Wie funktionieren Waveguides?

FoLLgoTT
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Beitrag von FoLLgoTT »

Nachtrag: bevor auf dem unfairen Vergleich mit dem Koax herumgeritten wird, hier noch ein herkömmlicher 2-Weger mit Waveguide. ;)

Gruß
Nils
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O.Mertineit
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Beitrag von O.Mertineit »

Rudolf hat geschrieben:
... so meine ich nämlich weiterhin verstanden zu haben, dass durch jede Vorausentzerrung, sei es nun durch die Frequenzweiche oder eine Über-Alles-Korrektur, auch das Abstrahlverhalten (?) der Chassis (?) und somit die Wiedergabe außerhalb der Hörachse verändert wird.
...
(Hervorhebung, (?) Anmerkungen von mir)

Hallo Rudolf,

zur "Ehrenrettung" Deines Eingangsposts:

Wenn ich das Wort "auch" für mich (s.o.) hervorhebe und es explizit als "in gleicher Weise wie auf Achse" interpretiere - d.h. so, daß es eben durch "Über-Alles-Korrektur" keine selektiven/separaten Eingriffsmöglichkeiten jeweils für "auf Achse" vs. "außer Achse" Frequenzgänge gibt, dann würde meine Kritik aus dem vorigen Post sich in eine Zustimmung in diesem Punkt verwandeln:

Möglicherweise wolltest Du Deine Aussage im Eingangspost so verstanden wissen, ich kann es mir jedoch nicht eindeutig erschließen. Der sachliche Inhalt meines vorigen Posts bliebe dennoch der gleiche:

Vgl. http://www.aktives-hoeren.de/viewtopic. ... 06#p112106


Nur als Anmerkung:

"Auf Achse" (d.h. etwa in einem äußerst schmalen Winkelbereich im Freifeld) entzerren (z.B. durch Faltung im Zeitbereich) kann man prinzipiell auch eine alte verbeulte Regentonne mit eingebautem dynamischen Exciter als Schallwandler, solange das System annähernd ein LZI System ist: In der "Luxusversion" könnte man noch ein wenig alte Teerfarbe innen als Dämpfung reinschmieren ...

Das war vor Jahrzehnten technisch noch nicht möglich.

Man erkennt daran also m.E. sehr deutlich, wie sehr gerade in Zeiten billiger Rechenleistung ein jeweils passendes Rundstrahlverhalten von LS an Bedeutung für das klanglich erfahrbare Ergebnis in einem konkreten Raum gewinnt, obgleich dieses Rundstrahlverhalten selbst nicht durch "Über-Alles-Entzerrung" des LS-Eingangssignals beeinflussbar ist:

Aus meiner ganz persönlichen Sicht ist das interessant.

Grüße Oliver
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Daihedz
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Beitrag von Daihedz »

Hallo Nils
FoLLgoTT hat geschrieben: ... Der Abstrahlwinkel ist ein Designkriterium und damit frei wählbar. Ein Waveguide/Horn kann ganz eng abstrahlen oder sehr breit. Alles ist möglich.

Auf jeden Fall kann man damit wunderbar das Abstrahlverhalten verstetigen. Auch die Bündelung des Hochtöners >10 kHz wird damit ausgeglichen. ....
Gibt es gemäss Deiner Erfahung sowas wie Faustregeln, (so wie z.B. in der Analogie bei Exponentialhörnern), z.B in Bezug auf D_Waveguide (Durchmesser), f_util_low (untere Grenzfrequenz der einsetzenden Wirkung) und/oder andere, mehr oder weniger relevante Zusammenhänge von Design-Parametern?

Beste Grüsse
Simon
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Rudolf
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Beitrag von Rudolf »

Hallo Oliver,
O.Mertineit hat geschrieben:Hallo Rudolf,

zur "Ehrenrettung" Deines Eingangsposts: ...
da gibt es nichts zu retten. :wink: Ich habe einfach falsch gelegen und du hast herausgearbeitet, dass allein eine Frequenzweiche - und eben keine "Über-Alles-Korrektur" - in der Lage ist, das Abstrahlverhalten eines Lautsprechers auf elektronischem Wege zu verändern. Vielen Dank für die Klarstellung!

