Das SuesskindAudio Air Bass System

Ein wenig HIFi Geschichte am Anfang ist in Ordnung.

Der dynamische Lautsprecher ist heute das System, was am häufigsten verwendet wird.

Schon Werner von Siemens hatte im 19. Jahrhundert einen Vorschlag gemacht, der dem modernen Lautsprecher sehr ähnlich sieht aber mit den damaligen Mitteln noch nich zu realisieren war.

Erst Rice and Kellog von den General Electric Laboratorys erschufen in den 20er Jahren den Urvater des dynamischen Lautsprechers.

Die im Grunde sehr einfache Konstruktion besteht aus Magnet, Tauchspule, Membran und Aufhängung. Es gab damals noch keine starken Permanent Magneten also verwendete man eine Feldspule, die mit Gleichstrom versorgt wurde.

Im Laufe der Jahrzehnte entwickelte man dann immer stärkere Permanent Magnete.

Ein bekanntes Material , was heute immer noch einen guten Ruf hat, ist AlNiCo. Eine Legierung aus Aluminium, Nickel und Kobalt. In den 70er Jahren wurde Kobalt immer teurer, unter anderem da man es aus Gebieten mit Bürgerkrieg in Afrika beschaffen musste. Als preiswerte Alternative wechselte man dann auf Ferrite.

In neuer Zeit kam dann noch Neodymium dazu, welches zu den stärksten Magneten überhaupt zählt aber auf Grund des kurzen Feldes eine andere Geometrie erfordert. Das Magnet Problem kann heute als gelöst betrachtet werden. Mit der FEM Analyse haben wir ein Werkzeug, welches hilft, das Magnetfeld immer weiter im Detail zu optimieren.

Das eigentliches Thema ist unser innovatives Air Bass System und darauf komme ich jetzt zurück.

Durch vielfache Fortschritte nicht nur beim Magnet System sondern auch bei Membranen, Tauchspulen und Aufhängungen verfügen wir heute über hervorragende Bass Treiber. Sie haben einen langen, linearen Hub und sind hoch belastbar.

Da immer mehr der Wunsch besteht, dass die Lautsprecher kompakter werden, besteht die Aufgabe tiefen Bass aus verhältnismäßig kleinen Gehäusen zu holen.

Eine Möglichkeit ist hier ein sogenanntes Bassreflex System.

Die allermeisten modernen Lautsprecher benutzen dieses System. Ein mehr oder weniger optimiertes Rohr oder Schacht belüftet die Box nach außen. Die Luftlast im Rohr erzeugt eine Resonanz nach dem Helmholz Prinzip.

Diese Resonanz erweitert den Tiefton Bereich nach unten. Technisch versierte werden verstehen, dass wir jetzt nicht mehr ein System 2.Ordnung haben wie bei einer geschlossenen Box sondern ein System 4. Ordnung.

Ohne viel Mathematik bedeutet dies, dass der Lautsprecher mit Reflex tiefere Töne als ein geschlossenes System bei gleichen Volumen erzeugen kann aber der Frequenzgang im Tiefbass, sagen wir unter 40Hz steiler anfällt als bei einer geschlossenen Box.

Diese Bandbreiten Begrenzung hat ein schlechteres Impuls Verhalten zur Folge. Das kann klanglich dazu führen, dass sehr tiefe Töne nicht mehr sauber reproduziert werden oder im schlimmsten Fall der Lautsprecher zum Dröhnen neigt. Ein geschlossenes System kann man auch so bauen, dass es Tiefbass erzeugt aber das geht auf den Wirkungsgrad und erhöht die Verzerrungen.

Viele moderne Boxen schaffen noch nicht mal 84dB bei 1W in 1 Meter.

Damit der neu dazu gewonnene Bass überhaupt hörbar wird, braucht es sehr starke Verstärker. 2 x 500 W sind keine Seltenheit und das in guter Qualität ist groß und teuer. Bestens klingende Class A Verstärker und Röhren scheiden meist ganz aus.

