Lautsprechertheorie: elektrische vs. akustische Trennfrequenz

spendormania schrieb:

Hallo zusammen. Wenn ich einen Hochtöner mit einem aktiven 12 dB Hochpass bei 2.100 Hz trenne und durch die Trennung des Mitteltöners eine akustische Trennfrequenz von 1.500 Hz entsteht: ist die für den Hochtöner maßgebliche Trennfrequenz in Punlkto Klirr etc. pp dann 2.100 oder 1.500 Hz? Bilder zum Anwendungsfall folgen morgen. Gruß!

Ja, ein Bild könnte die verwirrlichen Angaben etwas entwirren
Wenn Du eine Frequenzweiche hast, die den Hochtöner bei 2100Hz trennt, so bedeutet das, dass bei besagten 2100Hz der Pegel um 3dB gesunken ist, dass Du also nur noch die halbe Leistung bei dieser Frequenz am Hochtöner hast.
Das bedeutet aber auch, dass der Mitteltöner ebenfalls bei dieser Frequenz abgetrennt wird und dass damit auch er bei dieser Frequenz nur noch die halbe Leistung bekommt.
Dies alles unter der Annahme, dass der Wirkungsgrad aller Lautsprecher gleich und der Frequenzgang im besagten bereich eben ist.
Bei unterschiedlichem Wirkungsgrad (angenommen, der Hochtöner wäre 3dB lauter) wird vor dem Hochtöner ein Seriewiderstand eingefügt und parallel zum Hochtöner ein Lastwiderstand. Die Grösse dieser Widerstände soll zusammen mit dem Hochtöner dessen ursprüngliche Impedanz ergeben, sodass man mit den gehabten Werten die Grenzfrequenz berechnen kann. Und sie sind jeweils so gross, dass die gewünschte Dämpfung entsteht.
Falls Du unterschiedliche Grenzfrequenzen bekommst, hast Du Dich verrechnet, eine falsche Weiche gewählt oder den Pegel mit nur einem Widerstand angepasst, sodass die Impedanz nicht mehr eingehalten wird.
Und wenn sich ein Fehler erst beim Nachmessen mit Generator und Mikrofon herausstellt (im fertig gebauten und richtig berechneten Gehäuse mit möglichst wenig Raumeinfluss), dann taugt entweder der Lautsprecher nichts oder Du hast eine unmögliche Gehäusekonstruktion gewählt.

Idealerweise sollte jeder Lautsprecher noch bei der halben, bezw. doppelten Frequenz noch linear arbeiten. Das bedeutet, dass der Hochtöner bis rund 1000Hz linear sein muss, der Mitteltöner aber bis 4200Hz. Dann bekommen wir bei gleicher Trennfrequenz von 2100Hz für beide Lautsprecher keine Probleme. Macht aber der Mitteltöner schon bei 1800Hz dicht, dann ist er eigentlich für nichts richtiges zu gebrauchen.

Entscheidend ist natürlich nur, was "hinten" rauskommt. Also die akustischen Gegebenheiten.

Der Begriff "Trennfrequenz" ohne gleichzeitige Nennung von Filtercharakteristik(Bessel, Linkwitz-Riley, usw.)/Flankensteilheit ist äußerst unpräzise. Auch muss der -3dB oder -6dB (oder irgendwas dazwischen..) Punkt sicherlich in Bezug zum gewünschten Pegel der Summe von Hoch- und Tiefpass gesehen werden - vielleicht soll die ja hervorgehoben oder abgesenkt im Verhältnis zu den Nachbarfrequenzbereichen sein?

Bei gegebenem akustischem Verlauf der Filterflanke kann dann diskutiert werden, inwiefern der Hochtöner unter diesen Bedingungen in der Lage ist, das ihm zugeteilte Frequenzspektrum mit einem bestimmten Maximalpegel bei noch hinnehmbaren Verzerrungen (muss mehr oder weniger willkürlich festgesetzt werden) zu liefern ...

Üblicherweise wird die Weiche in Trennfilter und Pegelanpassung aufgeteilt, wie ich das beschrieben habe. Damit ist es nämlich mit jeder Filterart möglich, die Grenzfrequenz (= Trennfrequenz) jedes Filters zu berechnen.
Richtig ist, dass die Filterart, also Bessel usw. den Verlauf der jeweiligen Absenkung bestimmt bis zum Punkt, wo eine konstante Steilheit erreicht ist. Unter den genannten Voraussetzungen, dass nämlich die Lautsprecher noch problemlos eine Oktave mehr übertragen können, ist die Trennfrequenz beim 3dB-Punkt erreicht. Dies entspricht wie erwähnt der halben Leistung.
Werden natürlich verschiedene Filterarten gemischt oder gleiche Filter, aber mit verschiedenen Steilheiten, kommt es im Bereich der Übernahme zu Pegelfehlern, von der Phase mal abgesehen. Es ist daher nicht nur üblich, sondern beinahe zwingend, Filter der gleichen Art einzusetzen.

Eine Pegelanpassung wird separat durchgeführt, indem dem Mitel- und/oder Hochtöner ein Spannungsteiler vorgeschaltet wird. Wird der Pegel auf diese Art angepasst, ist der Verlauf berechenbar, wird dem Filter (12dB oder 18dB) nur ein Widerstand vor- oder nachgeschaltet, ergeben sich neue Verläufe, die bisweilen zu abenteurlichen Kurvenverläufen führen.
Eine Pegelanhebung ist im Rahmen eines LC-Filters möglich, wenn die Kreisfrequenz wenig bedämpft wird. Solches Vorgehen ist aber abzulehnen, da damit die Impulswiedergabe verschlechtert wird.

Es geht um eine simulierte Kombination von 24 dB Tief- und 12 dB Hochpassfilter. Offenbar ist es aber so, dass nicht die eingestellte elektrische Trennfrequenz (hier 2.100 Hz), sondern die tatsächlich akustische (1.500 Hz) entscheidend ist.

Wie gesagt: Bild folgt.

Gruß!