Fostex D800 + H220

High-End Horn-Treiber-Kombination von ACR/FOSTEX aus den 80ern

Wer Ende der 70er / Anfang der 80er über den Selbstbau eines hochwertigen LAUTsprechers nachgedacht hat, der ist mit großer Wahrscheinlichkeit auch auf FOSTEX-Chassis gestoßen. "Einstiegsdroge" waren (und sind es immer noch) die kleinen Breitbandlautsprecher wie FE83 (aus der Le Petit) und FE103. Die Magnetostaten FS21RP und FS41RP (unser Test des FS21RP) und die "sickenlosen" Tieftöner der SLE-Serie sind auch aus heutiger Sicht noch High-Tech. Ganz großes Kino waren die "Nachbauten" des Klipschorns mit FOSTEX-Komponenten, allen voran das wunderschöne Mitteltonhorn H220 mit dem passenden Treiber D800:

Die FOSTEX-Chassis wurden damals von der schweizerischen Firma ACR vertrieben, die in ca. 70 größeren Städten Geschäfte hatten, an deren Schaufensterscheiben man sich die Nase plattdrücken konnte ;-)

Für das Highend-Party-Projekt stand genau diese Kombination zur Verfügung, und die haben wir im Vorfeld auf Her(t)z und Nieren geprüft. Unser ausführliches Datenblatt klärt, ob sich die Chassis nach ca. 30 Jahren (davon mehrere Jahre im Disco-Betrieb) noch datenblattgemäß verhalten und wie sie optimal eingesetzt werden . . .

Chassis-Datenblatt © www.hifi-selbstbau.de So werden Lautsprecherchassis von HiFi-Selbstbau gemessen
Hersteller: FOSTEX	Typ: H220 + D800, 8 Ohm	Datenblatt des Vertriebs (s.o.)

Foto des Chassis

Der äußere Eindruck:

Das Horn FOSTEX H220 ist mit seiner Breite von 755 mm und seiner Tiefe von 515 mm (inkl. Adapter HA51) schon eine imposante Erscheinung und passt optimal auf die Bass-Sektion eines Klipschorns - die Firma Art Of Sound verkauft noch heute entsprechende Bausätze (z.B. Eckhorn SOTA RH). Die Höhe ist mit 182 mm eher gering, so dass ein auf einem Klipschorn-Bassteil (Höhe 976 mm) platziertes H220 (und ein wiederum darauf platzierter Hochtöner) ungefähr auf Ohrhöhe spielt (näher als 3.5 m sollte man ohnehin nicht vom Klipschorn entfernt sitzen).
Das Horn hat einen 60 x 60 mm großen, quadratischen Hals, so dass ein entsprechender Adapter HA51 benötigt wird um den 2 Zoll (= 50.8 mm) durchmessenden "Ausgang" des D800 auf den 60 x 60 mm großen "Eingang" des H220 anzupassen.
Der horizontale Öffnungswinkel des Horns beträgt 140°, es gibt horizontal keine Unterteilungen wie z.B. beim Smith-Horn. Zum vertikalen Öffnungswinkel gibt es keine Angabe.
Die untere Grenzfrequenz beträgt 235 Hz, ab ca. der doppelten Frequenz lädt das Horn den Treiber optimal.

Der Treiber FOSTEX D800 hat eine 80 mm durchmessende Schwingspule, der Wiedergabefrequenzgang reicht (je nach Horn) von 300 Hz bis 10 kHz, der Einsatz wird ab 500 Hz empfohlen (ohne Angabe einer empfohlenen Filtersteilheit). Der Ferritmagnet hat einen Durchmesser von 180 mm. Die Musikbelastbarkeit wird mit 45 Watt angegeben, der Wirkungsgrad mit 106 dB/W in 1m (je nach Horn) -> bei 45 Watt Eingangsleistung wären demnach Schalldrücke von 122.5 dB in 1 m möglich.

Der Treiber D800 wiegt 6.4 kg, der Adapter HA51 wiegt 1.1 kg und das Horn H220 wiegt 7.0 kg - > macht zusammen stolze 14.5 kg!

