Der Unipol - gerichtete Schallabstrahlung schon im Bassbereich - Konstruktionsweisen

Hallo allerseits,

in diesem Thread möchte ich mich der Erarbeitung von Grundlagen zum Thema Unipol widmen. Dazu will ich hier erstmal meine grundlegenden Gedanken zu dem Thema zusammenfassen:



Was ist ein Unipol und was bewirkt er?

Wer nicht weiss, was ein Unipol ist kann erstmal dieses PDF lesen: Monopol, Dipol und Unipol

Für die Faulen hier die Definition des Unipols:

Ein Unipol ist die Kombination eines Dipols und eines kugelförmig strahlenden Lautsprechers (Monopols)

Durch diese Bauweise strahlt der Unipol gerichtet mehr Schall nach vorne ab. Im Frontbereich addieren sich die Schalldrücke der beiden Lautsprecher, auf der Rückseite löschen sich die Schallanteile von Monopol und Dipol gegenseitig aus. Das Übertragungsverhalten des Unipols ist also nierenförmig.
Auf diese Weise lassen sich Moden im Hörraum wesentlich besser beherrschen, der Hörraum nimmt geringeren Einfluss auf das Klangverhalten. Außerdem ist kann so das Konzept der konstanten Bündelung schon ab dem Grundtonbereich verfolgt werden.



Konstruktion von Unipolen

Um Unipole sinnvoll betrachten zu können müssen wir die Definition des Unipol-Begriffs erweitern:

Ein Unipol ist ein Lautsprecher, der auf der Auf einer Seite mehr Schall abstrahlt als auf der anderen Seite. Die Schallabstrahlung erfolgt hierbei gegenphasig.

Nach diesem Schema fallen mir im Moment vier Möglichkeiten ein, einen Unipol zu konstruieren:

1. Dipol + Monopol (2 Chassis)
   Die ursprünglichste Version des Dipols. Die Funktionsweise ist oben beschrieben.
   
   
2. Der Unipol mit 3 Chassis
   Bei dieser Version werden drei Chassis verwendet, die in Gehäusen eingebaut sind, die eine geschlossene Rückkammer haben. Dabei strahlen zwei Chassis nach vorne und ein weiteres verpolt nach hinten. Dabei bilden ein Frontchassis und das Rückseitige so einen Dipol, das dritte Chassis ist der Monopol.
   
   
3. Die aktive Version mit 2 Chassis
   Anstatt 3 Chassis wie bei b) zu benutzen kann man auch nur jeweils ein Chassis vorne und hinten verwenden. Damit dieser Dipol allerdings zum Unipol wird muss das hintere Chassis im Pegel verringert werden. Das geschieht am besten aktiv.
   
   
4. Bedämpftes Dipolgehäuse mit 1 Chassis
   Eine weitere Möglichkeit ist der Bau eines Dipolgehäuses, bei dem der rückwärtig abgestrahlte Schall durch Bedämpfung verringert wird.
   

Die Varianten a-c lassen sich übrigens auch sehr gut mit Boxsim nachvollziehen...



Grundlegende Effekte und Probleme, die beachtet werden müssen

Der Monopol-Anteil des Unipols verursacht hierbei keine Probleme.
Komplizierter wird es durch den Dipol-Anteil. Dieser beherbergt 2 unerwünschte Effekte:
Erstens führen die Laufzeitunterschiede ab einer bestimmten Frequenz, deren Wellenlänge der Dipoltiefe entspricht, zu massiven Interferenzen in Form eines Kammfilters, ähnlich einer TML. Diese obere Einsatzfrequenz könnte man zwar durch Verringern der Gehäusetiefe erhöhen, allerdings leidet hierdurch dann dipoltypisch der Wirkungsgrad im Tieftonbereich. Man muss also einen Kompromiss zwischen diesen beiden Extremen finden.


Bewertung der Bauweisen a-d

1. Dipol + Monopol (2 Chassis)
   Dies ist quasi das eine Extrem: Die Länge des Dipols ist sehr gering. Das bewirkt zwar eine sehr hohe obere Grenzfrequenz, allerdings ist der Wirkungsgrad im Bassbereich eher gering.
   Als weiterer Nachteil ist die fehlende Luftfeder eines Gehäuses, so dass dass der Dipol weit früher als der Monopol begrenzen wird.
   
   
2. Der Unipol mit 3 Chassis
   Hier lassen sich durch die Gehäuselänge optimale Kompromisse aus Grenzfrequenz und Tiefbass finden. Durch die Gehäuse sind die Boxen belastbarer.
   Als Nachteil sind hier der größere Volumenbedarf und die höheren Kosten zu nennen.
   
   
3. Die aktive Version mit 2 Chassis
   Diese Version benötigt weitere Elektronik und ist damit sicher die Teuerste von allen. Dafür lässt sich durch variable Pegeleinstellung fast jedes Verhalten zwischen Monopol und Dipol einstellen.
   
   
4. Bedämpftes Dipolgehäuse mit 1 Chassis
   Diese Variante ist die billigste. Es kommt nur 1 Chassis zum Einsatz, und das Dämmmaterial sollte es auch nicht rausreissen. Außerdem sind so die Resonanzen gleich stärker bedämpft.
   Als Nachteil sind der große Entwicklungsaufwand, und die schlechte Nachvollziehbarkeit und Nachbausicherheit wegen der Bedämpfung zu nennen.
   

In meinen Augen ist für Otto Normalentwickler die Variante b am sinnvollsten. Der Dipol ist per se da und muss nicht künstlich erzeugt werden, andererseits ist der Maximalpegel dank der geschlossenen Gehäuse höher.

Für Fertigentwickler wie MEG ist die Version d am sinnvollsten: Zwar ist die Entwicklung komplizierter, das ist jedoch eine einmalige Investition. Der fertig entwickelte Lautsprecher ist bei ähnlichem Ergebnis wesentlich billiger und lässt sich so gewinnbringender verkaufen.

Und wer Aktivelektronik hat nimmt Variante c und freut sich beim Rumspielen an der Weiche und am Messen.



Was haltet ihr von diesen Grundgedanken? Was muss man unter Praxisbedingungen noch beachten? Und würde sich jemand bereiterklären, diese Gedanken experimentell nachzuvollziehen? (ich Schüler, wenig Geld) Als Chassis würden sich welche von A&D anbieten...

MfG,

Spatz

schranz1 schrieb:

Laut meiner Sim ist es ein Dipol. Mit Boxsim 2 Treiber mit 10cm Abstand simuliert.

Verzögere den einen Treiber mal um 10cm/340m/s=~0.3ms.

Der Laufzeitunterschied ist bei 10cm im Bassbereich sowieso zu vernachlässigen.

Streng genommen natürlich nicht. Der sorgt eben für den Unterschied zwischen vorne und hinten.

Aber die -23dB bei 20Hz kommen halt nicht von ungefähr.

Gruß
Cpt.