Frequenzweiche verstehen

Eine Frequenzweiche teilt das Signal so auf, dass jedes Chassis nur den Bereich bekommt, in dem es sauber arbeitet. Sie besteht aus Spulen, die hohe Frequenzen sperren, Kondensatoren, die tiefe sperren, und Widerständen für den Pegelabgleich.

Filterordnung und was sie bedeutet

Die Ordnung gibt an, wie steil außerhalb des Durchlassbereichs abgesenkt wird: 6 Dezibel je Oktave bei erster Ordnung, 12 bei zweiter, und so weiter. Jede Ordnung bringt zusätzlich 90 Grad Phasendrehung mit.

Daraus ergibt sich die Grundabwägung. Flache Filter drehen wenig Phase, lassen aber viel Signal außerhalb des optimalen Bereichs zum Chassis durch. Steile Filter schützen besser, drehen die Phase aber stärker, siehe Phasengang und Gruppenlaufzeit.

In der Praxis dominieren Filter zweiter und dritter Ordnung, weil sie einen brauchbaren Kompromiss bilden. Wichtig: Gemeint ist immer das akustische Ergebnis, nicht die elektrische Schaltung. Ein Chassis mit eigenem Abfall kann elektrisch erster Ordnung beschaltet sein und akustisch zweiter Ordnung wirken.

Die Übernahmefrequenz

Sie liegt idealerweise dort, wo beide beteiligten Chassis noch sauber arbeiten. Für einen Hochtöner heißt das mindestens eine Oktave oberhalb seiner Resonanzfrequenz, für einen Tiefmitteltöner unterhalb seines Aufbrechbereichs.

Ein weiterer Gesichtspunkt ist die Richtwirkung: Am Übergang sollte die Bündelung beider Chassis ähnlich sein, sonst entsteht ein Sprung im Abstrahlverhalten, der im Raum hörbar wird, siehe Richtwirkung und Abstrahlverhalten.

Zusatzglieder, die man häufig findet

Impedanzkorrektur. Ein Widerstand in Reihe mit einem Kondensator, parallel zum Chassis, gleicht den Anstieg der Impedanz durch die Schwingspuleninduktivität aus. Damit arbeitet das Filter gegen eine konstantere Last.

Saugkreis oder Sperrkreis. Senkt eine schmale Resonanz ab, typischerweise das Aufbrechen einer Metall- oder Keramikmembran, siehe Membranmaterialien.

Bafflestep-Korrektur. Unterhalb einer von der Schallwandbreite abhängigen Frequenz strahlt der Lautsprecher in den Halbraum statt nach vorn, wodurch der Pegel um bis zu 6 Dezibel abfällt. Die Korrektur senkt den Mittelton entsprechend ab, was Wirkungsgrad kostet.

Spannungsteiler. Zwei Widerstände, die den Hochtöner an den Wirkungsgrad des Tieftöners angleichen.

Warum die Weiche über den Charakter entscheidet

Zwei Lautsprecher mit denselben Chassis und demselben Gehäuse können völlig unterschiedlich klingen, wenn die Weiche anders abgestimmt ist. Sie bestimmt Klangbalance, Verhalten im Übergangsbereich, Verlauf unter Winkel und die Belastbarkeit der Chassis.

Das ist zugleich der Grund, warum ein Chassistausch in einer fertigen Box selten funktioniert: Die Weiche ist auf die konkreten Chassis in diesem Gehäuse gerechnet, siehe Weiche entwickeln.