Frequenzweichen für Aktivverstärker

[KlaRa 0]

Vor 12 Jahren sprach man nicht über Linkwitz - Frequenzweichen. Laut Filtertheorie müssten eigentlich Besselfilter optimal sein. Haben sich die Linkwitzfilter deswegen durchgesetzt, weil sie einfach auf andere Frequenzen umzustellen sind?

 

 

[Calvin 2]

Hi,

 

also auch vor 12Jahren sprach man schon davon :-).

Die Filtertheorie kennt meines Wissens kein universelles optimales Filter! Es kommt auf das zu lösende Problem an!! Bessel ist ausschließlich bezüglich der Gruppenlaufzeit besser. Liegt meine Priorität aber z.b. auf sauberem Frequenzgang, dann ist eine Butterworth-Charakteristik besser, bei starker Filterwirkung sind Chebycheff (schreibt man den jetzt so??:-)) im Vorteil. Das Linkwitzfilter ist im LS-Bau recht oft verwendet worden, weil es Vorteile bezgl. des Abstrahlverhaltens zweier nichtkoinzidenter Schallquellen aufweist (d.h. alle LS, die zwei räumlich voneinander getrennte Chassis verwenden)

 

 

jauu

Calvin

 

[KlaRa 0]

Ich war jetzt auch auf der Linkwitz Homepage. Ihn gibt es wirklich schon länger. Nur vor 12 Jahren war er in meiner Fachliteratur noch nicht aufgeführt. Das hat sich, so meine ich, jetzt geändert. Ich müsste da mal nachschauen.

 

Besselfilter haben nicht nur eine optimale Gruppenlaufzeit, sondern sind auch bei der Sprungantwort optimal. Sie weisen kein Überschwingen auf und sind auch nicht zu flach.

 

Ich meine auch Besselfilter hätten einen sauberen Frequenzgang, Die Butterworth-Filter sind nur steiler, haben aber noch ein tollerierbares Überschwingverhalten.

 

Das Chebycheff-Filter ist hier am steilsten und schwingt auch gehörig über. Dies sollte man im HiFi Bereich nicht einsetzen. Das ist eher etwas für einen Kurzwellenfunkamateur.

 

Setzt Du Linkwitzfilter ein? Ein Thema bei ihm ist ja auch die Gruppenlaufzeit. Lohnt es sich hier mit Allpässen zu kompensieren?

 

 

[Calvin 2]

Hi,

 

 

>Ich war jetzt auch auf der Linkwitz Homepage. Ihn gibt es

>wirklich schon länger. Nur vor 12 Jahren war er in meiner

>Fachliteratur noch nicht aufgeführt. Das hat sich, so meine

>ich, jetzt geändert. Ich müsste da mal nachschauen.

 

Er ist sicher noch bekannter geworden, als damals :-)

 

>

>Besselfilter haben nicht nur eine optimale Gruppenlaufzeit,

>sondern sind auch bei der Sprungantwort optimal. Sie weisen

>kein Überschwingen auf und sind auch nicht zu flach.

 

Was sich ja alles gegenseitig bedingt! Nur hat das Besselfilter von den genannten Filtern im Übertragungsbereich recht große Abweichungen und geringe Sperrdämpfung.

 

 

 

>

>Ich meine auch Besselfilter hätten einen sauberen

>Frequenzgang,

 

Allerdings mit dem deutlich größten ´Übergangsbereich´. Wenn das kein Nachteil in der Applikation ist, dann ist das Besselfilter sicher die beste Lösung.

 

 

Die Butterworth-Filter sind nur steiler, haben

>aber noch ein tollerierbares Überschwingverhalten.

 

Der Frequenzgang ist im Übertragungsbereich maximal glatt und im Sperrbereich deutlich besser als Bessel.

 

 

>

>Das Chebycheff-Filter ist hier am steilsten und schwingt

>auch gehörig über. Dies sollte man im HiFi Bereich nicht

>einsetzen. Das ist eher etwas für einen

>Kurzwellenfunkamateur.

 

So was Dummes aber auch!!! Jetzt muß ich ja glatt meinen CD-Player wegschmeissen :-)

 

 

>

>Setzt Du Linkwitzfilter ein?

 

Ja und nein :-) Wenn´s passt, dann darf´s ein LW-Filter sein, wenn mir ein anderer Filtertyp -in der jeweiligen Anwendung wohlgemerkt!!- besser erscheint, dann halt was anderes

 

Ein Thema bei ihm ist ja auch

>die Gruppenlaufzeit.

Lohnt es sich hier mit Allpässen zu

>kompensieren?

 

Das Problem das Linkwitz mit den Allpässen angeht ist ja folgendes.

Die Chassis selber fügen dem Signal ja noch eine Phasenverzerrung hinzu (bedingt durch Bauform und Montageort -i.e. Schallentstehungspunkt!). Durch die Allpässe wird nun dafür gesorgt, daß die Phase korrekt ist. Damit -und nur dann- ist gegeben, daß sich die Signale der zwei LS-Chassis korrekt aufaddieren (gilt korrekterweise nur für eine Hörposition).

