HPF für Subs: Frequenz, Steilheit und Typ?

Damit das Wegfiltern der für die Box "unverträglichen" Frequenzen vernünftig klappt, muß natürlich die Steilheit de Hochpassfilters größer sein, als der Anstieg der Membranauslenkung für Frequenzen unterhalb des Tunings. Daher kommen bei einer "normalen" Bassreflexabstimmung eigentlich nur Filter mit 24dB/oct. in Betracht.

Mit dem Linkwitz-Riley bekommt man zwar den schnellsten Abfall der Leistung im kritischen Bereich, aber für ein schönes Impulsverhalten im Bass ist dieser Filter am wenigsten zuträglich.

Da er am steilflankigsten ist, wird er dennoch oft und gerne verwendet.

Hat man jetzt nicht so die große Not mit zu großer Auslenkung knapp unterhalb der Tuningfrequenz, weil die Bassreflexbox eher "flach" nach unten auslaufend abgestimmt ist und nicht auf der Tuningfrequenz geboosted wird, dann macht sich auch das weniger aprupt einsetztende 24dB Bessel-Filter gut, da mit diesem das Impulsverhalten des Basses besser ist. Ein Butterworthfilter ist irgendwo dazwischen.

Da m.E. die Betriebssicherheit Vorrang vor dem etwas besseren Impulsverhalten hat, würde ich bei einem eher hoch abgestimmen Reflexgehäuse mehr zum Linkwitz-Riley Filter tendieren, zumal noch auf der Resonanzfrequenz geboostet wird und schon knapp drunter die Auslenkung der Membran mit jedem Hertz tiefer ordentlich zunimmt.

Wenn der Herstelller empfiehlt bei 38Hz den Hochpass zu setzten, hat er das sicher vorher eingehend simuliert und dann würde ich das auch so umsetzten.

--> Nimm den vom Hersteller empfohlenen BW mit 24dB bei 38Hz, oder wenn Du noch sicherer gehen willst, oder das Setup oft im absoluten Grenzbereich betreibst den LR.

P.S.

Das Impulsverhalten ist auch völlig ohne Filter bei flach abfallenden Reflexabstimmungen besser als bei steilflankig abfallendem Frequenzgang. Aber jede Konstruktion ist halt immer ein Kompromiß aus Volumen, Wirkungsgrad und Frequenzgang.

Ich habe Dir hier nochmal die Membranamplitude Deiner B18 bei 100V Ausgangsspannung am Amp simuliert. (ohne Filter).

Da sieht man schön, wie unterhalb des Tunings die Auslenkung bei tieferen Frequenzen ansteigt.

O.K.

Natürlich haben alle 24dB Filter (=4. Ordnung) in der eigentlichen Filterflanke irgendwann mal ihre 24dB.

Der Unterschied besteht im Übergangsbereich, da wo der Filter also einsetzt. (Google Bilder….)

Da geht das von ganz sanftem Übergang (Bessel) über Buttterworth und Linkwitz Riley bis hin zu ganz scharfes Knee (Tschebyscheff).

Der Bessel hat im Übergangsbereich die geringste Steilheit aber das beste Impulsverhalten, der LR einen recht scharfen Knick und ein nicht ganz so gutes Impulsverhalten. Tschebyscheff wäre zwar noch steiler' aber ist eben in Parametern dann schon recht schlecht, so dass er der Praxis kaum irgendwo Verwendung findet. Der Butterworth ist so mitten drin, hat aber als Besonderheit, dass sich ein mit Butterworth getrennter Hoch und Tiefpass nicht flat aufsummieren, sondern bei der Trennfrequenz einen 3dB Buckel gibt. Den könnte man natürlich mit einem dort gesetzen Filter wieder absenken, oder die Trennfrequenz des Hoch- und Tiefpasses wieder etwas auseinanderlegen…..

Im Gegensatz zu einem LR Filter der auf Achse linear aufsummiert ist bei einem BW Filter eher die gesamte in den Raum abgestrahlte Leistung der beiden Wege im Übergangsbereich gleich, so das eine BW Trennung z.B. gerne im Bereich in welchem die Lautsprecher kaum richten (z.B. 120Hz) dann auch gerne mal realisiert wird.

Was du mit LR „klaut“ beschrieben hast, ist eben der Grund, warum das beim Aufsummieren bei der Übergangsfrequenz keinen Buckel gibt und beim BW Filter eben schon.

Wo wir jetzt noch nicht darauf eingegangen sind ist die Phasendrehung.

Ein Filter dreht die Phase und zwar im Bereich der Trennfrequenz je Hoch- und Tiefpass um je 45 Grad je „Ordnung“, jeweils einmal vor und einmal zurück.

Daraus ergibt sich beim Filter erster Ordnung zwischen den beiden Wegen eine Phasendrehung um 90 Grad, beim Filter zweiter Ordnung um 180 Grad, beim Filter dritter Ordnung um 270 Grad und beim Filter vierter Ordnung um 360 Grad usw.

