Mission Possible - kompakte Mini-TML mit Koax

Mission Possible -.- Kompakt-TML mit 2-Wege-Koax-Lautsprecherchassis

Hast Du nicht einen kleinen preiswerten Lautsprecher im Regalformat für mich? Grosse Standboxen kann ich nicht aufstellen und mein Budget ist auch nicht sehr gross, dennoch will ich aber nicht auf vollen Klang verzichten. So in etwa lautete die dringend erscheinende Anfrage eines guten Bekannten. Daraufhin kam mir in Erinnerung, dass mir vor längerer Zeit mal ein kleines Koaxialchassis in die Hände gefallen war, das aber mangels konkreter Verwendbarkeit erst mal im Bastelschrank verschwand. Also kurz in meinem Lager gekramt und da war auch schon das Mission CP-10X Koaxial Chassis. Dieses Chassis besteht aus einen weich aufgehängten 10 Zentimeter Konusmembranlautsprecher auf deren Schwingspulenachse ein kleiner 25 Millimeter Gewebekalottenhochtöner montiert ist. Daraus müsste sich doch etwas passendes konstruieren lassen.
Die Idee zur Mission Possible war geboren.

Die Chassisbestückung: Mission CP-10X


Das Gehäuse:
Die kurze elektrische und akustische Vermessungen des Mission CP-10X ergaben dann aber leider zunächst keine idealen Voraussetzungen zur Erfüllung der gesetzten Zielvorgaben, die da hiessen, möglichst handliches Gehäuse bei gleichzeitig ordentlicher Basswiedergabe bis mindestens 60 Hz hinab. Die ermittelten Thiele-Small-Parameter (TSP) des Tiefmitteltöners mit einer Resonanzfrequenz von 75 Hz bei einem Qt von 0,66 und einem Vas von 5,1 L lassen den Einsatz des Chassis in kleineren geschlossenen oder Bassreflexkonstruktionen kaum zu. Bei Einbau in ein immerhin schon 12 Liter grosses geschlossenes Gehäuse wäre eine Wiedergabe unter 80 Hz kaum noch erfolgt, Basswiedergabe kann man das nun wirklich nicht mehr nennen. Bei einem Bassreflexgehäuse hätte das erforderliche Einbauvolumen die gesetzten Grenzen weit überschritten oder aber bei akzeptabler Gehäusegrösse wäre die Basswiedergabe so unsauber, so dass auch dieser Ansatz ausschied. Also doch nur Mission Impossible?

Den Ausweg aus diesem Dilemma brachte eine Transmission-Line (TML). Die Geometrie der für den CP-10X gewählten TML brachte eine für diese Abstimmungstiefe sehr kurze Line und durch die geschickte Faltung sehr moderate Gehäusemasse von lediglich 18x24x40 cm (BxTxH). Mit dieser sehr wirkungsvollen Transmission-Line kann aus dem zierlichen 10 Zentimeter Tiefmitteltöner des Koaxchassis eine untere Grenzfrequenz von fast unglaublichen 45 Hz herausgeholt werden.

Der praktische Gehäuseaufbau der Mission Possible ist so einfach wie möglich gehalten und kann auch von weniger geübten Heimwerkern sehr leicht nachgebaut werden. Als Gehäusematerial dient 16 Millimeter Spanplatten oder MDF. Alle Teile bestehen aus rechtwinkligen Brettern (die auch ohne Winkelschnitte ausgeführt werden können), so das der Zuschnitt ohne weiteres mit Heimwerkermitteln oder in jedem Baumarkt erfolgen kann.

Gehäusebauplan

Die Vorgabe, die Mission Possible auch im Regal aufstellen zu können, bedingte die Öffnung der Transmission-Line nach vorn auf die Schallwand zu setzen. Um den bei nach vorn offenen 2-Wege Boxen - wie es auch diese TML ist - grundsätzlich gegebenen Nachteil der hörbaren Abstrahlung sog. parasitärer Mitteltonanteile über den TML-Kanal so weit wie möglich zu verhindern, wird die Mission Possible nicht nur mit Polyester Volumenvlies im Gehäuseinnern, sondern auch mit preiswerten 10 mm Nadelfilz oder recht teurem dafür aber bequem zu verarbeitenden 10 mm Damping an Gehäusewänden bedämpft, Details zur Gehäusebedämpfung siehe Bedämpfungsplan.




