Filter

Warum braucht man Filter? Lautsprecherchassis sind nicht perfekt. Darum müssen jedem Chassis Filter vorgeschaltet werden, die ein unerwünschtes Verhalten korrigieren und das Zusammenspiel mit den anderen Chassis des Lautsprechers optimieren. Dabei sind verschiedene Vorgehensweisen etabliert. Die erste Entwicklerfraktion schwört darauf, mit möglichst steiler Begrenzung den Übertragungsbereich auf den mittleren, optimal nutzbaren Übertragungsbereich der Chassis zu begrenzen. Der Nachteil: Stark verzerrte Einschwingvorgänge ohne die ursprünglichen zeitlichen Bezüge. Die zweite Entwicklerfraktion schwört auf flache Filter (6 dB / Oktave), weil sich analog theoretisch nur damit zeitrichtige Lautsprecher bauen lassen. Der Nachteil: Die Chassis werden in Grenzbereichen betrieben und verzerren infolge ihrer Nichtlinearitäten. Die dritte Entwicklerfraktion verwendet mittelstarke Flankensteilheiten (12 - 18 dB / Oktave) im Sinne eines Kompromisses. Solche Abstimmungen sind die am häufigsten anzutreffenden. Sie sind einigermaßen belastbar, wenig aufwändig, vergleichsweise billig unter Berücksichtigung des Gesamtaufwands bei der Entwicklung und bei der Umsetzung innerhalb der Fertigung. Der Nachteil: Die Einschwingvorgänge werden auch hier verzerrt und die Chassis werden zumindest anteilig im nichtlinearen Bereich betrieben.

Datei:Myro Whisky Weiche.jpg

Was ist bei den Myro Weichen anders? Steile Filter und eine Verpolung der Chassis gegeneinander scheiden grundsätzlich aus, weil dadurch die Form der Schallwellen stark verzerrt wird. Da flache Filter 1. Ordnung (6 dB / Oktave) nur im theoretischen Idealfall zu einer korrekten Schallsumme führen, entwickelte Michael Weidlich Frequenzfilter, welche die Übertragungsverläufe der einzelnen Chassis derart korrigieren, dass sie im Zusammenspiel äußerst präzise die elektrischen Eingangssignale in Schall wandeln können. Hier gibt es keine der drei oben genannten Methoden. Bei Myro werden konsequent die Fehler der Chassis korrigiert, "gefiltert". Zudem werden die Übertragungsverläufe der Chassis derart in Bezug zueinander gesetzt, dass sie in der Summe bereits im Einschwingen "in Phase" sind. Dafür werden viele, teils sehr feinfühlig wirkende Filter entwickelt. Dort, wo es die Chassis-Eigenschaften erfordern, verrichten äußerst wirkungsvolle Filter ihren Dienst. Die Frequenzweichenschaltung orientiert sich sozusagen am tatsächlichen Bedarf. Die Schaltung lässt Steilheiten von weniger als 6 dB / Okt. in Bereichen zu, wo dies erwünscht ist und erreicht Steilheiten von weit über 30 dB / Okt., wo es erforderlich ist, um einen entsprechenden Fehler zu korrigieren. In der Summe entsteht dabei eine Weiche, die im Prinzip "minimalistisch" ist, da sie nur punktuell auf die Fehler jedes Chassis eingeht. Aufgrund dessen lassen sich mit den Myro Frequenzfiltern nur schmalbandige Korrekturen erreichen, d.h. die verwendeten Chassis müssen bereits ein weitgehend lineares Verhalten aufweisen. Breitbandige Nichtlinearitäten lassen sich hingegen nur mit den eingangs erwähnten Entwicklermethoden korrigieren und taugen daher nicht für zeitrichtige Lautsprecher. So ist die Verwendung hochwertiger Chassis Pflicht und die sorgfältige Vorauswahl der Chassis zu einem Lautsprecherkonzept ein wesentlicher Bestandteil, um zu einem erfolgreichen Ergebnis zu gelangen.

Die Dualität elektrischer und mechanischer Größen

Um die besonderen Eigenschaften der Myro Frequenzfilter zu erreichen, wurde ein altes technisches Prinzip reaktiviert und neu umgesetzt. Es ist bekannt, dass sich mechanische und elektronische Systeme physikalisch gleich verhalten, wenn ihre dual zueinander stehenden Größen entsprechend gleich vorkommen. Zum Beispiel verhält sich die Reihenschaltung von elektrischen Kondensatoren exakt genau so wie die Parallelschaltung mechanischer Federn. Die Formeln zur Berechnung des Gesamtverhaltens sind in beiden Fällen gleich. Für andere elektrische und mechanische Größen gibt es entsprechende Zusammenhänge. Die Kenntnis um diese Dualität hat man sich zum Beispiel in früherer Zeit, vor dem Computerzeitalter, zu nutze gemacht, um die Stabilität von Brückenbauwerken zu untersuchen. Um die Konstruktion der Brücke möglichst unanfällig gegen Schwingungen zu gestalten, wurden ihre mechanischen Kenngrößen in eine elektrische Schaltung umgesetzt, welche kostengünstig und ohne Gefahr auf ihre Stabilität und Schwingneigung untersucht wurde. Mit diesen Erkenntnissen und zurück gewandelt in mechanische Größen, konnte anschließend ein Bauwerk mit maximaler Stabilität errichtet werden.
Die Myro Frequenzfilter bedienen sich desselben Konzepts, indem die mechanischen Resonanzen des Lautsprechers im Filter elektrisch, aber invers, nachgebildet werden. Dieses Notch-Filter wirkt der Resonanz in ihren kompletten Eigenschaften damit entgegen und entzieht ihr die Energie. Die präzise Nachbildung einer mechanischen Resonanz führt dabei mitunter Filtern erheblicher Komplexität, die, obwohl sie nur gering in das Signal eingreifen, zahlreiche Bauteile in aufwändiger Verschaltung erfordern.

Notch-Filter

Die Funktionsweise eines Notch-Filters im Signalweg zum Lautsprecher besteht darin, dass dem Chassis weniger Energie in einem definierten Bereich zugeführt wird.
Eine mechanische Resonanz (z.B. Membranresonanz) kann durch ein Notch-Filter nachgebildet werden und zwar in Frequenz, Güte und dem entsprechend mit der gleichen Zeitkonstante, welche die mechanische Resonanz selbst besitzt, sodass selbst das Einschwingen in Richtung der Resonanz gleichzeitig verläuft. Notchfilter und Membranresonanz verhalten sich damit zeitsynchron. Dadurch werden die Membran-bedingten Nichtlinearitäten des Chassis ausgeglichen, im Frequenzgang, im Verzerrungsspektrum und über die Zeit.
Notch-Filter können als Sperrkreis (RCL-Parallelschaltung) in Reihe zum Chassis oder als Saugkreis (RCL-Reihenschaltung) parallel zum Chassis geschaltet werden. Ein Saugkreis funktioniert nur in Verbindung mit einem Vorwiderstand (Widerstand R / Spule L / Kondensator C) im Signalweg (in Reihe) zum Chassis. Ein perfekt gefiltertes Chassis klingt weitgehend neutral und verliert den materialtypischen Eigenklang.

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