Die TSP:

Ohne Horn H220 (also nur D800 + Adapter HA51) zeigen sich 3 große Impedanzspitzen bei 473 Hz (41.1 Ohm), 865 Hz (34.5 bzw. 44 Ohm) und 1679 Hz (23.5 bzw. 31.4 Ohm), eine weitere gemeinsame Impdanzspitze gib es bei 2661 Hz. Bis 5 kHz ist der Impedanzverlauf beider Treiber sehr ähnlich, darüber zeigen sie aber ein deutlich unterschiedliches Verhalten.
Mit dem Horn H220 sinken die oben genannten Resonanzen < 2 kHz auf etwa 50% des obigen Impedanzwertes und es kommen 2 weitere Resonanzen bei 315 und 640 Hz hinzu - möglicherweise stehende Wellen aufgrund der Hornlänge von 342 mm (H220) + 80 mm (HA51) + ca. 50 mm (D800 Membran -> Auslass) + ca. 50 mm (Mündungskorrektur) = 522 mm, das entspricht einer Frequenz von 657 Hz (1/1 Wellenlänge) bzw. 328 Hz (1/2 Wellenlänge).
Das System Treiber + Adapter + Horn verhält sich also nicht wie ein einfaches Feder-Masse-System, damit gibt es keine TSPs.
Erhöht man den Anregungspegel von -18 dB auf +6 dB (und damit die Eingangsleistung um den Faktor 256) ändert sich der Impedanzverlauf kaum - das lässt sich zum einen durch die harte Einspannung und den damit verbundenen geringeren Hub erklären, ist aber auch ein erster Hinweis darauf, dass der D800 "Nehmer-Qualitäten" hat . . .

Der Frequenzgang:

. . . ist bei einem Horn stark vom Messabstand abhängig: in der Ebene des Hornmunds weiß das Horn noch gar nicht, dass es gleich aufhört -> die Auswirkungen von Reflexionen am Hornmund und vom "Umfeld" des Horns sind nur gering ausgeprägt (blaue Kurve). In 20 cm Abstand vom Hornmund (grüne Kurve) fällt der Pegel unter 1.2 kHz im Mittel bereits um 3.5 dB ab während er zwischen 2 und 6 kHz im Mittel um 2 dB ansteigt. Die Kurven im Messabstand von 50 cm (rot) bzw. 150 cm (schwarz) verlaufen hingegen schon recht ähnlich, wobei die Messung in 150 cm Abstand unter 1 kHz schon durch Raumrückwirkungen beeinträchtigt ist. Hinweis: das Horn lag so auf einem 50 cm breiten Testgehäuse, dass es auf Achse ca. 8.5 cm überstand und der runde Verlauf des Hornmundes unter ca. +/- 42° über den Ecken des Testgehäuses verlief, damit der Hornverlauf nicht durch das Gehäuse "irgendwie verlängert" wird (was auch beim finalen Gehäuse so geplant ist).

Auf Achse reicht der weitgehend lineare Frequenzgang in 150 cm Messabstand von ca. 300 Hz bis ca. 5 kHz, wobei der Verlauf recht wellig ist (Mittelwert 105.7 dB/2.83V/m, Standardabweichung +/- 2.92 dB). Untenrum treten Maxima bei ca. 335 Hz und 530 Hz auf, bei 315 Hz war schon der Impedanzverlauf auffällig (Vermutung auf stehende Welle wegen Reflexion am Hornmund). Zwischen 1 und 2.2 kHz gibt es auf Achse einen großen Buckel im Frequenzgang. Ab 5 kHz verhalten sich beide Treiber-/Horn-Kombinationen deutlich anders (das kennen wir schon aus den Impedanzmessungen), hier sollte spätestens getrennt (und oberhalb von 5 kHz unterschiedlich entzerrt) werden.

Horizontal strahlt die Kombination aus D800 und H220 bis 4.5 kHz sehr breit ab (ca. +/- 70°), daher ist der Wirkungsgrad auf Achse mit knapp 106 dB auch nicht übermäßig hoch. Um 1 kHz gibt es auf Achse einen Einbruch (dort beträgt der Umweg vom Hornmund bis zum Gehäuse und zurück 2x 8.5 = 17 cm, also genau 1/2 Wellenlänge -> Direktschall und Reflexion löschen sich aus), der bereits unter +/- 15° (rote Kurve) deutlich abgeschwächt ist (dementsprechend ändert sich die Klangfarbe bei verschiedenen Winkeln hörbar). Unter 45° (nahe an den 42°, s.o.) ist der Frequenzgang zwischen 700 Hz und 2 kHz am linearsten. Insgesamt ist der "Überstand" wohl doch keine gute Idee, ideal wäre wohl eine runde Schallwand mit gleichem Radius wie der Hornmund . . .

