Wir werden immer wieder nach dem impulstreuen Ultrabass bis 8 Hz gefragt.
Daher habe ich nachfolgenden Artikel als Diskussionsgrundlage für Tiefbass
mit hoher Impulstreue geschrieben. Die Frequenzangaben sind durch Simulation
errechnet. Auf einer anderen Seite beschreiben wir wie man zu einen
High-End-Subwoofer entwirft.
der Antriebsstärke der Membran: Je stärker der Magnet, desto straffer der Bass, desto
früher fällt er aber auch ab, da die Resonanz weniger ausgeprägt ist und den
Tieftonbereich weniger anhebt.
Zuerst zu den physikalischen Grenzen, am Beispiel eines geschlossenen Tieftöners,
also einseitig abstrahlende Membran (im Beispiel sind die Daten von 2 Stück
Alcone AC12 SW-8 voreingestellt).
Für einen Tiefbass mit nennenswerter Lautstärke wird
eine gewisse Membranfläche mit einem deutlichen Hub benötigt.
Dies können Sie nachfolgend selbst durch Eingabe von Daten ausprobieren:
(Der Schalldruck wird natürlich nur erreicht, wenn der Lautsprecher auch die elektrische
Leistung verträgt).
Von R. H. Small gibt es noch einen Zusammenhang zwischen Wirkungsgrad W (in %),
unterer Grenzfrequenz F3 (-3dB in Hz) und Gehäusevolumen V (in L):
Wirkungsgrad W (in %) = 10-6 x Kn(G) x F3 x Vb
Leider ergibt diese Formel recht hohe maximale Wirkungsgrade, die selten erreicht werden können, so
dass wir uns eine Auswertung hier schenken.
Optimal abgestimmte Bassreflexlösungen erbringen einen rund 4 dB
höheren maximalen Schalldruck als die geschlossene Box, was Ihnen der
Rechner oben auch angibt.
Das ist aber der wesentliche Punkt: Die optimale Abstimmung, so dass Tiefbass
mit dem notwendigen Pegel, jedoch ohne Taumeln der Membran erzeugt wird.
Gehen wir von einem bekannten großen Tieftöner aus:
Visaton TIW 400
Er ist ein ein guter Tieftöner für Tiefbass. Mit 23 Hz Resonanzfrequenz erzeugt
er in 200 Liter als Bassreflexbox Tiefen ab ca. 23 Hz (-8dB).
Soll die Impulstreue höher sein, so erzeugt er in einem geschlossenen 60 bis 100 Liter-Gehäuse
einen straffen Bass, jedoch erst ab ca. 35 Hz (-8dB). Diesen kann man verstärken, indem man einen
Vorwiderstand von 2 Ohm in Reihe schaltet (dann 100 Liter-Gehäuse verwenden) und so erreicht er
wieder knapp unter 30 Hz.
Hinweis:
Ein Bassreflexgehäuse zu einem vorgegebenen Lautsprecher muss
größer sein als das passende geschlossene Gehäuse. Ein Bassreflexgehäuse
sollte nicht ausprobiert, sondern zuerst berechnet werden (was wir gerne für Sie machen).
Im Bandpass kann durch eine große geschlossene Kammer die Resonanz tief herunter gesetzt werden
- durch eine kleine Vorkammer wird dann eine große Bandbreite erreicht, die bei geringem Wirkungsgrad
den Lautsprecher breitbandig bis zu tiefen Frequenzen übertragen lässt. Bei um 10 dB reduziertem
Wirkungsgrad erreicht der TIW 400 dann deutlich unter 20 Hz, wobei das BR-Rohr so lang oder schmal
wird, dass es durch eine Passivmembran ersetzt werden sollte.
Es fallen keine Wunder vom Himmel. Der AC12 SW-8 erzeugt in einem 45
Liter-Gehäuse (wie im Sub 12) einen Bass der die Tiefe und
Qualität des TIW 400 erreicht und überschreitet. Der Preis
hierfür (er ist ja viel kleiner): Der deutlich geringere Wirkungsgrad, weswegen
er mit einer 300 / 600 Watt Sinus/Musik Endstufe ausgestattet wurde und
dennoch nicht die Lautstärke des T-40 mit einer 100 / 200 Watt
Endstufe erreicht. Dennoch verkörpert der Sub 12 das Maximum, was mit einer so kleinen
Box bei hoher Qualität erzeugt werden kann.
Eminence Omega Pro 18
Einen Omega Pro 18 lässt sich durch die Wirkungsgradverminderung im Bandpassgehäuse ebenso
zähmen. In einem 200 Liter-Gehäuse mit 10 dB Wirkungsgradverlust überträgt er spielend ab unter 20 Hz
in einem 330 Liter-Gehäuse lassen sich sogar 14 Hz (-8dB) Grenzfrequenz in der Simulation berechnen.
In geschlossenen oder BR-Gehäusen sind die PA-Lautsprecher hingegen laut und haben eine geringe Bandbreite.
Eine Methode sie zu zähmen: Den Spulen einen Vorwiderstand vorschalten (also den Magneten schwächen)
und somit die Lautsprecher-Resonanz besser nutzen um im Tieftonbereich den Lautsprecher zu unterstützen.
Hinweis:
Mit dem Vorschalten eines Vorwiderstandes sollte dann auch immer das Gehäuse vergrößert
werden. Denn je schwächer der Magnet, desto größer sollte das Gehäuse sein. Diese
anscheinend wenig bekannte Methode bietet enorme Möglichkeiten der perfekten Abstimmung des Magneten
bzw. des Basses. Aber auch hier gibt es eine Grenze: Die Auslenkung des Tieftöners.
... wenn dieser mechanisch an seine Grenzen stößt.
Für Craaft, Fane,
Monacor, RCF gilt das Gleiche.
High Tec mit Kevlar und Waben: Eton
Der Eton 11-581/50 HEX hat mit 23 Hz eine geringe Resonanzfrequenz. Er ereicht in 40 Liter im BR-Gehäuse
ca. 30 Hz (-8dB). In einer geschlossenen Box mit 50 Liter Volumen erreicht er mit einer hervorregenden
Impulstreue 40 Hz, die mit einem 4 Ohm Vorwiderstand in einer 75 Liter Box auf unter 30 Hz verschoben werden
können.
Der Eton 12-680/62 HEX erzeugt im 90 Liter BR-Gehäuse ab 27 Hz (-8dB). In einem geschlossenen 40 Liter-Gehäuse
ist die Grenzfrequenz etwa 40 Hz (-8dB).
kleine mit Passivmembran
Kleine, per BR-Rohr tief abgestimmte Boxen lassen sich schwer bauen, da oft das BR-Rohr
unrealistisch lang oder dünn sein müßte. Hier hilft die Passivmembran, die durch Zusatzgewichte
leicht tief abgestimmt werden kann. Damit arbeiten:
Peerless XLS-10 und Bass Exciter BX10
Sie erreichen mit ihrer Passivmembran bereits in 30 Liter Volumen Frequenzen ab 20-30 Hz.
mehrere Membranen
Große Membranen bewegen sich nicht an allen Stellen in Phase; der äußere Teil hinkt nach.
Daher sind mehrere kleine vorzuziehen. Diese geben durch ihre größere Fläche die tiefen Töne
wesentlich leichter die Umgebung ab, als man erwartet. Leider berücksichtigt dies fast kein
uns vorliegendes Simulationsprogramm.