Beispiel: Kalotten-HT und Konus-MT. Der Schallentstehungsort des Konus liegt räumlich hinter dem der Kalotte. Entspricht nun diese Wegdifferenz etwa der halben Wellenlänge einer Frequenz, die im Übergangsbereich der Weiche liegt, so wird diese Frequenz stark gedämpft (Auslöschungseffekt). Gewünscht wäre natürlich eine Addition entsprechend der vorgegebenen Filterfunktion. Kurz gesagt: Du bekommst einen unerwünschten Einbruch im Gesamtfrequenzgang, selbst wenn sich die Weiche wie gewünscht verhält. Da Einbrüche akustisch aber bei weitem nicht so stark auffallen wie Anhebungen und da eine etwas veränderte Hörposition das alles wieder ändern kann, sind Allpässe nicht immer nötig oder sinnvoll. Wenn Du natürlich exakt auf eine Hörposition hin optimieren willst, dann solltest Du die Allpässe in die Planung mit einbeziehen.

 

jauu

Calvin

 

 

 

[KlaRa 0]

Vielen Dank für Deine Ausführungen. Kennst Du deutsche Fachliteratur zu Filter die hier zum Thema passen würde?

 

 

[Mwf 0]

Hallo KlaRa, hallo Calvin,

 

bitte unterscheiden:

 

a) Bandbegrenzungsfilter z.B. D/A-Rekonstruktionsfilter, Subsonicfilter, Hochpass-Zielfunktionen für Subwoofer etc.

Hier macht evtl. die Laufzeitoptimierung von Bessel Sinn.

 

und

 

Crossover-Filter für Lautsprecher oder Bandpass-Filterbänke.

Hier sind nicht die Eigenschaften eines, sondern die optimale Addition von ZWEI Filtern (Hoch- und Tiefpass) gefragt.

Hier liegt der Vorteil von Butterworth oder Linkwitz-Riley (= Butterworth-Quadrat) -Filtern mit ihrem zum Crossoverpunkt symmetrischen Verhalten (= Hoch- und Tiefpass zueinander exakt in Phase bzw. konstant 180 bzw. 90° Differenz; u.a....).

 

Bei Filtern 2.Ordnung ist übrigens das L-R Filter (Q = 0.50) noch flacher/stärker bedämpft als Bessel (Q = 0.58).

 

Für fortgeschrittene Lautsprecher-Crossover haben die Filtertypen eigentlich nur noch Bedeutung als Zielfunktion für

die SUMME aus mechanisch-akustischem Filter (LS-Ü-funktion) und elektrischem Filter.

Das elektrische Filter allein wird i.d.R. eine völlig andere/keinem klassischen Filtertyp entsprechende Charakteristik haben.

Dies ist auch der Grund, warum die diversen, theoretisch schönen Subtraktionsfilter,

d.h. ein beliebiges Hoch- oder Tiefpass --auch Bessel-- als Ausgangspunkt, das jeweils andere Filter wird dann komplementär exakt gebildet,

in der LS-Praxis nicht brauchbar sind :-(.

 

 

Gruß,

Michael

 

P.S.:

Deutschsprachige Literatur, die diese elementaren Grundlagen/Unterschiede sinnvoll vermittelt, kenne ich nicht.

Meine Kenntnisse stammen aus der LS-Praxis sowie vertieft/bestätigt durch AES-Quellen (insbesondere die Arbeiten von Lipshitz/Vanderkooy in den ´80ern) und natürlich Mr. Linkwitz himself.

 

 

[KlaRa 0]

>> Für fortgeschrittene Lautsprecher-Crossover haben die Filtertypen eigentlich nur noch Bedeutung als Zielfunktion für die SUMME aus mechanisch-akustischem Filter (LS-Ü-funktion) und elektrischem Filter.

Das elektrische Filter allein wird i.d.R. eine völlig andere/keinem klassischen Filtertyp entsprechende Charakteristik haben.

Dies ist auch der Grund, warum die diversen, theoretisch schönen Subtraktionsfilter, d.h. ein beliebiges Hoch- oder Tiefpass --auch Bessel-- als Ausgangspunkt, das jeweils andere Filter wird dann komplementär exakt gebildet, in der LS-Praxis nicht brauchbar sind .

 

Hallo Michael,

 

ich bin da völlig Deiner Meinung. Also muss ich mich mal um die Schallwandler kümmern. Der Lautsprecher ist erst einmal elektrisch ein Schwingkreis, ein Feder- / Massesystem. Hinzu kommt die akustische Abstrahlung. Die soll sich, wie ich noch wage weiss, um 500 Hertz irgendwie ändern. Beim Bass kann man noch über das Gehäuse und die Dämpfung die Charakeristik beeinflussen. Also gäbe eine Chance zumindest den Bass/Mittelton - Übergang in den Griff zu bekommen. Es gib da billige aktustische Messsysteme unter 250 Euro. Können die u.U. weiterhelfen?