Hub- und Klirr-Senkung - waveguide-audio

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Hub- und Klirr-Senkung

Zweck von Waveguides

Zweck von Waveguides - ein paar Versuche und Überlegungen zu:

-Verringerung des Membran-Hubes mittels Waveguide
- Erhöhung der Belastbarkeit mittels Waveguide
- Verringerung des Klirrs mittels Waveguide

Kapitel etwas entschlackt am 15. August 2013
Ein paar Änderungen vorgenommen am 1. Mai 2014

5. Mai 2016:
wiewohl die folgend gezeigten Versuche zu obigen Thematiken ihre Relevanz haben,
leiten sie doch in die Irre sofern man denkt, somit wäre man ja voll informiert / in Waveguide-Sachen kompetent.
Und man müsse nur obige Waveguide Karten aufnehmen oder spielen, und alles ist schick und gut.

Tatsächlich ist es aber so:
es gibt noch weitere Details bezüglich Waveguides zu wissen, die vorrangig Relefanz haben.
Diese sollen beizeiten erläutert werden (Grübel: oder vielleicht auch nicht).
Solange nehmen Sie das Folgende gern für wahr.
Es ist auch wahr.
Aber viel weniger relevant, wie etwas anderes.



Für Waveguide-Interessierte sicher soweit klar:


ein Waveguide vor dem Hochtöner bewirkt zu tieferen Frequenzen hin einen Schalldruckanstieg.

Jener Schalldruckanstieg muß für eine lineare Wiedergabe, per Beschaltung eingeebnet werden.

Die Einebnung bewirkt Pegelentlastung und damit Hub-Reduzierung.




Ein Postulat der Waveguide-Technologie ist nun, sie würde eine tiefere Trennfrequenz ermöglichen.


Dies trifft zu, wenn ein Waveguide einen geeignet langen Trichter aufweist und der Treiber mit der Luftlast klar kommt.
Mit zunehmender Trichterlänge kommt es jedoch zu Nebenwirkungen:


A) Um so länger der Trichter ist, desto deutlicher liegt der Schallentstehungsort (SEO) des Hochtöners, dann aber hinter dem SEO des Tiefmitteltöners. Ungleichen SEOen entgegen zu wirken, ist jedoch eines der Postulate der Waveguide-Technologie.


B) Je länger der Trichter, desto zunehmend unlinearer und zerklüfteter wird dann der obere Hochtonbereich sein. Dies begründet sich darin, dass der Anfangsverlauf eines "recht langen Trichters," eher ähnlich einem Rohrstück ist. Mit folglich umlaufend gegenüberliegender Wand, was Überlagerungen und Auslöschungen von (hohen) Frequenzen begünstigt.


Ein unter Berücksichtigung von A) und B) somit kompromisshaft "sinnvoll" gestaltetes Waveguide würde also nicht bis zu jeder beliebigen unteren Frequenz noch weiteren Schalldruckanstieg (also = weitere Hubentlastung, also = tiefer mögliche Trennfrequenz) erzeugen.  Die Frage ist: wie verhält es sich denn allgemein bei so einem vermeindlich "sinnvoll" ausgelegtem Waveguide hinsichtlich Belastbarkeit bei tiefen Frequenzen ?


Dazu ein Vergleich hinsichtlich des Membran-Hubes

Einmal wird ein "Vifa" XT25TG30-04 (XT 300 K/4) unbeschaltet in einer 17cm breiten Testbox gemessen.
Und dann dito aber mit bezeichnetem Waveguide, welches der Autor als "sinnvoll" ausgelegt, bezeichnen möchte.

Die schwarze Kurve ist eine Subtraktion beider Frequenzgänge.
Sie verweist von der 0dB-Line ausgehend, auf gegebenen Pegelgewinn in dB.


