Nubert Lautsprecher, HiFi- und Surround-Elektronik

Hallo Herr Nubert,

mit großem Interesse las ich in Ihrem Technikteil die Abhandlung über Boxenaufstellung, DSP Systeme und auch über Biamping.
Dazu folgende Fragen:
"Durch den Einsatz von aktiven Allpassfiltern vor der Hochtönerendstufe läßt sich allerdings oft noch eine klangliche Verbesserung herausholen, was aber eher eine Art Boxen-Tuning darstellt"
Das aktive Allpassfilter wird wohl zwischen Vor-und Endstufe eingeschleift? - wozu (eine Arbeitsteilung besorgt ja schon die eingebaute Frequenzweiche)? Was soll es bringen und funktioniert das auch noch wenn die Endstufe nicht nur den Hoch- sondern auch den Mittleltöner versorgt? Wird durch das Einschleifen zusätzlicher Bauteile nicht der Pegel verändert (im Vergleich mit der zweiten Endstufe ohne Filter dazwischen / in meinem Fall für den Bassbereich)?
Bieten Sie ein solches Allpassfilter an? Kann man es testen?
Viele Fragen - über eine Antwort würde ich mich freuen.
Viele Grüße
Jürgen Marz

ich dachte ich würde vielleicht eine Antwort bekommen...
Trotzdem viele Grüße
Jürgen

Hallo,

zunächst als kleine Vorbemerkung die Einschränkung, dass "Klang-Tuning" mit Allpass-Filtern kaum ohne einen guten Lautsprecher-Messplatz möglich ist.

Wenn man allerdings die Phasenlage der Einzel-Chassis eines Lautsprechers (z.B. aus Produkt-Beschreibungen oder Testberichten) schon ganz gut kennt, kann man eventuell auch "durch Rechnen" ganz gute Ergebnisse erzielen.

Nun zum Einsatzgebiet von Allpass-Filtern:
Wenn diese Filter "richtig" dimensioniert sind, haben sie einen praktisch linearen Frequenzgang. (z. B. besser als +- 0,05 dB von 20 Hz bis 20 kHz.)

Man kann sie entweder so dimensionieren, dass sie exakt bei der Übernahme-Frequenz einer Zwei-Wege-Box (z.B. 2 kHz) die Phase um bis zu 180 Grad drehen, die Phase bei tiefen und hohen Frequenzen aber unbeeinflusst lassen.
Das kann Vorteile bei den Lautsprecher-Boxen haben, deren Hochtöner bisher "verpolt" angeschlossen sind, um einen sauberen Übergang zwischen Tief- und Hochtöner zu ermöglichen.

Das andere Einsatz-Gebiet ist es, damit eine größere "Signal-Durchlaufzeit" zu erreichen und dabei möglichst keine Phasen-Verschiebungen im Übergangs-Bereich zu erzeugen.
Richtig dimensioniert wirkt sich das ähnlich aus, als wäre der Hochtöner weiter hinten auf der Schallwand montiert, - aber ohne die akustischen Nachteile, die sich aus Kanten-Reflexionen ergeben (was bei nach "hinten versetztem" Hochtöner kaum vermeidbar ist).

Für Aktiv-Boxen (oder Bi-Amping) bringt die Signal-Verzögerung dann Vorteile, wenn entweder die Phasenlage zwischen den Einzel-Chassis "nicht richtig passt" - also auch bei der 90 Grad-Verschiebung von Weichen "ungeradzahliger Ordung", also z.B. 6 dB- oder 18 db-Weichen.
Bei höheren Frequenzen sind die Wellenlängen so kurz, dass sich eine 90°-Verschiebung im Übergangsbereich als Verschlechterung der Abstrahl-Charakteristik auswirken kann, - auch wenn der Summenfrequenzgang bei einem definierten Abstrahlwinkel perfekt ist.

Es gibt auch Anwendungen für Allpass-Filter, wenn die Phasenlage der einzelnen Chassis einer Box für einen bestimmten Abhörwinkel optimiert ist, den man in einer speziellen Abhör-Situation nicht erreichen kann.

Ein paar Technische Daten zu solchen Filtern:

Ein Allpass-Filter 2. Ordnung ist mit einer einzigen Op-Amp-Stufe machbar und hat bei "Eckfrequenz 2 kHz" vom Bassbereich bis etwa 2 kHz eine Signal-Verzögerungszeit (Group Delay) von etwa 220µs und darüber einen kräftigen Abfall (10 kHz 10 µs, 20 kHz 2,5 µs). Die Phasendrehung bei 2 kHz beträgt 180 Grad.

Ein (auf lineares Group-Delay optimiertes) Allpass-Filter 2. Ordnung mit Eckfrequenz 20 kHz hat von fast 0 Hz bis 20 kHz eine sehr lineare Verzögerung von 15 µs, und bis 5 kHz hinauf fast keine Phasendrehungen. (Bei 10 kHz ca. 45 Grad). Mit einer Reihe solcher Allpässe kann man das akustische Zentrum des Hochtöners bis zum Zentrum des Mitteltöners "nach hinten setzen" - was aber kaum hörbar ist, (wenn es ohne diese Modifikation keine Phasen-Auslöschungen zwischen Mitten- und Hochton-Lautsprecher gibt).
Dann muß die veränderte Phasenlage im Übergangsbereich natürlich mit einem zweiten, anders dimensionierten Allpass wieder "geradegebogen" werden.

Wenn die "Bi-Amping-Verstärker-Stufe" Mittelton und Hochton-Kanal gemeinsam treibt, beziehen sich diese Angaben natürlich auf die gesamte MT/HT-Kombination.

Natürlich haben wir im Labor jede Menge durchstimmbare Allpass-Filter, die ähnlich aussehen wie unsere ABL-Module.
An eine Serien-Fertigung ist aber nicht gedacht, da sie sich, wie schon erwähnt, nur für sehr spezielle Anwendungsfälle eignen.

Für den Fall, dass ambitionierte Radio-Bastler im Bekanntenkreis herumschwirren, kann ich die Schaltbilder solcher Filter schon rausrücken. - Dabei handelt es sich nicht um Geheimnisse, sondern um den (bei Insidern) "Stand der allgemein bekannten Technik".

Gruß, G. Nubert

Hallo Herr Nubert,

ich danke Ihnen für die ausführliche Antwort und das mail mit weiteren Informationen.
Ihre Antworten auf technische Fragen sind spitze.

Viele Grüße

Jürgen Marz