Das heißt wenn Beide Wege die Du trennen möchtest eigentlich akustisch in Phase sind (z.B. Schwingspule von Konuschassis und Mittelhochtontreiber auf einer Ebene) dann mußt Du bei Verwendung einer Weiche zweiter Ordnung einen Weg verpolen. (Typischerweise den Hochtöner)

Bei der Trennung vierter Ordnung hast Du das Problem nicht. Soll heißen, wenn das vor der Trennung gleichphasig spielte, dann bleibt das auch pro Trennung gleich.

Gerade bei Passivweichen wird das aber auch bewußt ausgenutzt, in dem man bei einem Chassisversatz (wie er z.B. bei direktstrahlenden Zweiwegeboxen fast immer vorkommt) eben diese Phasendrehung der Weiche zweiter oder dritter Ordnung dazu ausnutzt diesen Versatz eben zu kompensieren.

(Diese Kompensation passt aber dann auch richtig gut nur bei genau der Übergangsfrequenz und halbwegs auf Achse, unter starken Winkeln etc. dann auch nicht so richtig gut)

Ist der Versatz zu groß, um ihn durch eine Passivweiche zweiter oder dritter Ordnung auszugleichen, kann man auch einen passiven Allpass zur Verzögerung in die Passivweiche implementieren, das wird dann aber schon recht aufwendig und teuer.

In dem Doppelzwölfzollforumstop ist das z.B. mit so einem passiven Allpass technisch aufwendig aber dafür mit schönem Ergebnis realisiert.

P.S.

Ein Pegelunterschied von 1dB ist eher akademischer Natur und kann im direkten A/B Vergleich vom geschulten Ohr gerade so herausgehört werden.

3dB merkt dann eigentlich schon jeder und das Gefühl die Lautstärke halbiert oder verdoppelt sich ist je nach Gesamtpegel und persönlichen Empfinden zwischen 6 und 10dB.

Wenn Du da wirklich noch tiefer in die Materie einsteigen möchtest, empfehle ich Dir ein entsprechendes Buch wie z.B. das "Loudspeaker Design Cookbook" von Vance Dickason.

Obacht, da geht es jetzt überhaupt nicht um PA-Lautsprecher, sondern mehr um die Theorie und die Beispiel sind alle an Hifilautsprechern durchexerziert. Auf die Besonderheiten von Druckkammertreibern, welche ja z.B. für das Passivweichendesign bei PA-Lautsprechern immanent wichtig sind, wird z.B. nicht explizit eingegangen.

Wenn es Dir weniger um das Verständnis der theoretischen Zusammenhänge gehen sollte, sondern nur darum, dass die PA im Einsatz gut klingt, ist das vielleicht etwas zu viel des Guten.

Bei einem Livekonzert in einem Raum überlagern so viele andere Dinge das Ein- und Ausschwingverhalten des Subsonicfilters (Raummoden durch stehende Wellen, Reflexionen, Der Mix der Band am Pult, Aufstellung der Lautsprecherim Raum und zueinander, übersprechen der Backline und der Monitore etc.), dass die Entscheidung 24dB BW oder 24dB LR bei 38Hz das geringste Problem darstellen wird.

Wenn es Dir aber auch um Grundlagen zum Verständnis geht (was ich glaube zu erkennen), dann ist solche Literatur natürlich sehr sinnvoll und ich würde das auf alle Fälle auch empfehlen.

Natürlich gibt es kein Buch, dass alle Thematiken gleichermaßen erschöpfend abhandelt, jeder Autor hat da seine eigenen Schwerpunkte, so daß die Sache erst so wirklich rund wird, wenn man mehrere verschiedene Publikationen zum Thema gelesen hat.

Inzwischen gibt es aber auch viele gute Artikel z.B. auch von Entwicklern nahmhafter Herstellen wie JBL (Auch zu Raumakustik, Bassarrays etc.) oder online verfügbare Dissertationen die man mal durchschmökern kann.

Das Einzige, wo man natürlich dabei auf der Hut sein muß: Im Netz kann ja Jeder Alles schreiben. Das heißt, man findet da auch viel Halbwissen und persönliche Meinungen, was man aber besser differenzieren kann, wenn man sich vorher schon mal einen Fachbuchklassiker wie den oben erwähnten von Vance Dickason reingezogen hat.

Noch zu Deiner Schlussfrage:

Dein Filter sitzt ja vor den Endstufen, das heißt wenn sich da z.B. durch die Addition eines BW Tief- und BW Hochpasses eine 3dB Überhöhung ergibt, dann ist das keine Erhöhung des Wirkungsgrades Deiner Lautsprecher, sondern es kommt nur ein dort um 3dB überhöhtes Eingangssignal in deine Endstufe rein.

Die Endstufe clippt bei genau der selben Ausgangsspannung wie sie immer clippt, so dass Du keinerlei Gewinn bei der Maimallautstärke hast.

