Konstantabstrahlwinkler (CBT)

[Grasso]

Hallo!

Don Keele hat den Begriff des Constant Beamwidth Transducers geprägt. Trichter mit konstantem Abstrahlwinkel sind im Englischen Constant Directivity Horns, aber hier geht es nur um Direktstrahler. Konstantabstrahlwinkler können einen großen Pegel erzeugen und haben eine große Bandbreite und glatte Phase. Nachteilig ist der Bedarf an vielen Treibern.

Ein Konstantabstrahlwinkler ist ein konvexes Feld aus mehreren gleichartigen Monopolen, also aus in geschlossene Gehäuse oder unendliche Schallwände eingebauten Treibern. Eine atmende Kugel ist ein besonderer Konstantabstrahlwinkler.

Wenn nun der Abstrahlwinkel begrenzt werden soll, muß das Feld ein symmetrischer Ausschnitt aus einem Kreis, einer Kugel oder einem ellipsoiden Körper (Querschnitt Kreis, Längsschnitt Ellipse) sein. Die äußeren Treiber werden elektrisch schattiert, bekommen also weniger Leistung als die inneren. Der akustische Abstrahlwinkel (-6dB) des Felds beträgt 0,64 des Winkels, den das Feld geometrisch spannt.

Die Richtwirkung fängt bei der Frequenz an, bei der das Feld akustisch so groß wie die Schallwellenlänge geteilt durch Pi ist. Sie ist umso stetiger, umso feiner das Feld treibermäßig aufgelöst wird, das heißt umso mehr Treiber verwendet werden. Der im vorigen Absatz definierte akustische Abstrahlwinkel wird bei der Frequenz erreicht, die das Produkt aus einer vollen Drehung (2Pi) und dem Richtwirkungsbeginn geteilt durch den akustischen Abstrahlwinkel (Bruchteil von 2Pi) ist.

Die Schattierung errechnet sich nach 1 + 0,066x - 1,8x^2 + 0,743x^3, wobei x das Verhältnis aus dem Winkel zwischen der Feld- und der Treiberachse und dem Endwinkel des Felds ist. Der Treiber auf der Feldachse soll einen elektrischen Pegel von 1 erhalten, der am Endwinkel einen von 0.

Der Schalldruck eines eindimensionalen Konstantabstrahlwinklers fällt bei Verwendung von Treibern mit geradem Frequenzgang mit 3dB je Oktave, eines zweidimensionalen mit 6dB je Oktave. Das muß zumindest teilweise entzerrt werden.

Schon mit fünf Treibern kann man einen Konstantabstrahlwinkler hören. Konstantabstrahlwinkler sind das beste Konstruktionsprinzip für mittellaute Elektrik/Akustik-Wandler.

Uli

[JFA]

Donnerwetter! Ich bin beeindruckt!

Und jetzt bitte noch: warum ausgerechnet diese Schattierung? Und nicht irgendeine andere, z. B. eines aus der Fouriertransformation bekannten?

[nailhead]

"Konstantabstrahlwinkler"

Wie geil!!! mady my day!!!! :danke::danke::danke:


Fast so gut wie "Saubstauger"

Ich mein das im ernst, ich musste echt laut lachen

[hoschibill]

Moinsen
Cool. Wenn man bei Google "Konstantabstrahlwinkler" eingibt, kommen ausschließlich Kommentare von Grasso. Das kennt sonst keiner. Faszinierend. So kann man natürlich schreiben, was man will. Es ist ja die eigene Erfindung. Das kann keiner wiederlegen.

Wer hat's erfunden? Der Grasso. Das ist BT bestimmt ein Dorn im Auge .

LG
Olli

Edit:

Konstantabstrahlwinkler sind das beste Konstruktionsprinzip für mittellaute Elektrik/Akustik-Wandler.

Das ist so weil...??? Warum hat vor Dir noch niemend einen "Konstantabstrahlwinkler" gebaut und vermarktet?

[FoLLgoTT]

Es heißt korrekterweise natürlich Winkelabstrahlkonstantler!

Übrigens muss die Gurke nicht gebogen sein, das lässt sich auch mit Verzögerungen realisieren. Hier dazu was Praktisches.

[Kaspie]

Na, drescht jetzt mal nicht gleich auf unserem Uli ein.
Und Uli ( Grasso ),
wenn Du gleich den Link angegeben hättest, wäre das Hilfreich
http://www.xlrtechs.com/dbkeele.com/CBT.php

So ein ähnliches Thema war schon einmal da ( hier oder im Audiotreff? )und ich habe ein deja vu

LG
Kay

[Grasso]

Ich habe nur Dons Arbeit vom wissenschaftlichen Überbau befreit, übersetzt und kurz kommentiert. JFA, nur die Schattierung wie angegeben schaltet störende Interferenzen, also Interferenzen, die Unstetigkeiten im Sonogramm verursachten, aus.

[JFA]

Nun, ich kenne durchaus weitere, die das selbe vermögen, z. B. ein Gauss'sches Fenster*. Also: was macht diese Schattierung so einzigartig?

*Das ist gelogen, weil ein endliches Gauss'sches Fenster an den Kanten unstetig ist.

[Grasso]

Edit:
Das ist so weil...??? Warum hat vor Dir noch niemend einen "Konstantabstrahlwinkler" gebaut und vermarktet?