Folgend sind der schwarzen Subtraktionskurve (wiederum ausgehend von der 0dB-Linie) Faktoren für die Hub-Entlastung zugeordnet:

Angenommen herstellerseits sind für den Hochtöner 2.000Hz als Trennfrequenz empfohlen. Aber in dem Waveguide eingesetzt, dienen sich 1.400Hz als Trennfrequenz an. Ob diese 1.400Hz zu einer verminderten oder erhöhten Belastbarkeit führen würden, läßt sich über den vergleichsweisen Hub berechnen:


2.000Hz : 1.400Hz = 1,43

1,43 x 2 = 2,86

Bezüglich Hub müßte das Waveguide also:


- um für Trennung bei 1.400Hz
- soweit jedenfalls gleiche Belastbarkeit sicher stellen zu können wie bei dem XT ohne Waveguide bei 2.000Hz,
- eine Hubentlastung von Faktor 2,86 beisteuern.


In diesem Fall wird aber nur Faktor ca. 2,5 als geboten. (Zu erkennen wenn man zwischen 1.000Hz und 1.500Hz etwas interpoliert).


Mit dem Unterschied von 2,86 zu 2,50 wäre in dB ausgedrückt, mit dem Waveguide eine rechnerische Weniger-Belastbarkeit (geringerer erzielbarer max SPL) von ca. 1,13dB gegeben (soweit wohl eine vernachlässigbare Einschränkung).


Folgend nun wegen Klirr vs. Waveguide


"Zunehmende Membran-Auslenkung beim einem LS-Chassis,
bewirkt meist eine Zunahme des Klirrs"


Wie ausgeführt sinkt durch die erforderliche Beschaltung der Membran-Hub im Bereich von Frequenzen, die durch ein Waveguide sonst überlaut abgestrahlt werden würden.

Entsprechend sollte in diesen Bereichen der Klirr sinken.


Zur Untersuchung dieses Sachverhaltes wurden "Vifa" XT25TG30-04 (XT300K/4) wie folgt in einer Standbox (< 17cm Schallwandbreite) gemessen:

- einmal ohne Waveguide (unbeschaltet und beschaltet)
- einmal mit Waveguide  WG VP158/5030 (ebenfalls unbeschaltet und beschaltet)

Per den Beschaltungen wurden die Frequenzgänge auf halbwegs gleichen Verlauf getrimmt.
Die -6dB Punkte wurden dabei auf ca. 1.200Hz gebracht.
Die Einzelfrequenzgänge waren folgende:


Bild rechts:

Rot =
XT Roh-Frequenzgang in der Testbox


Gelb=   
XT Frequenzgang nach Beschaltung *

*plus etwas Modifikation der Schallwandabmessungen

Bild rechts:

Rot =  
XT mit Waveguide, Roh-Frequenzgang in der Testbox


Gelb =
XT mit Waveguide, Frequenzgang nach Beschaltung

Bild rechts:

Grün =
beschalteter XT mit Waveguide in der Testbox


Violett =
beschalteter XT ohne Waveguide in der Testbox



Unter diesem weitgehenden Gleichstand im Frequenzgang durch Beschaltung ergaben sich für die Klirrfaktoren K2, K3 und K5 die unten gezeigten Ergebnisse:


Messabstand 50cm (um Raumeinflüsse gering zu halten) dabei ca. 100dB am Mikrofon.
Entsprechend ca. 94dB, wäre der Mess-Abstand 100cm gewesen.


Diese Klirr-Messungen lassen sich sicher wie folgt grob Interpretieren:


> im Bereich deutlicher Pegelentlastung/Hubreduzierungen durch das Waveguide
> sinken K2, K3 und K5 tatsächlich (sinken um bis zu Faktor ca. 3).

> im Bereich geringer Pegelentlastung/ geringer Hubreduzierung durch das Waveguide,
> ist die Lage etwas indifferent:


> einerseits erwartungsgemäß kaum noch ein Vorteil beim Klirr,
> und teils steigen Klirrfaktoren sogar etwas an.




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