Pseudorauschen > 200 Hz (0°, 15°, 30°, 45°, 60°; MP3 42 kB)

Der Frequenzgang 5° nach oben (rote Kurve) ist oberhalb von 1.5 kHz weitgehend identisch (-0.6 dB bei 4 kHz) mit dem Frequenzgang auf Achse (schwarze Kurve). 10° nach oben sind es schon -2 dB, 15° nach oben -4 dB, wobei das Verhalten zwischen 3.5 und 6 kHz weitgehend konstant bleibt. Zwischen 400 und 1000 Hz zeigen sich wieder deutlich Unterschiede, da der oben beschriebene Umweg bei zunehmendem vertikalem Winkel zunimmt und so andere Frequenzen von Auslöschungen betroffen sind.

Der winkelgewichtete Schalldruck (nur horizontal) verläuft bis 2.7 kHz weitgehend konstant und schwankt wesentlich weniger als der Schalldruck auf Achse. Bei 390 Hz, 620 Hz und um 2.3 kHz gibt es deutlich erkennbar Einbrüche.

Der horizontale Bündelungsgrad ist bis 3.5 kHz sehr gering (wenn man mal die "Ausreißer" bei 380, 600 und 1000 Hz übersieht), steigt dann bis 6 kHz stark an und bleibt dann bis 10 kHz fast konstant.

Sprungantwort/Pegellinearität

Die Sprungantwort in 150 cm Abstand zeigt mehrere kleinere, hochfrequente Störungen, die nach 3.2 ms weitgehend abgeklungen sind. Die "langwelligen" Nachschwinger (hier markiert: Periodendauer 2 ms -> Frequenz = 500 Hz) passen zu den Frequenzgangüberhöhungen bei 320 und 500 Hz.
Die Zerfallspektren in 50 cm Abstand zeigen selbst periodenskaliert ein leicht verzögertes Ausschwingen bei 320 und 500 Hz (s.o.) sowie um 1 kHz (Reflexion, s.o.), 1.8 kHz und 2.7 kHz (die beiden Frequenzen kennen wir aus dem Impedanzverlauf) und oberhalb von 8 kHz (Störungen im Impedanzverlauf).

Sprungantwort (Chassis 2, 150 cm, 0°)

Zerfallspektrum (Chassis 1, 50 cm, 0°)

Die Pegellinearität:

Bei einem Schalldruck von 100 bis 120 dB (das entspricht einer Anregung mit 1.44 bis 14.4 Volt bzw. 0.26 bis 26 Watt am Nennwiderstand von 8 Ohm) zeigen sich bereits bei Hochpassfilterung mit 500 Hz (12 dB/Oktave) zwischen 300 Hz und 9 kHz nur um 2.2 kHz Nichtlinearitäten > 0.5 dB. Bei Steigerung des Anregungspegels um 6 dB (bzw. Vervierfachung der Eingangsleistung) treten bei 126 dB breitbandige Kompressionseffekte auf (ggf. auch auf das Mikrofon zurückzuführen), bis 106 + 17 = 123 dB gibt es nur sporadisch Nichtlinearitäten > 0.5 dB.
Chassis 1 sieht bis 120 dB sehr ähnlich aus, komprimiert darüber aber eher als Chassis 2.

Der Klirrfaktor:

Die Klirrkomponente K2 verläuft oberhalb von 250 Hz weitgehend linear und steigt moderat mit dem Anregungspegel an. Dies gilt auch für die anderen untersuchten Klirrkomponenten. Auffallend ist, dass K4 bis K8 nicht deutlich unter K3 liegen.
Bei 670 Hz und 2.3 kHz ist bei allen Klirrkomponenten eine schmalbandige Überhöhung erkennbar, die sich durch den schmalbandigen Einbruch des Frequenzgangs (dominiert durch die Grundwelle) ergibt (Klirrfaktor Kx = Amplitude der Klirrkomponenten Kx / Amplitude der Grundwelle K1).

Bei einem mittleren Schalldruckpegel von 90 / 95 / 100 / 105 / 110 / 115 / 120 dB liegt K2 zwischen 500 Hz und 5 kHz im Mittel bei moderaten 0.355 / 0.590 / 0.998 / 1.617 / 2.848 / 4.861 / 8.034%. Für K3 gilt in diesem Bereich ein Mittelwert von geringen 0.104 / 0.197 / 0.201 / 0.240 / 0.311 / 0.682 / 1.805%.

Nach unseren Untersuchungen (Klirrfaktor - wie viel ist zu viel?) lägen K3 und K4 bis 115 dB mit Ausnahme der o.g. Frequenzen unterhalb der Wahrnehmbarkeitsschwelle für Sinustöne.
Bei den höheren Klirrkomponenten (K5 bis K8) ist dies erst ab 1059 Hz der Fall. Diese höheren Klirrkomponenten sind aber selbst bei Wiedergabe von Sinustönen schwieriger herauszuhören als der deutlich unharmonische K3, bei Musikwiedergabe dürften die höheren Klirrkomponenten dann vom Rest "überdeckt" werden.