Viele Grüße
Rudolf
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wgh52
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Beitrag von wgh52 »

Hallo Nils,
FoLLgoTT hat geschrieben:...Ein guter Waveguide ... verstärkt nicht nur die Bündelung im unteren Frequenzbereich des Zweiges, sondern weitet sie im oberen Bereich auch auf ... Hier zwei Beispiele:

- Typischer kleiner 2-Weger (Ascend Acoustics CBM-170 SE)
- Kompaktlautsprecher mit Waveguide (Genelec 8351A)...
Hier sieht man schön, wie der Waveguide über 10 kHz das Abstrahlverhalten konstant hält...
Ja, da sieht man die gleichmässige Abstrahlung sehr schön.
FoLLgoTT hat geschrieben:..., während der nackte Hochtöner stark bündelt...
Diesen Vergleich habe ich dort nicht gefunden. Hab ich da was übersehen? So eine mit/ohne Waveguide Vergleichsmessung wäre schon sehr überzeugend, zumal sich mir noch nicht erschließt mit welchem Mechanismus die Bündelung hoher Frequenzen durch einen Waveguide wieder aufgeweitet werden könnte.

Danke schonmal für weitere Klarstellung oder Dokumentation!

Gruß,
Winfried

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FoLLgoTT
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Beitrag von FoLLgoTT »

Hallo Simon,
Daihedz hat geschrieben:Gibt es gemäss Deiner Erfahung sowas wie Faustregeln, (so wie z.B. in der Analogie bei Exponentialhörnern), z.B in Bezug auf D_Waveguide (Durchmesser), f_util_low (untere Grenzfrequenz der einsetzenden Wirkung) und/oder andere, mehr oder weniger relevante Zusammenhänge von Design-Parametern?
Ja, so grobe Faustregeln kenne ich da auch. Z.B. Durchmesser bestimmt untere Grenzfrequenz und Tiefe bestimmt Stärke der Bündelung. Aber eine Formel für die perfekte Kontur kenne ich nicht. Und das Abstrahlverhalten kommt im unteren Frequenzbereich des Waveguides stark auf das Gehäuse an. Ein nacktes Waveguide misst sich anders als ein eingebautes. Man muss also immer das Gesamtkonzept betrachten.

Hallo Winfried,
wgh52 hat geschrieben:Diesen Vergleich habe ich dort nicht gefunden. Hab ich da was übersehen?
Es gibt da keinen Direkt Vergleich. Die Ascend Acoustics steht stellvertretend für einen Hochtöner ohne Waveguide und die Genelec/Neumann für einen mit Waveguide. Bzw. auch mein Waveguide, denn die kleinen Breitbänder sind im Grunde auch nichts Anderes als 1"-Hochtöner mit niedriger Resonanzfrequenz. ;)

Gruß
Nils
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O.Mertineit
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Schallwandeinbau und Bündelungsmaß

Beitrag von O.Mertineit »

wgh52 hat geschrieben:
... zumal sich mir noch nicht erschließt mit welchem Mechanismus die Bündelung hoher Frequenzen durch einen Waveguide wieder aufgeweitet werden könnte. ...
Hallo Winfried,

den Effekt kann man bereits bei der Integration einer Membran in eine hinreichend große Schallwand beobachten. Dabei kann man auch eine ebene Schallwand von der Funktion her bereits als "Waveguide" sehen, es wäre m.E. jedenfalls nicht unüblich den deutschen Begriff "Schallführung" auch für eine Schallwand bereits zu verwenden.

Wenn man das Bündelungsmaß von Kolbenmembranen ohne Schallwand (z.B. am Ende einer langen Röhre montiert d.h. ein "schlankes geschlossenes Gehäuse", welches keine Schallwand bietet. Ich beziehe mich hier nicht auf Dipole.) mit dem Bündelungsmaß von Kolbenmembranen auf einer hinreichend großen Schallwand vergleicht, so wird die Schallwand für tiefe Frequenzen das Bündelungsmaß bekanntermaßen zunächst erhöhen (d.h. typischerweise von nahe 0dB auf ca. 3dB anheben).

Es gibt aber auch einen Wellenlängenbereich, wo das Bündelungsmaß der Kolbenmembran ohne Schallwand zunächst stärker ansteigt als mit Schallwand. Schließlich wird die Kolbenmembran ohne Schallwand bei höheren Frequenzen (d.h. noch kleineren Wellenlängen) sogar das Bündelungsmaß derselben (Vergleichs-) Membran auf Schallwand leicht überschreiten (* vgl. Diagramm unten).

Den Effekt einer "Verstetigung" des Bündelungsmaßes (meist deutliche Erhöhung bei tiefen Frequenzen, moderatere Verringerung bei hohen) gegenüber einer Kolbenmembran ohne äußere Schallführung hat man also bereits mit einer einfachen Schallwand, wenn auch nicht in dem Maß, wie es mit einem speziell ausgelegten Waveguide möglich ist.

