Nubert und Bändchenhochtöner

pinglord · Beitrag von **pinglord** » Di 8. Apr 2003, 22:37

3 sieht aus wie der ELAC Jet

k2 war 2. Oberwelle - also Oktave + Quinte drüber
k3 die 3. Oberwelle - richtig?

Frank Klemm · Beitrag von **Frank Klemm** » Di 8. Apr 2003, 23:25

pinglord hat geschrieben:3 sieht aus wie der ELAC Jet

k2 war 2. Oberwelle - also Oktave + Quinte drüber
k3 die 3. Oberwelle - richtig?

k2 ist 2*f bzw. 1.Oberwelle bzw. 2.Harmonische
k3 ist 3*f bzw. 2.Oberwelle bzw. 3.Harmonische

Unter Hai-Enten gilt zwar k2 als "musikalisch", allerdings ist das zumindest für höhere Frequenzen eindeutig falsch, wo der durch Nichtlinearitäten verursache Klirr uninteressant ist, die Differenztonbildung aber um so interessanter wird. Die DF-Komponenten von k2 liegen im tieffrequenten Bereich, die von k3 in der Nähe der Verursacher.
Bei geeigneten Signalen verursacht das häßliche fauchende Töne (z.B. bei Flöte, Triangle, Windspiel).

BlueDanube · Beitrag von **BlueDanube** » Di 8. Apr 2003, 23:58

g.vogt hat geschrieben:Malte verteidigt Herrn Nubert?! Da ist gerade (m)ein Vorurteil in sich zusammen gebrochen

Wenn's nicht gerade um Abstrahlverhalten geht, waren sich die beiden immer schon weitgehend einig....

Malte · Beitrag von **Malte** » Mi 9. Apr 2003, 10:10

Hallo Frank,

was die Technik betrifft, stimme ich Dir zu. Etwas skeptischer bin ich noch, was die Beurteilung der realen Wandler angeht. Beispiel Elac: Der JET-Hochtöner von Elac z.B. ist erst halbwegs vernünftig ab 3 kHz einsetzbar, und die recht große Ausdehnung der Membran in beide Dimensionen sorgt für ausgeprägte, unerwünschte Bündelungseffekte, wenn das Ding den ganzen Hochtonbereich übernimmt. Dasselbe gilt auch für den bekannten Eton ER4, wobei man hier den Kompromiß in Richtung "schmale und hohe Membranfläche" verschoben hat (über die unsinnige Herstellerempfehlung von 1,5 kHz Einsatzfrequenz und den Preis von 400 Europäern brauchen wir wohl nicht zu diskutieren).

Was die Schallführung betrifft: gegen die zu starke Einschnürung (gerade vertikal) bei hohen Frequenzen ist eine solche auch relativ machtlos. Ich kenne von Stage Accompany sowohl das Compact-Modell in den Studiomonitoren wie auch den großen mit Hornvorsatz im PA-Bereich: Die vertikale Directivity ist eine Katastrophe. Ich kenne keine wirklich gelungene Konstruktion mit solchen Hochtönern mit Schallführungen.

Gruß, M.

Frank Klemm · Beitrag von **Frank Klemm** » Mi 9. Apr 2003, 20:29

Malte hat geschrieben:Hallo Frank,

was die Technik betrifft, stimme ich Dir zu. Etwas skeptischer bin ich noch, was die Beurteilung der realen Wandler angeht. Beispiel Elac: Der JET-Hochtöner von Elac z.B. ist erst halbwegs vernünftig ab 3 kHz einsetzbar, und die recht große Ausdehnung der Membran in beide Dimensionen sorgt für ausgeprägte, unerwünschte Bündelungseffekte, wenn das Ding den ganzen Hochtonbereich übernimmt.

Die Bündlung legst Du bei der Konstruktion fest:

geringe Bündlung in der Vertikalen => geringe Höhe des Bändchens in der Vertikalen (z.B. 2 bis 3 cm).

Dafür mußt Du das Bändchen breiter machen, z.B. 10 cm. Das Abstrahlverhalten legst Du durch zwei Maßnahmen fest:
- Form des Bändchens: Ein Bändchen in Form eines Kreissegments von x° hat für sehr hohe Frequenzen ein Abstrahlbereich von x°, für niedrige wird es breiter.
- Schallführung: Wie eine Schallführung für ein bestimmtes Abstrahlverhalten auszusehen hat, läßt sich exakt ausrechnen. Die Herstellung ist eine andere Seite.