Bei 120 dB kollabiert das Chassis langsam (K2 und K3 nehmen zu). Chassis 1 zeigt ab 110 dB größere Klirrfaktoren unter 500 Hz.

Klirrfaktor bei 90 bis 120dB/1m (auf Testgehäuse, 150cm)

HiFi-Selbstbau-Fazit:

Die Kombination aus Treiber FOSTEX D800 und Horn FOSTEX H220 war für viele Selbstbauer aus den 80er Jahren der Mitteltonpart ihres TraumLAUTsprechers, zusammen mit einem Klipschorn-Bassteil und einem passenden Hochtonhorn. ELECTRO-VOICE hatte mit seinem Bausatz der Sentry 3 (s. unsere Analyse der Sentry 3) zwar ein noch größeres Mitteltonhorn im Selbstbau-Angebot, im Bassbereich war das aber nur eine normale Bassreflexbox und das Ganze sah auch nicht so schön aus wie das FOSTEX H220. PA-Chassis und Hörner von JBL hatte man damals noch nicht so auf dem HiFi-Selbstbau-Schirm, und gegen das wunderschöne geformte Holzhorn konnten die optisch sowieso alle nicht mithalten.

Gemäß der damaligen Devise sollte das Horn horizontal möglichst breit abstrahlen, damit man überall gleich gut Musik hören konnte. Damals waren die Wohnzimmer auch noch weitaus "plüschiger" - von den Polstermöbeln über den Teppichboden bis zu den Vorhängen. Damals setzte man sich auch noch nicht mit geschlossenen Augen in die Mitte und versuchte die einzelnen Instrumente zu orten - man war froh, wenn am Hörplatz alle Töne da waren.

Heute sehen die Wohnzimmer bzw. Hörräume wesentlich weniger "plüschig" aus (das höchste der Gefühle ist ein Alibi-Teppich zwischen Lautsprecher und Hörplatz auf dem ansonsten schallharten (Fliesen-, Parkett- oder Laminat-) Boden), "plüschige" Vorhänge sind auch out. Daher ist eine kontrollierte (= gerichtete) Abstrahlung in heutigen schallharten Räumen ein wesentliches Mittel um die ersten, energiereichen Reflexionen an den Raumbegrenzungsflächen zu reduzieren -> in heutigen Wohnräumen ist das FOSTEX H220 mit seiner breiten horizontalen Abstrahlung von +/- 70° = 140° daher eher fehl am Platz.

In einer Disco- bzw. Club-Beschallung macht die Kombination aus FOSTEX D800 und FOSTEX H220 mit ihrer breiten horizontalen Abstrahlung nach wie vor Sinn, vor allem, wenn man die Tanzfläche "nur" mit 2 Lautsprechern beschallt. Dann wird nur die Weiterführung der breiten Abstrahlung im Hochtonbereich schwierig . . .

Der Wirkungsgrad der Kombination aus FOSTEX D800 und FOSTEX H220 ist auf Achse mit knapp 106 dB für ein Horn nicht übermäßig hoch, dies ist durch die breite Abstrahlung bedingt (die Gesamtenergie wird auf einen größeren Winkelbereich verteil). Der Frequenzgang auf Achse verläuft nicht sehr linear und ändert sich unter Winkeln - hier zeigt der runde Verlauf des Hornmundes auf "normalen" (= kastenförmigen) Bassteilen seine Tücken: entweder ragt er auf Achse über das Bassteil hinaus (was zu Auslöschungen führt) oder der Hornverlauf wird "unkontrolliert verlängert" (und führt so zu anderen Effekten).

Der winkelgewichtete Schalldruck (= insgesamt abgestrahlte Energie) verläuft aber recht linear. Beide Chassis verhalten sich bis 5 kHz weitgehend gleich, ab 4.5 kHz wird auch die horizontale Abstrahlung zunehmend enger -> um 5 kHz sollte daher der Übergang zum Hochtöner liegen.

Chassis 2 schien weniger "Alterserscheinungen" zu zeigen als Chassis 1 und hielt oberhalb von 500 Hz bis 123 dB wacker durch - Respekt.

Kompletter Datensatz von 2 Chassis (Impedanz, Schalldruck, Bündelungsgrad und Schallleistung im OCT-Format, Klirrfaktor und komplexer Frequenzgang als TXT-Datei, ZIP, 96 kB)