Meine persönliche anschaulich/intuitive Vorstellung - der niemand so folgen muss - dazu sieht etwa so aus:

Eine Schallführung "hält eine Verdichtungszone" (bei gedachter positiver Halbwelle nahe der Membran) an ihren seitlichen Grenzen "besser zusammen" (nichts kann in größere Winkel oder "nach hinten" weg). Deshalb können bestimmte seitliche außer Achse Winkel sogar mit höherem Schalldruck versorgt werden, als es bei einer Kolbenmembran allein, jedoch mit bereits deutlich einsetzender "Eigenbündelung" der Fall wäre.

Dafür fällt der Schalldruck außerhalb des "Öffnungswinkels" (Schallwand oder konischer WG zur Vereinfachung angenommen) einer Schallführung dann meist räumlich stärker ab. "Wunder" gibt es also keine.

Wenn ein Waveguide wirklich ein annäherndes "Constant Directivity" (CD) Muster abstrahlt, dann kommt es zu einem Hochtonabfall auch auf Achse, der i.d.R. kompensiert werden muss.

__________

(*) vgl. hierzu Heinz Sahm "Hifi Lautsprecher" Abb 3.1 zu Krm Wert, Bündelungsgrad, Bündelungsmaß:

http://abload.de/img/diagramm_bndelungsma_l8si5.jpg
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FoLLgoTT
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Beitrag von FoLLgoTT »

Hallo,
O.Mertineit hat geschrieben:Wenn ein Waveguide wirklich ein annäherndes "Constant Directivity" (CD) Muster abstrahlt, dann kommt es zu einem Hochtonabfall auch auf Achse, der i.d.R. kompensiert werden muss.
Genau, es findet im Grunde nur eine Umverteilung der Schallleistung statt. Untenrum steigt die Bündelung, also steigt der Amplitudengang auf Achse. Obenrum sinkt die Bündelung, also sinkt auch der Amplitudengang auf Achse.

Eine Entzerrung ist also obligatorisch. Aber das ist sie sowieso. :)

Gruß
Nils
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Daihedz
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Beitrag von Daihedz »

Ein Hallo an alle mit einer Frage in die Runde zu den ewigen Kompromissen

Polarisierend gefragt: Was ist wohl vorzuziehen - Constant Directivity mittels Waveguide, oder eine hübsche vertikale Polare?
RS.schanksaudio hat geschrieben:Drei Nachteile von Waveguides seien noch genannt:
... Je nach Ausformung des WGs kann sich der Abstand der Schallzentren (zweidimensional) vergrößern, insbesondere bei Verwendung WGs im Mitteltonbereich. ...
Geplant sei ein Mittelton-Hochton-Subsystem mit einer Trennfrequenz von 2.5kHz und einer LKR-Weiche 4.Ordnung. Angedacht in zwei Varianten.

Variante 1 mit Waveguide-Hochtöner (CD optimiert, auf Kosten der vert. Polare):
Seas hat mit dem 27TBCD/GB-DXT einen Hochtöner mit Waveguide-Frontplatte im Programm, D=10.5cm. Dieser Hochtöner weist laut Datenblatt eine recht schöne CD ab ca. 4kHz auf und soll in diesem Gedankenexperiment mit einem Mitteltonchassis mit D=12cm kombiniert werden. Beide Chassis werden out-of-the-Box belassen und auf der Schallwand in unmittelbarer Nachbarschaft verbaut. Damit ergibt sich ein Zentrumsabstand ZZ von ca. 11.25cm.

HT-Charakteristik bei 60° off-axis (gem. Datenblatt 27TBCD/GB-DXT):
-1.5dB @ 10kHz, -8dB @ 20kHz (Ref 0dB @ 4kHz)

Vert. Polare des Setups (LKR4/2500 - ZZ=11.25cm)
-1dB @ 21°, -3dB @ 28°, -6dB @ 31°, völlige Auslöschung @ 38°

Variante 2 mit kleinem Standard-Hochtöner (opimierte vert. Abstrahlung, dafür ohne CD-Anspruch):
Scan-Speak bietet mit dem D3004/604010 einen relativ kleinen und gleichzeitig hochwertigen HT an, dessen Frontplatte D=62mm und dessen Gehäuse D=48mm beträgt. Der Mitteltöner sei wiederum das Chassis mit D=12cm. Um den Zentrumsabstand zu verringern, werden die Frontplatten beider Chassis eingeschliffen. Mit dieser Massnahme kann ein Zentrumsabstand von ca. ZZ=7.5cm (Z_HT=2.5cm + Z_MT=5cm) erreicht werden, was die vertikale Polare gegenüber Variante 1 wesentlich verbessert.