Dasselbe gilt auch für den bekannten Eton ER4, wobei man hier den Kompromiß in Richtung "schmale und hohe Membranfläche" verschoben hat (über die unsinnige Herstellerempfehlung von 1,5 kHz Einsatzfrequenz und den Preis von 400 Europäern brauchen wir wohl nicht zu diskutieren).

Bändchen sind durch die oftmals sehr niedrigen Resonanzfrequenzen sehr empfindlich auf Signalanteile unterhalb des Arbeitsbereiches. Ein Bändchen mit f_res = 800 Hz und f_einsatz = 3000 Hz reagiert
selbst bei optimalen Filtern (2. ordnung + Resonanzsaugkreis) sehr empfindlich auf Signale zwischen 600 Hz und 3000 Hz. Signale bei 800 Hz,
die doppelt so hoch sind wie bei 3000 Hz lenken die Membran doppelt so stark aus wie die Signale bei 3 kHz. Daher sind Filter 2. Ordnung zu wenig für typische Bändchen.

Die häufig anzutreffenden Filter 1.Ordnung sind bei Bändchen natürlich völliger Humbug.
Wenn das dann noch kombiniert mit (5) auftritt, dann ist die Intermodulation jenseits von gut und böse und liegt um Größenordnungen über einer schlechten Kalotte.

Was die Schallführung betrifft: gegen die zu starke Einschnürung (gerade vertikal) bei hohen Frequenzen ist eine solche auch relativ machtlos.

Mach' das Bändchen niedrig und krümme es in der Horizontalen. Das geht bei Magnetostaten einfacher als bei Elektrostaten.

Ich kenne von Stage Accompany sowohl das Compact-Modell in den Studiomonitoren wie auch den großen mit Hornvorsatz im PA-Bereich: Die vertikale Directivity ist eine Katastrophe. Ich kenne keine wirklich gelungene Konstruktion mit solchen Hochtönern mit Schallführungen.

Ein Horn hat nichts mit Schallführung zu tun, auch wenn es die Schallabstrahlung beeinflußt.

Eine Schallführung sind etwa in Richtung der Schallausbreitung verlaufende Stege, die die Schallausbreitung etwas verbiegen.
Sie ändern so gut wie überhaupt nicht den Strahlungswiderstand und stehen auch nicht der Schallausbreitung im Weg wie viele Diffusoren.

Das Abstrahlverhalten läßt sich direkt designen.

Gruß F.

Frank Klemm · Beitrag von **Frank Klemm** » Mi 9. Apr 2003, 20:56

G. Nubert hat geschrieben:Hallo,
wie schon in meinem Beitrag vom 3.3.2002 erwähnt, haben wir mit manchen Bändchen und manchen Elektrostaten ganz gute Erfahrungen gemacht.
Eines der besten Bändchen, das wir je im Labor hatten, war das sagenumwobene Technics EAS-10TH 800A (aus den späten 70er Jahren??).
Der horizontale Abstrahlbereich war recht gut, der vertikale war natürlich aufgrund der 65 mm "hohen Abstrahlfläche" stark eingeschränkt.

65 mm ist für ein Hochtonbändchen zu viel, wenn die Membran in der Vertikalen nicht gekrümmt ist.

Man kann zwei Versionen herstellen:

- (1) niedrig, aber breit, horizontal gekrümmt.
- (2) hoch, schmal, vertikal gekrümmt

Beide haben ein gutes Abstrahlverhalten. Unterschiede gibt es im Abstrahlverhalten, in der gekrümmten Richtung fällt der Pegel erst gar nicht, dann aber um so plötzlicher ab. Eher vorteilhaft für die vertikale.

Das eigentliche Problem bei "typischen" Bändchen ist, dass sie ab einem gewissen Lautstärke-Pegel einen deutlichen Klirr-Anstieg haben, wenn man sie zu tief einkoppelt und dass sie dann auch sehr empfindlich auf Überlastung reagieren.

Ordentlich konstruierte Bändchen (die wesentlich teurer als Kalotten sind), sollten nicht den Aufbau nach (5) haben.
das Klirrverhalten ist durch die unvermeidliche Inhomogenität des Gleichfeldes schon bei geringen Pegeln sehr schlecht. der Arbeitsbereich mit k2 < 0,3% liegt teilweise unter 100 µm, bei guten Kalotten sind bis
2 mm möglich. Deutlich besser sind schon (3) und (4), richtig gut sind (1) und (2), dort bestimmen im wesentlichen schon aerodynamische Eigenschaften und Einkopplungen des Erregerfeldes in das eigentlich statische Gleichfeld den Klirr. Die Systeme müssen natürlich genügend Luft nach hinten haben, damit es keinen Kompressionsklirr gibt.

