4/8 Teufel Concept D 500 THX im Test : 2.1-System mit konstruktiven Eigenheiten

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Funktion des Waveguides

Beim Teufel Concept D 500 THX setzt der Berliner Lautsprecherhersteller auf eine Waveguide-Konstruktion, die den Hochtöner unterstützen soll. Bei diesem Trichter handelt es sich nicht um ein beliebiges Element im Lautsprecherbau und auch nicht um ein reines Design-Placebo. Vielmehr soll ein Waveguide für vielerlei Dinge sorgen, die der Belastbarkeit, dem Abstrahlverhalten und der Ankopplung an den Tiefmitteltöner zu Gute kommen.

Hierzu muss man einige unumgängliche Effekte kennen, die bei der Abstrahlung von Schall zwangsweise auftreten. Einer dieser Effekte ist die Reflexion von Schallwellen. Im Falle einer Hochton-Kalotte (eines Hochtöners mit halbkugelähnlicher Oberfläche und entsprechender Abstrahlcharakteristik) bedeutet dies im simpelsten Falle, dass die konzentrisch in den Halbraum (in den Raum vor dem Hochtöner und der Schallwand) abgestrahlten Wellen an der Schallwand reflektiert werden und sekundäre Schallquellen entstehen. Diese arbeiten phasenverschoben, aber mit geringerer Amplitude, gegen den eigentlichen Direktschall. Treffen zwei solcher Wellenfronten aufeinander, die um eine halbe Wellenlänge phasenverschoben sind, wird die Amplitude beider vermindert. Wären beide gleich groß, käme es zu einer Auslöschung; da nun aber die Wellenfronten der Sekundärschallquellen eine geringere Amplitude aufweisen als jene der Primärschallquelle, werden die Amplitude der neuen Welle und damit letztendlich der wahrgenommene Pegel „nur“ vermindert. Dies geschieht weitgehend gleichmäßig entlang der Achse der Kalotte, weshalb der Wirkungsgrad des Systems vermindert wird.

Das Bild zeigt die Ausbreitung der Wellenfront. Orange markiert dabei den Gipfel, Grün das Tal der Schwingung. Die durchgezogenen Linien markieren die Wellenfronten der primären Schallquelle, die gestrichelten jene der sekundären Schallquelle (Reflexionen). Entlang der Achse der Kalotte ergeben sich phasenverschobene Überlappungen von direkter und reflektierter Schallwelle, was zu einer Amplitudenverminderung führt.
Das Bild zeigt die Ausbreitung der Wellenfront. Orange markiert dabei den Gipfel, Grün das Tal der Schwingung. Die durchgezogenen Linien markieren die Wellenfronten der primären Schallquelle, die gestrichelten jene der sekundären Schallquelle (Reflexionen). Entlang der Achse der Kalotte ergeben sich phasenverschobene Überlappungen von direkter und reflektierter Schallwelle, was zu einer Amplitudenverminderung führt. (Bild: kirchner-elektronik.de)

Bei einem Waveguide handelt es sich nun um eine Konstruktion, die an ein Horn erinnert und mit diesem auch einige Eigenschaften teilt. Anders als bei einer Hornkonstruktion geht es jedoch nicht primär darum, den Wirkungsgrad eines Lautsprechers zu erhöhen, jedenfalls nicht im gesamten Übertragungsbereich der Hochtonkalotte. Vielmehr ist ein Waveguide zumeist so abgestimmt, dass die Effizienz des Hochtöners im unteren Teil seines Übertragungsbereiches verbessert wird. Durch die spezielle Form des Trichters ergeben sich die sekundären Schallquellen nämlich gerade so, dass Wellenfronten der primären Schallquelle und der sekundären Schallquellen mit gleicher Phase aufeinander treffen, was die Amplitude der entstehenden Welle erhöht.

Eine Hochtonkalotte mit Waveguide führt zu einem verbesserten Wirkungsgrad in einem bestimmten Frequenzspektrum (gewollt ist der für einen Hochtöner eher anstrengende untere Teil des Übertragungsbereiches). Phasengleiche Wellenfronten treffen hierbei aufeinander und verstärken sich.
Eine Hochtonkalotte mit Waveguide führt zu einem verbesserten Wirkungsgrad in einem bestimmten Frequenzspektrum (gewollt ist der für einen Hochtöner eher anstrengende untere Teil des Übertragungsbereiches). Phasengleiche Wellenfronten treffen hierbei aufeinander und verstärken sich. (Bild: kirchner-elektronik.de)

Neben dieser Verbesserung des Wirkungsgrades treten aber auch andere Effekte auf, die durchaus nicht ungewollt sind. So hilft der Trichter bei der Bündelung des Schalls, was insbesondere deshalb relevant ist, da das Bündelungsverhalten von Chassis mit zunehmender Frequenz, die sie wiedergeben, zunimmt. Das heißt, dass sowohl der Tiefmitteltöner als auch die Hochtonkalotte in einem 2-Wege-Lautsprecher im unteren Übertragungsbereich eine kugelähnliche Abstrahlcharakteristik besitzen und mit steigender Frequenz zu bündeln beginnen. Im Übergangsbereich zwischen Tiefmitteltöner und Hochton-Kalotte wechselt also ein stark bündelnder Tiefmitteltöner auf einen kugelförmig abstrahlenden Hochtöner. Außerhalb der Achse des Lautsprechers können sich damit, vor allem auch durch Raumreflexionen, hörbare Unterschiede ergeben. Ist der Waveguide nun so aufgebaut, dass er bereits im unteren Übertragungsbereich des Hochtöners – dem Übernahmebereich zwischen Hochtöner und Tiefmitteltöner – für eine stärkere Bündelung sorgt, gibt es diesen Unterschied in der Rundstrahlcharakteristik nicht.

Eine weitere Eigenheit des Waveguides ist, dass er dafür sorgt, dass der Hochtöner im Gehäuse nach hinten versetzt wird. Das ist deshalb positiv, weil damit der Schall ebenfalls weiter hinten und damit idealerweise wieder in einer Ebene mit dem Tiefmitteltöner entsteht, der ja eine Konusform aufweist. Auf diese Weise wird eine mechanische Phasenkorrektur geschaffen. Zwar ist der unterschiedliche Ort der Schallentstehung auch mittels der Frequenzweiche kompensierbar, doch entsteht das Problem durch einen geschickt konstruierten Waveguide gar nicht erst.

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