Die Weiche:
Der Mission CP-10X zeigt einmal wieder, dass man auch im Lautsprecherbau nichts geschenkt bekommt. Die Frequenzgänge sowohl des Tiefmittelton- als auch des Hochtonsystems des Koaxes machten einem die Entwicklung einer guten und harmonischen Frequenzweiche nicht gerade leicht.



Mission CP-10X unbeschaltet im TML-Gehäuse (unter 300 Hz überwiegen die Raumeinflüsse)


Die Frequenzgangmessungen zeigen, dass der Tiefmitteltöner bei ca. 2,5 kHz einen schmalbandigen Pegeleinbruch und bei ca. 8,5 kHz eine deutliche Pegelspitze aufweisst. Auch der Hochtöner zeigt auf Achse bei ca. 3.5 kHz einen deutlich wenn auch sehr schmalbandigen Pegeleinbruch. Ansonsten sind die Frequenzgänge aber weitgehend unauffällig und ordentlich. Nach Geometrie und Frequenzgangverhalten der beiden Treiber war eine Trennfrequenz zwischen 3-4 kHz als sinnvoll anzusehen. Angesichts des relativ geringen Kaufpreises des kleinen Mission Koax sollte auch die Weiche im vertretbaren preislichen Rahmen bleiben. Da dies aber auch hier mal wieder der Quadratur des Kreises gleich kam, ergaben sich am Ende dann doch drei verschiedene Weichenversionen: Premium - Standard - Low-Cost

Die Premiumversion der Weiche - mit 3,5 kHz niedrigste Trennfrequenz aller Varianten - hat nicht nur den grössten Materialaufwand, sondern liefert auch ein fast perfektes Ergebnis. Ausschlaggebend ist u.a. die sehr gute spiegelbildliche Pegel- und Phasenlage zwischen Tiefmittel- und Hochtöner und die sehr steile akustische Trennung von ca. 30 dB/Oktave. Die Fehler beider Treiber werden so ausserhalb des zugewiesenen Frequenzbereiches sehr wirkungsvoll durch die Weiche ausgeblendet und der kritische Überlappungsbereich der Treiber ist auf ein Minimum beschränkt. Im Einzelnen: Der Hochtöner wird über einen elektrischen Filter 3. 0rdnung - der sich mit dem chassiseigenen Hochpassverhalten zu einem akustischen Hochpass 5. Ordnung ergänzt - angesteuert. Zur Anpassung des Hochtonpegels an den des Tiefmitteltöners folgt dem Filter ein Spannungsteiler aus 3,3 Ohm (Rs) und 9,1 Ohm (Rp). Der auf dem Frequenzgangschrieb ersichtliche leichte Anstieg zu höheren Frequenzen ist durchaus beabsichtigt. Zum einen ist dieser Effekt ausserhalb der Hauptachse fast völlig verschwunden zum anderen befördert etwas mehr Hochtonenergie im Raum die Klar- und Leichtigkeit des Klangbildes. Wer ein etwas dezenteres (englisches) Klangbild bevorzugt, kann durch eine Anpassung der Spannungsteilerwiderstände (-2dB=4,7Rs/6,8Rp; -4dB 6,8Rs/3,3Rp) leicht ein zurückhaltenderes Klangbild realisieren. Die Beschaltung des Tiefmitteltöners ist etwas aufwendiger. Zunächst war es notwendig die Chassisimpedanz durch ein parallel zum Tiefmitteltöner zu schaltendes RC-Glied zu linearisieren. Angekoppelt wird der Tiefmitteltöner dann über einen elektrischen Tiefpass 4. Ordnung der spiegelbildlich den Frequenzgang an den akustischen Hochpass des Hochtonzweiges anpasst. Um die resonanzbedingten Pegelspitze bei ca. 8,5 kHz - die sich trotz der steilen Filterung immer noch leicht als starke Welligkeit der Filterflanke zeigte - zu unterdrücken, ist ein serielles RC-Glied über die zweite Spule des Tiefpasses zu schalten. Das Ergebnis dieses Aufwand belohnt mit einem fast perfekten Weichenverhalten.