Wenn man sie bei 4 kHz (oder höher) einkoppelt, bekommt man oft Probleme mit der Sauberkeit des zugehörigen Mitteltöners und einen recht kleinen vertikalen Winkelbereich ohne Phasenauslöschungen.

Bändchen kann man tiefer ankoppeln, allerdings sind dann Filter höherer Ordnung erforderlich, da Bändchen die mechanischen Filter fehlen, die dann elektrisch nachgebildet werden müssen.

Eine gewisse Ausnahme stellen manche großflächigen "Riesen-Bändchen" dar, die bei Stage-Anwendungen gegenüber vielen "PA-Hörnern" wesentlich besser (für meine Ohren "weniger metallisch") klingen.
Im Vergleich zu den besseren "HiFi-Kalotten" haben sie klanglich aber wohl kaum Vorteile.

Kenne ich nicht.

Aus vielen Kundengesprächen höre ich immer wieder das "Grundgefühl" heraus, für die Impulsverarbeitung wäre eine "fast massefreie" Lautsprechermembrane vorteilhaft. -

Durch höhere Membran-Masse verringert sich bei gleichen Antriebskräften zwar die Beschleunigung der Membran; -

Geringere Masse heißt im wesentlichen ein höherer Wirkungsgrad oberhalb f_res und eine höhere f_res.

Bei Membranen, die nicht auf der ganzen Fläche angetrieben werden (Achtung: das trifft auch auf etliche Flächenstrahler zu!) treten durch geringere Masse vermehrt Partialschwingungen auf, weil die Steifigkeit geringer wird.

D.h. geringe Masse heißt schlechtere Hochtonwiedergabe.

aber genau im gleichen Maß wie der Schalldruck-Pegel im eingeschwungenen Zustand. - Nach Pegel-Ausgleich (durch höhere Verstärkerleistung) hat man aber wieder genau die gleiche Impuls-Präzision wie vor der Masse-Veränderung.

Sorry, ist leider falsch. Die Erklärung. Je schwerer die Membran, um so steifer und um so weniger Partialschwingungen. Leichte Membran ist nicht steif genug und schwingt undefinierter. Bei Flächenstrahlern kann man dünnere Membranen benutzen, weil die Kräfte gleichmäßiger angreifen. Bei Membranen mit Trägerfolie wabbelt die Membran aber auch zwischen den Leiterzügen etwas unkontrolliert.

Somit hat die Masse der Membrane nichts mit deren "Impulsschnelligkeit" sondern mit dem Wirkungsgrad zu tun.

Impulstreue hat was mit Steifheit der Membran an nicht aktiv angetriebenen Stellen der Membran zu tun.

Kalotten-Hochtöner haben gegenüber Bändchen zwar schwerere Membranen, aber im Normalfall einen wesentlich stärkeren Antrieb als die Bändchen. Sie haben deshalb trotz der höheren bewegten Masse meistens Wirkungsgrad-Vorteile, sind robuster und besser im Klirr-Verhalten.

Trifft meistens zu, da die Fehlkonstruktionsdichte bei Bändchen sehr sehr viel höher als bei Kalotten ist.
Ich habe den Eindruck, daß kaum ein Bändchen ordentlich konstruiert wurde, weil man ja nichts machen muß, da laut HiEnd-Definition Bändchen immer gut klingen.

Im Studio-Bereich, in dem der Preis eines Lautsprechers oft eine untergeordnete Rolle spielt, bemüht man sich ja ebenso um Verbesserung der Wiedergabe-Qualität. Unabhängig von der oft unterschiedlichen Auffassung über die Abstrahl-Eigenschaften von Lautsprechern hätten Bändchen-Lautsprecher hier bestimmt größere Verbreitung gefunden, wenn sie technisch oder klanglich wirklich "besser" wären.

Bildröhren sollten von ordentlichen Hochtonbändchen immer mindestens 1 Meter Entfernung haben. Schlüsselbunde mindestens immer 30 cm, Magnetkarten 50 cm. Hochbelastbare, leistungsfähige Konstruktionen enthalten große Mengen NdFeB und sind Magnetfeldschleudern (20 mWb in 5 cm Abstand). Man sollte auch im ordentlich verpackten Zustand in Kartons sie NIE fallen lassen.

Die bei ordentlicher Konstruktion möglichen Vorteile stehen zu viele Handling-Probleme gegenüber, die auch im Studio stören.

