Optimierung der Schallwandgeometrie

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Die Position der Mittel- und Hochtöner auf der Schallwand kann die Akustik eines Lautsprechers stark beeinflussen. Die Treiber strahlen nicht nur nach vorne Schall ab, sondern auch zur Seite. Sobald der seitwärts abgestrahlte Schall eine Kante der Schallwand erreicht, wird der Schall an der Kante gebeugt. Die Beugung wirkt wie eine zweite «virtuelle» Schallquelle, die im Vergleich zu den Treibern allerdings zeitverzögert und mit umgedrehter Polarität abstrahlt.

Die Überlagerung der Schallwellen der Treiber und der virtuellen Schallquellen an den Schallwandkanten führt zu Peaks und Senken im Frequenzgang, deren Mittenfrequenzen von der geometrischen Anordnung der Treiber auf der Schallwand abhängt. Dieser unerwünschte Effekt kann nur verhindert werden, wenn die Schallwandkanten «unendlich» weit von den Treibern entfernt sind. «Unendlich grosse» Lautsprecher finden aber in den allermeisten Wohnzimmern keinen Platz.

Häufig wird auch kolportiert, abgerundete oder abgeschrägte Schallwandkanten würden helfen, die Schallbeugung zu vermeiden. Leider sind solche Abrundungen oder Fasen fast im gesamten Frequenzbereich des menschlichen Gehörs wirkungslos; die Wirkung beschränkt sich im besten Fall auf den Frequenzbereich am oberen Rand der Hörgrenze des menschlichen Gehörs. Siegfried Linkwitz belegt dies eindrucksvoll anhand seiner Messungen und folgert daraus «With most speaker cabinets the radius or chamfer is acoustically too small and is primarily cosmetic».

Meine eigenen Messungen aus der Entwicklung der Aurichal bestätigen dies. Die zwei Photos unten zeigen zwei Testaufbauten zur Schallwand der Aurichal, einmal mit breiten Fasen und einmal ohne Fasen. Das Messdiagram zeigt, dass die damit gemessenen Frequenzgänge identisch sind, die grosszügigen Fasen also wirkungslos bleiben.

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Die Welligkeit des Frequenzangs aufgrund der Schallbeugung an den Schallwandkanten kann zwar nicht verhindert, aber immerhin stark vermindert werden. Dazu müssen die Treiber ausserhalb der Schallwandmitte positioniert werden. Dadurch ergeben sich unterschiedliche Laufzeiten des Schalls von den Treibern bis zu den Schallwandkanten. Eine geschickte Auslegung der Treiberpositionen auf der Schallwand ermöglicht so eine sehr geringe Welligkeit des Frequenzgangs.

Das folgende Photo zeigt die optimierte Schallwandgeometrie der Aurichal. Der Vergleich der Frequenzgänge bei mittiger und optimierter Treiberanordnung zeigt, dass die optimierte Schallwandgeometrie wie gewünscht einen deutlich glatteren Frequenzgang ergibt. Dies lässt sich sowohl anhand theoretischer Modellrechnungen sowie durch direkte Messungen nachvollziehen. baffle_version_20150523aSS6640BE_bafflediffraction_measured_vs_simulated_HIBA

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