Multiple- Akustische-Serien-Lautsprecher

Dipl. Biol Ernst-Georg Beck 1990

Bisher wurden im Beschallungsbereich Lautsprechergehäuse, gleich welchen akustischen Prinzips, entweder mit einem Chassis oder mehreren akustisch parallel geschalteten Chassis aufgebaut. Beispiele dafür sind:


Diese Systeme können mit den entsprechenden akustischen Analogschaltbildern beschrieben werden. (1). Ein Lautsprecherchassis allein läßt sich durch folgendes akustisches Ersatzschaltbild beschreiben:

Rat1= Summe aller Widerstände
Cas1= Membransteifigkeit
Mas1= Bewegte Masse

Schaltet man nun 2 Chassis akustisch in Serie ergibt sich folgende Anordnung:

Caz= Zwischenvolumen
Raz= Verlustwiderstand Zwischenvolumen
Rat2, Cas2, Mas2 wie Chassis 1

 

 

Werden mehrere akustische Chassis derart angeordnet, ergibt sich folgendes Bild:


Dabei wiederholt sich die in Klammern stehende Elementgruppe. Die einzelnen Chassis müssen dabei elektrisch parallel geschaltet werden.

Beim Einbau einer solchen Chassisanordnung in ein Gehäuse stehen nun wieder die bekannten Gehäusepriziepien zur Verfügung. Im folgenden wird für eine solche akustische Serienschaltung von Lautsprechern das Akronym MASS verwendet. Das als Gehäuse wirkende Schaltungselement x kann folgendermaßen definiert werden:


MASS-Gehäuse mit 4 Chassis sind im Folgenden als Bandpässe bzw. Reflexsysteme realisiert:


Die Berechnung der jeweiligen Netzwerke für tiefe Frequenzen läßt sich durch Annahme Cz = 0 stark vereinfachen. Dies ergibt sich näherungsweise schon bei kleinen Volumina von Cz = ca. 5- 10 Litern.

Werden für den Aufbau eines MASS gleiche Chassistypen verwendet, ergeben sich für die die Chassisparameter darstellenden Netzwerkelemente folgende einfach Beziehungen:

 


Rat (MASS)n = n x Rat
Cas (MASS)n = 1/n x Cas
Mas (MASS)n = n x Mas

 
d. h. zum Beispiel für ein MASS -System mit 2 gleichen Chassis erhält man 2 x Rat1, 2 x Mas1 uns ½ x Cas1.

Daraus folgt, daß durch ein MASS -System auf einfache Wiese die Chassisparameter kontrolliert werden können.

Small (1,2,3) hat u.a. für geschlossene und Baßreflexsysteme aus dem jeweiligen Analognetzwerk die Übertragungsfunktion berechnet und die Zusammenhänge der Systemparameter abgeleitet. Folgt man der Analyse von Small, so ergibt sich für den Parameter a = Cas/Cab (2,3) bei MASS-Systemen mit 2 Chassis eine Halbierung von Alpha, allgemein :

a ( MASS ) = Cas(n)/ nCab.

Dies bedeutet für identische Chassis eine Halbierung des Gehäusevolumens bzw. bei n Chassis reduziert sich das Gehäusevolumen um 1/n.

Aufgrund dieser Analyse können nun Systeme mit minimalem Volumen bei gleichbleibendem Frequenzgang konstruiert werden. MASS -Systeme sind bisher im HIFI-Bereich mit 2 Chassis als geschlossene Box. Die Idee mit 2 Chassis ließ sich Olson (4) 1954 patentieren. (Compound-Speaker)

Eine weitere Patentschrift ist im Jahre 1977 als Isobarik-System erschienen.

Völlig neu ist die Erstellung eines akustischen Ersatzschaltbildes und die mathematische Analyse. Ebenfalls neu ist die Verwendung von mehr als zwei Lautsprechern und die Verwendung als Reflex- und Bandpassystem.

Literatur:

1) SMALL, R.H. Direct Radiator Loudspeaker Analysis, J. Audio Eng. Soc., Vol. 20, pp. 383-395, Juni 1975:
2) SMALL, R.H., Closed Box Loudspeaker Systems, J. Audio. Eng. Soc. Vol 21, Appendix Jan./Feb. 1973
3) Small, R.H. Vented Box Loudspeaker Systems, J.Audio. Eng. Soc. Vol. 21, pp.319-320 Juni 1973
4) Olson, H.F. US Patent No 2688373, Sound translating apparatus 1954
5) US Patent 4008374 Februar, 15, 1977