Gruß, Frank Klemm

Malte · Beitrag von **Malte** » Do 10. Apr 2003, 00:21

Hallo Frank,

die technischen Zusammenhänge mit Membranabmessungen und Bündelung sind mir schon klar - nur habe ich in der Praxis noch kein Beispiel gesehen, wo es gelungen wäre, ein Bändchen oder ähnliche Konstruktion mit sinnvoll kleinen Abmessungen (sagen wir max 3x3cm) zu bauen, was wiederum ordentliche Pegel/Klirrwerte liefert. Und daß Problem mit der Schallführung ist doch: Bündelt das Ding wg. zu großer Membranfläche im oberen Einsatzbereich erstmal zu stark (und bei Bändchen mit 7cm hoher Membran bündelt vertikal bei 15 kHz schon heftig), kann die Schallführung da auch nichts mehr machen, allenfalls die unteren Bereiche daran anpassen, was aber bei Hifi-Anwendungen kaum erwünscht sein dürfte. Wo wird denn die von Dir vorgeschlagene Krümmung, die das verhindenr könnte, erfolgreich eingesetzt? Mir fallen spontan nur die Martin Logans ein, und das sind Elektrostaten.

Deiner Beobachtung, daß solche LS offensichtlich auch oberhalb der Resonanzfrequenz deutliche Probleme aufwerfen, stimme ich vorbehaltlos zu. Im von mir genannten Beispiel (Eton ER4) äußert sich das vor allem im Klirr, der zwischen 1 und 2 kHz deutlich über 1,5% THD bei 90 dB/1m geht, obwohl die Resofrequenz bei 450 Hz liegt.

Deiner Conclusio möchte ich zustimmen: Vielleicht ist es theoretisch möglich, gute Bändchen zu bauen, aber (fast) niemand macht es. Dasselbe Problem beobachte ich leider auch bei kleinen dynamischen Mitteltönern <10cm, die sind auch fast völlig ausgestorben...

Gruß, M.

pinglord · Beitrag von **pinglord** » Do 10. Apr 2003, 09:30

sehr interessante Beiträge, Frank Bild

Frank Klemm · Beitrag von **Frank Klemm** » Do 10. Apr 2003, 19:30

Malte hat geschrieben:Hallo Frank,
die technischen Zusammenhänge mit Membranabmessungen und Bündelung sind mir schon klar - nur habe ich in der Praxis noch kein Beispiel gesehen, wo es gelungen wäre, ein Bändchen oder ähnliche Konstruktion mit sinnvoll kleinen Abmessungen (sagen wir max 3x3cm) zu bauen,

Bändchen brauchen nicht klein zu sein. Das ist der Hauptvorteil.
Theoretisch kannst Du Bändchen sehr sehr groß machen.

Bändchen nach (1) und (2) erlauben ähnlich bis leicht größere Hübe als Unterhangkalotten, Bändchen nach (3) und (4) erlauben nur kleinere Hübe als Unterhangkalotten, d.h. hier braucht man schon größere Flächen als vergleichbare Kalotten.
Ganz duster sieht es bei (5) aus, auch wenn diese Bauform häufig verwendet wird.

was wiederum ordentliche Pegel/Klirrwerte liefert.

Mach es groß genug, und Du hast ordentliche Klirrwerte.
Einige andere Dinge (Luftaustausch an der Rückseite) sind natürlich auch zu beachten, genauso wie bei Kalotten.

Und das Problem mit der Schallführung ist doch: Bündelt das Ding wg. zu großer Membranfläche im oberen Einsatzbereich erstmal zu stark (und bei Bändchen mit 7cm hoher Membran bündelt vertikal bei 15 kHz schon heftig), kann die Schallführung da auch nichts mehr machen,

1. Große Flächen bündeln nicht. Du kann riesige Membranen in Badehandtuchgröße dazu bringen, in einer frei wählbaren Art und Weise zu strahlen. Dazu muß sie in zwei Ebenen gekrümmt sein. Da das schwierig machbar ist, arbeitet man immer mit langgezogenen Membranen, die in der Richtung der langen Achse gekrümmt sind. Bei diesen läßt sich das notwendige Magnetfeld noch gut erzeugen und die Membran läßt sich einfach herstellen und weich aufhängen.

