Phasenrichtige Hochtöneranbindung
Verfasst: 06.07.2015, 19:12
Aus dem passiven Lautsprecherbau kenne ich die Vorgehensweise, die Frequenzweiche so auszulegen, dass die akustische Übertragungsfunktion der einzelnen Chassis mit der gewünschten Weichencharakteristik (Flankensteilheit und Güte) möglichst gut übereinstimmt.
Aus dem aktiven Bereich kenne ich meist nur die Verwendung von Standardweichen. Sehr beliebt ist hier z.B. die Linkwitz-Riley Weiche mit 24dB/okt, welche in beiden Zweigen die gleiche Phasenverschiebung aufweist, sodass sich beide Zweige ideal addieren.
Die akustische Übertragungsfunktion der Lautsprecher wird hierbei aber nicht berücksichtigt. Jeder Lautsprecher stellt ja auch einen bestimmten Hochpass mit entsprechender Güte dar. Dieser Hochpass bewirkt eine zusätzliche Phasenverschiebung, wodurch eine optimale Addition der beiden Wege nicht mehr gegeben ist.
Im folgenden Bild sieht man eine 2-Wege Box mit einer 24dB LR-Weiche, Trennfrequenz 2kHz. Rot sind beide Chassis in Phase, blau ist mit invertiertem Hochtöner:
Der Theorie nach müsste sich bei gleichgepolten Chassis der bessere FG ergeben, aber bei beiden Varianten ist die Addition nicht ideal. Durch den akustischen Hochpass des Hochtöners erhält man letztendlich einen 36dB HP, wodurch die Phasengleichheit nicht mehr gegeben ist.
Man müsste also den akustischen HP mit in die Weiche einbeziehen, allerdings haben die wenigsten Hochtöner den in diesem Fall erforderlichen Rolloff bei 2kHz mit einer Güte von 0,707.
Siegfried Linkwitz weisst auf seiner HP aber darauf hin, dass man die Linkwitz Korrektur auch dazu verwenden kann, um einem Hochtöner ein bestimmtes Übertragungsverhalten anzuerziehen. Man muß hierzu nur die Resonanzfrequenz und die Güte des Lautsprechers und die Zielwerte kennen und die Schaltung macht dann den Rest.
Jetzt ist es aber nicht ganz trivial diese Werte möglichst genau zu messen, aber es gibt einen Trick, mit dem man doch recht genau auf die Werte kommt. Man nimmt den Frequenzgang des Hochtöners und hinterlegt ihn als Ausgangskurve in einem DSP Program, erstellt einen 12dB Hochpass und verändert Frequenz und Güte so lange, bis beide Kurven möglichst übereinander liegen. Mit diesen Werten erstellt man dann eine Linkwitz Korrektur, wobei man dann auch wieder mit den Werten spielen kann, bis sie der gewünschten Übertragungsfunktion entspricht.
Hier sieht man den ursprünglichen FG (1,25kHz,Q1,4; rot), die Zielfunktion (grün) und die korrigierte Kurve (blau):
An der Bezeichnung der korrigierten Kurve sieht man auch, dass die anfänglich ermittelten Werte nicht ideal waren und noch etwas verändert wurden. Die ursprüngliche Senke bei etwa 2,5kHz wurde dadurch noch etwas angehoben.
Die beiden Wege addieren sich jetzt besser und es bleibt nur noch eine leichte Senke übrig:
Diese Senke kommt durch den mechanischen Versatz der beiden Chassis, welchen man jetzt noch mit einem Delay ausgleichen kann. Dazu verpolt man am besten ein Chassis und erhöht solange die Zeit, bis der entstandene Dip im FG am größten ist.
In diesem Fall habe ich ein Delay von ca. 80µs ermittelt, welches ich dann mit einem Allpass dritter Ordnung aufgebaut habe:
Viel Spass beim nachmachen.
Schöne Grüße
Daniel
Aus dem aktiven Bereich kenne ich meist nur die Verwendung von Standardweichen. Sehr beliebt ist hier z.B. die Linkwitz-Riley Weiche mit 24dB/okt, welche in beiden Zweigen die gleiche Phasenverschiebung aufweist, sodass sich beide Zweige ideal addieren.
Die akustische Übertragungsfunktion der Lautsprecher wird hierbei aber nicht berücksichtigt. Jeder Lautsprecher stellt ja auch einen bestimmten Hochpass mit entsprechender Güte dar. Dieser Hochpass bewirkt eine zusätzliche Phasenverschiebung, wodurch eine optimale Addition der beiden Wege nicht mehr gegeben ist.
Im folgenden Bild sieht man eine 2-Wege Box mit einer 24dB LR-Weiche, Trennfrequenz 2kHz. Rot sind beide Chassis in Phase, blau ist mit invertiertem Hochtöner:
Der Theorie nach müsste sich bei gleichgepolten Chassis der bessere FG ergeben, aber bei beiden Varianten ist die Addition nicht ideal. Durch den akustischen Hochpass des Hochtöners erhält man letztendlich einen 36dB HP, wodurch die Phasengleichheit nicht mehr gegeben ist.
Man müsste also den akustischen HP mit in die Weiche einbeziehen, allerdings haben die wenigsten Hochtöner den in diesem Fall erforderlichen Rolloff bei 2kHz mit einer Güte von 0,707.
Siegfried Linkwitz weisst auf seiner HP aber darauf hin, dass man die Linkwitz Korrektur auch dazu verwenden kann, um einem Hochtöner ein bestimmtes Übertragungsverhalten anzuerziehen. Man muß hierzu nur die Resonanzfrequenz und die Güte des Lautsprechers und die Zielwerte kennen und die Schaltung macht dann den Rest.
Jetzt ist es aber nicht ganz trivial diese Werte möglichst genau zu messen, aber es gibt einen Trick, mit dem man doch recht genau auf die Werte kommt. Man nimmt den Frequenzgang des Hochtöners und hinterlegt ihn als Ausgangskurve in einem DSP Program, erstellt einen 12dB Hochpass und verändert Frequenz und Güte so lange, bis beide Kurven möglichst übereinander liegen. Mit diesen Werten erstellt man dann eine Linkwitz Korrektur, wobei man dann auch wieder mit den Werten spielen kann, bis sie der gewünschten Übertragungsfunktion entspricht.
Hier sieht man den ursprünglichen FG (1,25kHz,Q1,4; rot), die Zielfunktion (grün) und die korrigierte Kurve (blau):
An der Bezeichnung der korrigierten Kurve sieht man auch, dass die anfänglich ermittelten Werte nicht ideal waren und noch etwas verändert wurden. Die ursprüngliche Senke bei etwa 2,5kHz wurde dadurch noch etwas angehoben.
Die beiden Wege addieren sich jetzt besser und es bleibt nur noch eine leichte Senke übrig:
Diese Senke kommt durch den mechanischen Versatz der beiden Chassis, welchen man jetzt noch mit einem Delay ausgleichen kann. Dazu verpolt man am besten ein Chassis und erhöht solange die Zeit, bis der entstandene Dip im FG am größten ist.
In diesem Fall habe ich ein Delay von ca. 80µs ermittelt, welches ich dann mit einem Allpass dritter Ordnung aufgebaut habe:
Viel Spass beim nachmachen.
Schöne Grüße
Daniel