Ganz im Gegenteil, wird die Endstufe bei Signalen auf dieser Frequenz zuerst ins Clipping kommen, so dass Du dann insgesamt bei allen "anderen" Frequenzen 3dB leiser bleiben mußt und Du somit eigentlich das System weniger ausfahren kannst.

Alles in Allem empfinde ich die ganze Elektroakustik als extrem spannendes Thema, das eine Menge Spaß macht.

Wenn aber zum Beispiel neben der gefühlt "perfekten" eigenen PA in den Spielpausen der Livemucke der DJ auf seiner eigenen mitgebrachten vier mal kleineren Anlage mit "one note" Dröhnbässen und grausam zerrenden Hochtönern auflegt und Dir dann einzelne Gäste sagen, dass das jetzt ja viel lauter ist, als die große Anlage, dann bekommt man schon mal den Anflug eines Zweifels, ob man da auf dem richtigen Dampfer ist und sich der ganze AUfwand auch irgendwie lohnt.

Kommt dann aber nach dem Konzert die Livekapelle zu dir, bedankt sich für den außergewöhnlich guten Sound und verpflichtet dich gleich für alle weiteren Konszerte im Jahr, dann sind diese kurzfristigen Zweifel auch gleich wieder verflogen.

Da muss ich leider widersprechen. Für die Pegeladdition ist es völlig unerheblich ob akustisch oder elektrisch. Wenn man beide Kurven des BW Filters addiert kommt immer diese Überhöhung raus.

Ob die Kurve dabei akustische Pegel darstellt, oder elektrische ist völlig einerlei.

Einge Pegelanbsenkung findet nach meinem Kenntnisstand im oder um den Bereich der Trennfrequenz nicht statt. Weder bei LR noch bei Bessel. Nur bei BW gibt es diese Pegelüberhöhung.

Anheben, also "equalizieren" kann man aber natürlich immer, wenn einem da etwas fehlt und das "Fehlen" nicht auf eine Pegelreduktion durch Phasendifferenzen beruht. Weil wenn das was "gegeneinander arbeitet", dann kkann ich Leistung reinschieben wie ich will, es wird nicht mehr.

Vom Vance Dickason habe ich mir '93 eine im Electorverlag erschienene deutsche Übersetzung gekauft. Die Übersetzung ist von '93, das Original der Übersetzung von '91.

Interessehalber habe ich mir vor ein paar Jahrenauch noch eine neue Ausgabe (7th edition) in Englisch von 2006 zugelegt.

Das mit der "Neugier" kenne ich und ist auch wichtig, sonst würden wir heute immer noch mit den WEM Zeilen beschallen....

Zitat von Fux

Eine Pegelanbsenkung findet nach meinem Kenntnisstand im oder um den Bereich der Trennfrequenz nicht statt. Weder bei LR noch bei Bessel.

Oh doch. Ein 24 dB LR entspricht zwei hintereinander geschalteten 12dB BW mit der gleichen Trennfrequenz. Folglich liegt der Pegel bei LR dort bei - 6dB. Das ist ja gerade der Trick dieses Filters. Phasenkohärenz ohne Überhöhung.

Natürlich kommt weder aus dem Hochpassfilter nach der Weiche ein bei der Trennfrequenz um 3 dB erhöhter Pegel raus noch aus dem Tiefpassfilter. Wenn man jetzt aber beide Ausgangssignale (elektrisch) zusammenmischen würde, dann hätte man diese 3dB Überhöhung. Das machen wir aber nicht, sondern gehen mit dem Hochpassignal einmal auf einen Endstufenkanal und dann auf die Topteile und einmal auf einen anderen Endstufenkanal und dann auf die Bässe. Nun kommt der Schall aus den (hoffentlich gleichphasig arbeitenden) Tops und Bässen heraus und addiert sich zu dem besagten 3db Buckel auf Achse. Wir sehen also eine Summierung muss natürlich schon stattfinden um die 3dB Überhöhung zu bekommen. Ob diese allerdings elektrisch oder akustisch stattfindet ist egal.

Warum ist der Butterwortfilter so "komisch"?

Wir wissen ja, wenn wir 2 gleiche Lautsprecher zusammenstellen die jeweils mit der gleichen Ampleistung versorgt werden (z.B. je 100W), dann wird das bei phasenrichtiger Addition um 6dB lauter als mit einem Lautsprecher der 100W "bekommt". (Elektrisch ist dass nicht anders)

Beim LR Filter ist der Pegel bei der Trennfrequenz um 6dB abgefallen, also addieren sich Hoch und Tiefpass bei ihrer Trennfrequenz zusammen auf 0dB.

Ein Butterworthfilter ist aber bei seiner Trennfrequenz erst um 3dB im Pegel abgefallen.

Addieren sich bei dieser Hoch und Tiefpass, so sind wir wieder um 6 dB lauter als jeder einzeln.

Da diese einzeln bei der Trennfrequenz erst um 3dB abgefallen sind ergibt sich durch die 6 dB Gewinn bei der Addition zweier gleicher Quellen die für den BW Filter bekannte Überhöhung um 3dB.