2. Mit Schallführung kannst Du zumindest für höhere Frequenzen so ziemlich jede Abstrahlcharakteristik hinbekommen. Für die Wandlung einer ebenen Ebene in eine Kugelsegmentwelle sind Hyperbelsegmente notwendig. Oder siehe 1.: Man erzeugt gleich Kugelwellen.

allenfalls die unteren Bereiche daran anpassen, was aber bei Hifi-Anwendungen kaum erwünscht sein dürfte. Wo wird denn die von Dir vorgeschlagene Krümmung, die das verhindern könnte, erfolgreich eingesetzt? Mir fallen spontan nur die Martin Logans ein, und das sind Elektrostaten.

Was kann ich dafür, daß sie nur wenige anwenden?

ML setzt sie ein (obwohl das bei Elektrostaten wesentlich komplizierter ist [labiles Gleichgewicht erfordert definierte Rückstellkräfte]), aber auch einige Bändchen in abgerüsteter Form (zwei lineare Segmente mit +/-10° Anwinklung).

ELAC setzt sie (im maximal möglichen Extremfall) ein.

Deiner Beobachtung, daß solche LS offensichtlich auch oberhalb der Resonanzfrequenz deutliche Probleme aufwerfen, stimme ich vorbehaltlos zu.

Es ist nicht ein Problem der Resonanzfrequenz, sondern der Membranauslenkung.

Bei Ankopplung mit Hochpaß 2. Ordnung
Unterhalb Resonanzfrequenz: xdd ~ f²
Zwischen f_res und f_einsatz: xdd ~ 1
Ab Einsatzfrequenz: xdd ~ 1/f²

Wie man sieht, wird die Membran noch ordentlich durch mittlere Frequenzen gequält. Wenn f_res = 450 Hz und f_einsatz = 1,8 kHz, dann quält man das Chassis noch mit zwei unnützen Oktaven.
Ein 450 Hz Ton kann noch problemlos einen 5 kHz-Ton intermodulieren.

Im von mir genannten Beispiel (Eton ER4) äußert sich das vor allem im Klirr, der zwischen 1 und 2 kHz deutlich über 1,5% THD bei 90 dB/1m geht, obwohl die Resofrequenz bei 450 Hz liegt.

Die Eton ER4 gehört zu (3) und ist damit nicht der typische High-End-Schrott. Soweit ich weiß, waren die Klirrwerte vergleichsweise gut mit k2/k3 < 1% bei SPL =100 dB für f > 1,5 kHz.

Deiner Conclusio möchte ich zustimmen: Vielleicht ist es theoretisch möglich, gute Bändchen zu bauen, aber (fast) niemand macht es.

Bändchen werden nicht von Vertretern der Meßwertefraktion gekauft. Warum soll man sie dann meßtechnisch gut machen?
Manche wollen vielleicht die Verzerrungen? Es gibt genügend solcher Skurilitäten in der gehobenen Hifi-Liga.

Dasselbe Problem beobachte ich leider auch bei kleinen dynamischen Mitteltönern <10cm, die sind auch fast völlig ausgestorben...

Bau einen 14 cm bis 18 cm-Mitteltöner und koppel die äußeren Bereiche durch geeignete Federsteifigkeit/Dämpfung/Masse-Konstruktionen ab.
Das Chassis kannst Du dann gleich bis 200...300 Hz runter benutzen.

Und dann brauchst Du nur noch ein Subbaß-Chassis.
Abtrennen bei dieser Frequenz erfordert eben nur große L und C's.

Mitteltöner mit 6...7 cm arbeiten nur bis ca. 1 kHz. Deren Haupteinsatz war, 3-Wegesysteme ohne große Kosten herzustellen.
(kleine C, L, Mitteltöner).

Gruß, F.

AH · Beitrag von AH » Fr 11. Apr 2003, 11:19

@ Frank Klemm:

ich stimme Dir weitgehend zu. Folgendes Problem scheint mir aber bisher praktisch nicht gelöst:

"Große Flächen bündeln nicht. Du kann riesige Membranen
in Badehandtuchgröße dazu bringen, in einer frei wählbaren
Art und Weise zu strahlen. Dazu muß sie in zwei Ebenen gekrümmt sein."

Theoretisch müßte es funktionieren, sowohl über eine Krümmung der Membrane (Martin Logan oder ELAC) oder über ein Delay einzelner Segmente (Quad).
Das ELAC-Bändchen kenne ich nicht (ich hasse Rundstrahler

), zumindest Martin Logan und Quad klingen aber in meinen Ohren mehr oder weniger "phasig" verglichen mit Strahlern, die klein gegen die abgestrahlte Wellenlänge sind (einfach mal mit rosa Rauschen anhören). Weißt Du, woran das liegt? Die Raumakustik ist es nicht, das habe ich auch im RAR beobachtet.

Gruß

Andreas