DK-Sat MkII - Technikteil

Technikteil

Impedanzmessungen:

Zunächst ging es um die richtige Abstimmfrequenz des Passivstrahlers. In unserem Datenblatt vom OMNES AUDIO MW 5.0 Alu haben wir ein 10 l großes Bassreflexgehäuse mit einer Abstimmfrequenz von 58 Hz empfohlen. Der Passivstrahler DAYTON AUDIO DS175-PR wird mit einer Montageschraube + Unterlegscheibe geliefert, um weitere Unterlegscheiben zu montieren und so die Abstimmfrequenz im Gehäuse einzustellen:

-> bereits die Schraube + Unterlegscheibe erzeugt eine zu niedrige Abstimmfrequenz, sie wurde daher weggelassen

Im Folgenden wurde versucht die beiden Impedanzspitzen bei 425 und 650 Hz zu reduzieren, die auf stehende Wellen im Gehäuse hindeuten:

• bei 650 Hz gibt es eine stehende Welle in der Höhe (Innenabmessung 26.4 cm)
• bei 425 Hz gibt es eine diagonale stehende Welle (Wurzel (26.4² + 25.6² + 16.4²) = 40.3 cm)

Verschiedene Bedämpfungsmaßnahmen konnten zwar die stehende Welle bei 650 Hz unterbinden, hatten jedoch keinen nennenswerten Effekt auf die diagonale stehende Welle:

-> die Absorption erhöht auch die Impedanz bei der Abstimmfrequenz -> der Bassreflexeffekt wird reduziert

Der Hochtöner OMNES AUDIO AMT-50 zeigt einen sehr linearen Verlauf, nur in der letzten Pegelstufe steigt die Impedanz breitbandig leicht an (Temperaturerhöhung):

Schalldruckmessungen:

Üblicherweise messen wir den Schalldruck zunächst nur in unserem Hörraum an der Standardposition.

-> der Tieftöner ist zwischen 350 Hz und 1.5 kHz zu laut
-> der Hochtöner fällt unterhalb von 2.5 kHz mit 12 dB/Oktave ab

Zusätzlich haben wir in unserem Hörraum in 50 cm Abstand gemessen:

-> der Tieftöner geht bis 45 Hz runter

Hinweis: die Entwicklung erfolgte an einem Gehäuse mit mittig platziertem Hochtöner, dadurch gab es eine ausgeprägtere Welligkeit um 3 kHz. In der endgültigen Box haben wir den Hochtöner daher leicht außermittig platziert.

Mit diesen Daten (Impedanz und Messung am Hörplatz) wurde ein Boxsim-Modell erstellt. Zunächst wurde versucht die breitbandige Überhöhung zwischen 350 Hz und 1.5 kHz durch einen Sperrkreis zu reduzieren, bevor dann bei 2.5 kHz die eigentliche Frequenzweiche 2. Ordnung wirkt. Das Schalbild sah dann wie folgt aus:

Nachteilig war jedoch der hohe Bauteileaufwand für den Tieftöner (2 Spulen in Reihe, insgesamt 5 Bauteile), was nicht nur teuer (zusammen ca. 1.7 mH und 50 uF) sondern auch für die Nachbaubarkeit ungünstig ist.

Schließlich kam eine "falsch" dimensionierte Frequenzweiche 3. Ordnung heraus, die mit nur 3 Bauteilen auskommt und eine fast identische Wirkung hat:

Damit ergibt sich folgender Spannungsverlauf an den Chassis:

Und folgender Frequenzgang am Hörplatz:

-> ab 50 Hz ist der Tieftöner da
-> um 500 Hz gibt es eine Überhöhung (Bodenreflexion)
-> zwischen 1.6 und 5 kHz gibt es eine Präsenzsenke
-> darüber ist der Hochtöner etwas "vorlaut"

Der Verlauf scheint nicht ideal zu sein, orientiert sich aber auch an der ursprünglichen DK-Sat, die sich in unserem Hörraum (damals noch ohne Deckentragwerk) wie folgt gemessen hat:

Auch hier gab es eine Präsenzsenke um 2.5 kHz. Im Unterschied zur DK-Sat wird diese Senke aber nicht größer, wenn man die Mikrofonhöhe ändert:

-> erst 6 cm über dem Hochtöner wird die Senke in 1 m Abstand größer

Und so sah das bei der originalen DK-Sat aus:

Auch das horizontale Rundstrahlverhalten hat sich verbessert (Messung in 100 cm Abstand):

Bei der originalen DK-Sat sah das noch so aus (Messung in 50 cm Abstand):

Betrachtet man die insgesamt abgestrahlte Energie so relativiert sich auch die Präsenzsenke auf Achse:

-> die DK-Sat MkII verhält sich im Übernahmebereich deutlich linearer
-> wegen des 4 Ohm Tief-/Mitteltöners ist der Spannungswirkungsgrad ca. 3 dB höher

Bei einer 2-Wege-Bassreflexbox ist immer auch die Auslegung des Bassreflexrohres kritisch, da aus diesem nicht nur bei der Abstimmfrequenz der erwünschte Schall austritt, sondern auch unerwünschte Schallanteile im Bereich zwischen 600 und 1200 Hz (= Bereich der stehenden Wellen im Gehäuse, ggf. verstärkt durch stehende Wellen im Bassreflexrohr). So sah das bei der DK-Sat aus:

-> die Störung bei (kritischen) 1000 Hz liegt nur 15 dB unter dem "Nutzsignal" der Box

Und so sieht es bei der DK-Sat MkII aus:

-> die Störung bei (weniger kritischen) 400 Hz liegt 18 dB unter dem "Nutzsignal" der Box

Und so sieht dann der Impedanzverlauf der gesamten Box aus:

-> "gutmütige" 4 Ohm Box (Minimum 4.3 Ohm bei 210 Hz, Maximum 17.6 Ohm bei 1.25 kHz)

Zum Abschluss wurde mit ARTA (Menüpunkt Analysis/Frequency response and distortions) noch der Klirrfaktor bei 90 dB (4 Volt, linkes Bild) und 96 dB (8 Volt, rechtes Bild) mittlerem Schalldruckpegel in 1 m Abstand ermittelt:

-> im kritischen Bereich um 1.2 kHz geringer "unharmonischer" Klirrfaktor K3
-> erhöhter "gutmütiger" Klirrfaktor K2 im Hochtonbereich
-> bei 96 dB "explodiert" der Klirrfaktor noch nicht

Nach unseren Untersuchungen (Klirrfaktor - wie viel ist zu viel?) wäre K2, K3 und K4 bei den untersuchten Pegeln oberhalb von 200 Hz weitgehend unhörbar.