Der schaltungstechnische Aufwand dieser Weichenversion hat aber neben dem preislichen Aspekt auch das Problem, dass sie nicht so ohne weiteres durch die Einbauöffnung des Chassis in der Box verbaut werden kann. Wer diese Weichenvariante durch die Chassisöffnung in die Box einbauen will, sollte die Weiche für die Tiefmittel- und Hochtonzweige auf jeweils getrennten kleinen Träger aufbauen. Diese lassen sich einzeln innen links und rechts auf die Seitenwände der Box montieren. Eine andere Möglichkeit wäre eine demontierbare Rückwand in der Box vorzusehen und die Weiche direkt unten auf die Rückwand zu montieren. Ich habe zur Unterbringung der Premiumweiche kurzer Hand einen kleinen Sockel unter die Box gesetzt.





Frequenzgang der Mission Possible Premium


Frequenzgang der Mission Possible Premium unter 45°

Die Standardversion der Weiche hat eine mit ca. 3,8 kHz etwas höhere Trennfrequenz, was dem Hochtöner etwas mehr Sicherheitsreserven beschert. Gleichzeitig ist der Material- und Kostenaufwand auch deutlich geringer als bei er Topversion. Erkauft wird dies mit einem nicht ganz so detailreiches und hochauflösendes, wenngleich einem auch noch sehr guten klangliches Ergebnis. Zudem lässt sich diese Weiche leichter im Gehäuse unterbringen.




Die Low-Cost-Version - mit einer Übernahmefrquenz von ca. 4 kHz - lässt sich sehr preiswert aufbauen und klingt aufgrund des hiermit etwas höheren Wirkungsgrad der Box sehr spritzig und dynamisch. Die Auflösung und die räumliche Darstellung erreicht mit dieser Version aber weder die Qualität der Standardversion geschweige die der Premiumversion. Aber zum ersten Probehören oder als sehr preiswerte Studentenversion macht sie dennoch sehr viel Spass.





Frequenzgang der Mission Possible Low-Cost

Die Mission Possible hat bei allen Weichenversionen eine Nennimpedanz von 12 Ohm und das Impedanzminimum liegt bei keiner unter sehr verstärkerfreundlichen 7,8 Ohm.


Der Klang:
Allen Versionen gemein ist, dass diese kleine Box dank der Transmission-Line-Unterstützung trotz des relativ kleinen Basstreibers verblüffend bassstark ohne jedoch dröhnig oder gar bumsig zu klingt. Die untere Grenzfrequenz (-8dB) liegt für eine Box dieser Grösse und so kleinem Treiber bei fast unglaublichen ca. 45 Hz. Bei freier Aufstellung auf ca. 50-70cm hohen Ständern ist die Basswiedergabe zwangsläufig zwar etwas schlanker wenngleich nicht weniger druckvoll. Durch die Koaxialanordnung von Tiefmittel- und Hochtöner zeigt die Box eine sehr schöne klare und tief differenzierte Wiedergabe und fast spektakuläre Räumlichkeit, was durch die spritzige Wiedergabe des Hochtöners ergänzt und abgerundet wird. Die klanglichen Unterschiede zwischen den Weichenversion liegen hauptsächlich im in der Fähigkeit das musikalische Geschehen aufzuschlüsseln. Die Trennung einzelner Instrumente und deren Fixierung im Raum wird mit den aufwendigeren Weichenversion immer besser. Der Wirkungsgrad des kleine Mission CP-10X ist schon nicht gerade berauschend, so dass sich die Mission Possible an kräftigen Verstärkern besonders wohl fühlt. Als Zuhörer ist man immer wieder auf's Neue erstaunt, mit welch einer Klangfülle dieser kleine Koax in dieser Box einherkommt. Die Bässe kommen mit fast unglaublicher Stärke, Tiefe und Präzision. Wer diese Box hört, der sucht fast zwangsläufig nach einer irgendwo im Raum versteckten Unterstützung, aber es ist wirklich nur die kleine Box mit dem kleinen Koax die man hört. Zwar erreicht sie nicht die Maximallautstärken ausgewachsener Schallwandler, aber auch bei gehobener Zimmerlautstärke präsentiert sich diese Konstruktion stets souverän . Eben Mission Possible!


Mission Possible Rohbau

Auf meiner Web-Site unter winboxsimu.de/Boxen13.html ist eine noch ausführlichere Beschreibung dieser Boxen zu finden.


Gruß
Sven

Edit: Link korregiert und Bilder ergänzt

Ich denke das mit den zusätzlichen 2 Millimetern kannst Du vernachlässigen. Es stimmt zwar schon, dass sich die Resonanzfrequenz des Gehäuses dadurch rein rechnerisch etwas ändert - diese Änderenungen dürften allerdings nicht hörbar sein.