krips

[Peter K]

Hallo,

Kommt da nicht auch noch die effektive Abstrahlkeule dazu, die bei LR 4. Ordnung gerade ist, glaube ich, und bei BW nach unten zeigt (beim Uebergang)?

Genauer weiss ich es auch nicht.

die geraden Butterworthfilter haben ebenfalls eine gerade Abstrahlkeule wie die LR.
Lediglich die ungeraden BU's haben vertikal asymetrische Abstrahlkeulen bzw. sogar Auslöschung.

Gruß
Peter Krips

[walwal]

Ich finde diese Hinweise sehr informativ und praxisbezogen:

Und was hat man bei der Anwendung auf Lautsprecher davon?
Nichts - solange man die inneren Kennwerte der Treiber nicht mitberücksichtigt!
....
Niemand (naja, eventuell gewisse Versandhäuser) baut eine passive Universalweiche nach obigen Namen und erwartet, dass dies dann im Lautsprecher besonders gut klingen würde.
Dazu sind die Übertragungseigenschaften der Treiber viel zu unterschiedlich. Nur wenn man das auch in der Weiche berücksichtigt, kommt man zu einem guten Ergebnis. Das ist bei aktiven (egal ob analogen oder digitalen) Weichen nicht anders. Eine für sich genommen "ideale Weiche", die aber ebenso ideale Treiber voraussetzt, ist wenig hilfreich zur Lösung realer Aufgaben.

Was also bei irgendwelchen Filtern wirklich benötigt wird, ist die freie Einstellbarkeit von Trennfrequenz und Güte in allen Zweigen. Selbstverständlich kann man damit auch die obigen Filterausrichtungen einstellen - aber man kann eben auch jeden Zwischenwert erreichen."

http://hifiakademie.de/?id=6.6&si=MTM2MjIxMjEyOC44NzE5fDc5LjIyMS40Ni4xMHwg

[Peter K]

Hallo Jürgen,
ich hätte oben wohl besser dazugeschrieben, daß natürlich die akustischen Filterflanken sich gemäß den Filterfunktionen verhalten müssen, damit die beschriebenen Eigenschaften auch eintreten.

Nur mit elektrischen Filtern, ohne die Treibereigenschaften zu integrieren, geht das natürlich nicht.

Gruß
Peter Krips

[walwal]

Dann ist ja alles geklärt. Anscheinend wissen das aber etliche Aktivierungswillige nicht und glauben, man könne einfach Trennfrequenz und Güte einstellen und alles wird toll.

[Sideshow]

Nein also ich bin da noch nicht ganz durchgestiegen!
Angenommen man stellt die Trennung zweier Wege mit z.B LR 24dB Oct. für HP und TP entsprechend ein, erhält als Resultat:
- eine optimale Summenbildung der Amplitude.
- die Gruppenlaufzeit bzw. die Impulsantwort ist in Ordnung.
- das horizontale Abstrahlverhalten zeigt keine Ausreißer.
- Die Phasenbeziehungen bei der Trennfrequenz sind gleich.
- Es klingt gut!

Was kann man dann noch verkehrt machen? Ich frage weil das für mich immer noch eine gewisse Grauzone ist. Ich dreh immer so lang an den Knöpfen bis es past, glaube ich

Also entweder hab ich was überlesen oder checks nicht oder es hats noch keiner auf den Punkt gebracht!

[Violoncello]

Angenommen man stellt die Trennung zweier Wege mit z.B LR 24dB Oct. für HP und TP entsprechend ein, erhält als Resultat:
- eine optimale Summenbildung der Amplitude.
- die Gruppenlaufzeit bzw. die Impulsantwort ist in Ordnung.
- das horizontale Abstrahlverhalten zeigt keine Ausreißer.
- Die Phasenbeziehungen bei der Trennfrequenz sind gleich.
- Es klingt gut!

Das ist alles richtig.
Aber: nur elektrisch.

Funktionieren würde das mit 2 idealen Chassis mit flachem Amplituden- und Phasengang, also mit frequenzunabhängiger Beziehung zwischen Eingangsspannung und Schall-Output.

Leider gibt es keine idealen Chassis. Und letztlich entscheidet halt doch, was akustisch aus dem Lautsprecher rauskommt, und nicht welches elektrische Signal anliegt.

[Sideshow]

Ok setzen wir mal voraus die Amplitude der beiden beteiligen Chassis ist weitestgehend linear. Wenn dann die akustisch gemessene Summenbildung in Ordnung ist, muss dann die Phase nicht letztendlich auch stimmen? Sonst gäbe es doch Auslöschungen?

[walwal]

Muss nicht, weil die Phase sich auch mit der Frequenz verschiebt. Ich musste bei der Trennung meiner LS zusätzlich noch einen Allpass hinzufügen, weil sonst die Phase nicht gestimmt hätte, auch die Trennfrequenzen mussten im Tiefpass unter die theoretischen 300 Hz, im Hochpass darüber gesetzt werden.

Optimal geht das nur, wenn die zu trennenden Chassis in der Box gemessen werden, zB. mit Arta.

[Sideshow]

Das Messen der fertigen Box mit Arta ist zumindest für mich Standart!

Wenn mein Setup mal nach bestem Wissen fertig gestellt ist, werde ich sämtliche Messergebnisse und DSP-Parameter ausführlich dokumentieren und Euch vorstellen.
So denke ich, kann mir der ein oder andere vielleicht die letzten Kniffe eines ausgereizten Filternetzwerkes praxisnah vermitteln. Danke!