Wir haben uns lange den Kopf zerbrochen, ob es einen Ausweg aus diesem Dilemma gibt.
Eine Möglichkeit ist, die Reflex Resonanz unter 20Hz zu legen. Da der Mensch unter 20Hz nichts mehr hören kann sondern nur fühlen, wie zum Beispiel den „ Demutston „ einiger riesigen Kirchenorgeln ( 12Hz bis 16Hz ) wären wir aus dem Schneider.

Dazu wird aber eine größere Luftlast benötigt, als es ein konventionelles Reflex Rohr zur Verfügung stellen kann.

Durch viele Experimente, Berechnungen und Messungen fanden wir zunächst heraus, dass die Position des Reflex Kanals nicht unkritisch ist. Am besten wird direkt am Treiber, da wo die Schall Energie am größten ist, in den Reflex Kanal abgeleitet.

Das geschieht beim Air Bass System direkt unter dem Tieftöner. 3 Kanäle führen den Schall nach unten und münden in einen von vorne sichtbaren Schlitz. Das ist der Schallweg 1.

Der Tieftöner befindet sich in einer Druckkammer ( A ). Von dort gibt es kritisch gedämpfte Durchgänge zu den Kammern B, C und D. Schließlich mündet dieser verzögerte und mechanisch gefilterte Schall durch berechnete Bohrungen ebenfalls in die 3 Kanäle.

Die sehr vereinfachte Zeichnung zeigt die ARA, unseren bisher aufwändigsten Lautsprecher, den wir derzeit entwickeln.

Die Bohrungen gestatten nicht nur einen Druckausgleich des verzögerten Schalls des Tieftöners sondern sind so dimensioniert, dass sich in den Kanälen nach außen keine stehende Welle bilden kann.

Ein Reflex Kanal ( oder Rohr ) konventioneller Konstruktion resoniert nämlich nicht nur auf der gewünschten tiefen Frequenz sondern auch auf höheren Frequenzen.

Es gibt sogar ein Instrument, was auf diesem Prinzip basiert:
Das Didgeridoo. „Das Didgeridoo ist ein obertonreiches Blasinstrument aus der Familie der Aerophone auf dem Tonerzeugungsprinzip der Polsterpfeiffe und gilt als traditionelles Musikinstrument der nordaustralischen Aborigines „.(Quelle: Wikipedia).

Nun, ein Musikinstrument wollen wir ja nicht bauen, oder ? Da schlagen wir 2 Fliegen mit einer Klappe, genial !

Sorry, da ging mein Temperament mit mir durch aber die Ergebnisse verstehen zu begeistern.
Denkt man nun weiter ergibt sich noch die Frage auf welche Frequenz wir nun diese neu gewonnene, sehr tiefe Frequenz legen.

Die Antwort lautet: Auf die Freiluft Eigenresonanz des Tieftöners.

Die beträgt im Fall der ARA 18Hz und ergibt sich aus der Masse der bewegten Teile
( Membran und Spule ) und der Nachgiebigkeit ( oder Steife ) der Aufhängung ( Spinne und Sicke ).
Dort ist die Effizienz des Air Bass Prinzip am größten und beschränkt den Hub des Tieftöners .

Durch eine geschickte Auslegung kann man diesen Effekt fast bis zu 50Hz erweitern.

Sehr tiefe Töne kommen fast nur aus dem Schlitz und der Hub des Tieftöners wird unter 50Hz immer mehr durch die hohe Luftlast beschränkt. Daher der Name Air Bass. Der tiefe Bass wird vor allem aus Luft erzeugt, um es vereinfacht auszudrücken.

Da beim dynamischen Lautsprecher das Gesetzt gilt „ weniger Hub, weniger Verzerrungen „ wird der Tiefbass viel sauberer als üblich abgebildet. Die große Bandbreite bis unter 20Hz ergibt ein sauberes Impulsverhalten.

Das kann man mit Messungen im Zeitbereich ( zB. Wasserfall Diagram ) beweisen.

Zitat Testbericht der BEO LX in LP 1-2019 :
„ Das Wasserfalldiagram zeigt keine langen Nachschwinger, nicht einmal an der unteren Messgrenze „.
Nachzulesen auf unserer neu gestalteten Website.