HT-Charakteristik bei 60° off-axis (gem. Datenblatt D3004/604010):
-7dB @ 10kHz, -16dB @ 20kHz (Ref 0dB @ 4kHz)

Vert. Polare des Setups (LKR4/2500 - ZZ=7.5cm)
-1dB @ 32°, -3dB @ 45°, -6dB @ 50°, völlige Auslöschung @ 66°

Welche Version ist nun vorzuziehen ? Ich finde es beeindruckend, welche Einbussen bei beiden Varianten hingenommen werden müssen.

Beste Grüsse
Simon
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blueolymp
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Beitrag von blueolymp »

Hallo Simon,

sehr schöne Gegenüberstellung, die den Kompromiss verdeutlicht.
Was ist besser? Ich sehe die Antwort in den Einsatzbedingungen.
Welche Aufgabe hat das MT-HT-System? In welchem Raum? Bei welchem Hörabstand?

Variante 1 hat gegenüber Variante 2:
- mehr Pegel auf Achse
- einen kleineren Sweetspot
- weniger Reflexionen im Raum

Wenn das alles keine Rolle spielt, würde mich Variante 2 mehr reizen, wegen der vermutlich räumlicheren Darstellung.

Gruß
Schorse
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Daihedz
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Beitrag von Daihedz »

Eine Präzisierung dazu:
Daihedz hat geschrieben: Vert. Polare des Setups (LKR4/2500 - ZZ=11.25cm)
-1dB @ 21°, -3dB @ 28°, -6dB @ 31°, völlige Auslöschung @ 38°

Vert. Polare des Setups (LKR4/2500 - ZZ=7.5cm)
-1dB @ 32°, -3dB @ 45°, -6dB @ 50°, völlige Auslöschung @ 66°
Die Einbrüche in der Polaren sind relativ frequenzselektiv und (auch) abhängig vom Weichentyp und von der Trennfrequenz. Bei der in den Berechnungen angenommenen LKR4/2500Hz-Weiche finden sich diese "Frequenzgangsdellen" bei ca. folgenden Frequenzen:

-1dB @ 1438Hz/4325Hz, -3dB @ 1938Hz/3238Hz, -6dB @ 2100Hz/2975Hz, Auslöschung @ 2500Hz

PS: In allen Berechnungen wurden theoretisch Punktstrahler angenommen - Irrtum ist explizit vorbehalten.
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Mattias
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Beitrag von Mattias »

Horrido in die Runde,

zur der Auslassung FIR-Vorentzerrung und Auswirkung auf das Abstrahlverhalten möchte ich einen zu bedenkenden Punkt hinzfügen.

Oliver hat Recht, daß sich bei Überalles-Vorentzerrung hieran nichts ändert. Aber es kann einen unschönen Nebeneffekt geben (der mich bisher abgehalten hat, mein Vitavox-4Cell Horn mit BMS4590 vorab zu entzerren).

Gibt es im Abstrahlverhalten ein stärkeres Auf und Ab im Frequenzgang unter sich ändernden Winkeln (o.g. System ist da heikel), so bringt die Vorabentzerrung eine weitere "Dynamisierung" der winkelabhängigen Frequenzgänge. Die Wiedergabe wird damit noch positionsabängiger als sie eh schon ist.

Damit kommen wir zurück zum Waveguide und dessen Nutzen. Schafft es ein System mittels Waveguide die Schallverteilung über einen (halbwegs) definierten Winkel gleichmäßiger als ohne zu halten, so profitiert damit eine Vorabentzerrung. Gelangt man bei so einem System aus der 0°-Achse raus, so bleibt der relative Frequenzgang unter nun abweichenden Winkeln gleichmäßiger als ohne Waveguide. Natürlich vorausgesetzt, das (oder der?) Waveguide macht seinen Job wirklich gut.

An Vorabentzerrung bin ich nun aber mit meiner neuen Kombination aus JBL2360 und BMS4590 dran. In Sachen Abtrahlverhalten ist das Horn horizontal recht gut, F-Gang auf Achse ist jedoch "engwelliger", ferner schlechteres Ausschwingverhalten. Letzteres klanglich z.Zt. unverständlicherweise nicht wahrnehmbar.

Gruß
Mattias
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