Schräge Fasen ...Wirkweise, Steilheit & Positionierung

Auf das Thema Schallwandgeometrie, und deren Einfluss auf die Wiedergabequalität von Lautsprechern, wurde bereits im Artikel  „Über Schallwandgestaltung, Kantendiffraktion, Sekundärschallquellen, …“  ausführlich eingegangen. Wer nach wie vor im Glauben ist die Gestaltung einer Schallwand und die Anordnung der Treiber auf Selbiger sei in erster Linie eine Frage der Optik, möge den Artikel gerne (nochmal) lesen.

Im Findungsprozess einer geeigneten Schallwand bin ich des öfteren bei der Variante „Schräge Fasen“ gelandet. Dabei stellte sich immer wieder die Frage, wie steil diese wirklich sein müssen um effektiv zu wirken. Bisher berief ich mich diesbezüglich auf Sekundärwissen … Gelesenes in Büchern, Foren, Magazinen. Als kürzlich die Frage erneut aufkam, beschloss ich der Sache messtechnisch auf den Zahn zu fühlen.

Um dies zu bewerkstelligen musste eine Schallwand mit einstellbaren, schrägen Fasen her. Nach reichlich Kopfzerbrechen, wie Diese zu bauen sei, kam ich letztendlich zu folgendem Ergebnis:

schraege_fase_variabelEs wurde von hinten eine V-Nut gefräst, knapp weniger tief als Plattenstärke, das Ganze mit Klebeband von vorne „gesichert“ und ein 2mm starker Kupferdraht von oben festgetackert, was als Einstellmechanismus dient. Die „Flügel“ können von 0°-55° beliebig eingestellt werden.

baffle_xt25_back

Als Hochtöner wählte ich Einen der von sich aus keine Störungen im Richtverhalten,  im für Kantendiffraktion relevanten Bereich zeigt, welche die Ergebnisse verfälschen könnten. Die Wahl viel auf den von mir sehr geschätzten XT25TG-30/04.

Es wurden für Fasenwinkel von o-55°, in 5° Schritten, das jeweilige Abstrahlverhalten von 0-90° in 10° Schritten gemessen. Summa summarum 120 Messungen.

Die Ausgangssituation: Fasenwinkel 0°

Siehe auch „Worst Case“ Szenario

Im linken Bild wird das Abstrahlverhalten in einem auf 0° normierten Sonogramm dargestellt. Das Rechte zeigt exemplarisch die Winkel 0, 30 und 60°.

Im Sonogramm ist zu erkennen, dass der Lautsprecher um 3kHz erheblich zu breit, und darunter zu eng abstrahlt.  Achs,- und Winkelfrequenzgänge sind zueinander unausgewogen. Wo auf Achse Eine Senke ist, gibt es unter Winkeln eine Überhöhung. Der Lautsprecher ändert seinen Charakter mit der Abhörposition. Erstrebenswert wäre eine stetig und möglichst gleichmäßig enger werdender Verlauf.

Messergebnisse

Sonogramm für Fasen mit einer Steilheit von 0-55° in 5° Schritten

fasen_deg_var

0,30 und 60° für Fasenwinkel von 0-50° in 10° Schritten

winkel_fasen_deg_var

Die Hauptstörung (Aufweitung um 3kHz einhergehend mit der Einschnürung darunter) nimmt mit größerem Fasenwinkel ab. Fasen mit einer Steilheit < 20° bringen noch keine befriedigenden Ergebnisse.

Die Fasen selbst bilden eine neue Kante, die mit zunehmender Steilheit zu tragen kommt. Zu erkennen an der entstehenden Aufweitung um 5Khz. Diese ist weniger ausgeprägt, da der Hochtöner in diesem Bereich bereits nicht mehr als Halbraumstrahler arbeitet.

Das ist auch, neben der Auflösung der „Rechteckgeometrie“ eine der Hauptaufgaben der schrägen Fase: Die Gehäusekanten so nahe an den Hochtöner zu bringen, dass er Sie nicht mehr, bzw. nur abgeschwächt „sieht“. Geringerer Abstand ⇒ Kleinere Wellenlänge höhere Frequenz ⇒ mehr Richtwirkung ⇒ weniger Einfluss der Kante

Besonders gut funktioniert das Konzept „schräge Fase“ dann, wenn der Hochtöner im entsprechenden Frequenzband bereits deutlich bündelt und somit Diese praktisch gar nicht mehr „gesehen“ wird. Der Seas DXT 27TBCD/GB sei hier beispielhaft erwähnt. Wie gut dieser Treiber mit schrägen Fasen funktioniert ist am Beispiel DXT-Mon zu sehen.

Zusammengefasst:

  • Fasen <20° sind nicht ausreichend wirksam
  • Die Entfernung der Fasen zum Schallentstehungsort muss ausreichend gering sein, ansonsten erreicht man nur eine, zumindest teilweise, Verschiebung des Problems
  • Je nach Situation können die Fasen auch zu steil sein!

Das Konzept der Schrägen Fasen ist ein sehr effektives um der Problematik <Sekundärschallquellen durch Kantendiffraktion> beizukommen. Dies aber nicht Bedingungslos. Steilheit und Position müssen mit Bedacht und dem Konzept entsprechend gewählt werden. Würde man mich nach einer Universalempfehlung fragen würde ich sagen:

„Mach die Fasen 25-30° steil und positioniere Sie so nahe an den Hochtöner wie nur möglich“


Abschließend noch die Messungen in Einzelbildern, für diejenigen die es sich ein wenig genauer ansehen wollen. Die Steilheit der Fase steht jeweils links unten im Bild.

Hinweis: Der Bildwechsel ist auch mit dem Mausrad möglich