Hat Herr Keele doch! Schau Dir seine Website an!

was macht diese Schattierung so einzigartig?

Sie kostet mit gar keiner Schattierung verglichen die halbe Leistung und verursacht keine starken Unstetigkeiten im Sonogramm. Herr Legendre sollte mehr wissen. Die Schattierung des Schalldrucks bleibt übrigens die gleiche im Nah- wie im Fernfeld. Herr Keele meint in Berufung auf die Herren Rogers and Van Buren auch, daß ein durchlässiges Feld (die Treiber seien an dünnen Drähten aufgehängte Punktschallquellen?) auf der konkaven Rückseite das gleiche Übertragungsverhalten zeige. Keeles erster Artikel über CBTs

[fosti]

Grasso,

was ist eine "glatte Phase"?

Meinst Du damit linear oder konstant oder.....???

[nailhead]

Guten Morgen,

in den Navy-papers, auf die sich Keele stützt, wird auch schon von Legendre Polynomen ausgegangen, weil nur bei dieser Geschwindigkeitsnormalenverteilung der beam pattern unabhängig von der Frequenz sei und die geringsten side lobs aufweist und der "transducer uniformely loaded" ist. Aber auch die berufen sich da auf Forschungen von jemand anders von vorher. Die haben das dann vereinfacht, verschiedene Ordnungen untersucht und sich glaub auf 5. Ordnung festgelegt. Sie gestehen aber auch ein, dass auch durchaus ein anderes shading zu guten Ergebnissen führen könnte.

Das shading ('Schattierung' finde ich da eine ganz schlechte Übersetzung von Grasso, viel besser wäre da 'Verlauf' oder 'Abklingen') wurde dann von Keele wiederum vereinfacht und genähert, was zu dem jetzigen führte. Danach hat er das wieder vereinfacht und es in 'truncated' und 'stepped' Ausführung vereinfacht. Also am Rand bei -12dB abgeschnitten und stufenweise ausgeführt.

Constant beamwidth tranducer with truncated and stepped legendre shading show good performance.

Oder es in Worten von Grasso zu sagen:

Konstantabstrahlwinkler mit kegelgestumpfter Treppenanstieg-Legendre-Schattierung zeigen gute Erfüllung.

Die Schattierung des Schalldrucks bleibt übrigens die gleiche im Nah- wie im Fernfeld.

Ist natürlich quatsch. Aber die CBTs an sich haben kein Nahfeld, was an sich ne echt coole EIgenschaft ist. Ebenfalls erzeugen sie keine Bodenreflexionen was auch ziemlich ist.

Leider zeigen die meisten Entwürfe von Keele kein konstantes Abstrahlverhalten in der Horizontalen.

[FoLLgoTT]

Ist natürlich quatsch. Aber die CBTs an sich haben kein Nahfeld, was an sich ne echt coole EIgenschaft ist.

Ja, der Amplitudengang ändert sich nicht mit der Entfernung. Und damit fällt der Schalldruck auch mit 6 dB pro Entfernungsverdoppelung anstatt mit 3 dB. Eine CBT verhält sich somit grundlegend anders als ein reiner Linienstrahler.

Leider zeigen die meisten Entwürfe von Keele kein konstantes Abstrahlverhalten in der Horizontalen.

Das ist genau das, was ich an seinen Konzepten bemängele. Vertikal strahlen sie schön eng und konstant, aber horizontal sind sie schnöde Halbraumstrahler. Mein Waveguide für Linienstrahler und der Quasikoax sind Versuche, beide Dimensionen gleichzeitig in den Griff zu kriegen. Der nächste Prototyp ist übrigens gerade in der Mache.

[Grasso]

Fosti, so genau habe ich das nicht untersucht.

Ist natürlich quatsch. Aber die CBTs an sich haben kein Nahfeld, was an sich ne echt coole EIgenschaft ist.

Nicht Quatsch. Der zum Pegel auf Achse verhältnismäßige Pegel eines Treibers bei einem bestimmten Winkel entspricht dem zum Pegel auf Achse verhältnismäßigen Pegel im Raum beim selben Winkel.

Ebenfalls erzeugen sie keine Bodenreflexionen was auch ziemlich ist.

Quatsch. Don hat sein praktisches Wohnzimmermodell nur so konstruiert, daß die Spiegelung keine destruktiven Interferenzen sondern eine virtuell doppelt so hohe Schallquelle erzeugt. Ansonsten danke ich Euch für die Diskussion und möchte hinzufügen, daß der Schalldruck eines eindimensionalen Konstantabstrahlwinklers (was Don praktisch konstruiert hat) bei Verwendung von Treibern mit geradem Frequenzgang mit 3dB je Oktave fällt, eines zweidimensionalen mit 6dB je Oktave. Ich habe das auch im ersten Anschlag eingefügt.

[nailhead]

Nicht Quatsch.

Klar ist das Quatsch. Und um es in deiner Diskussionsweise zu sagen: Immer einmal mehr! :p

Der zum Pegel auf Achse verhältnismäßige Pegel eines Treibers bei einem bestimmten Winkel entspricht dem zum Pegel auf Achse verhältnismäßigen Pegel im Raum beim selben Winkel.

Bitte was??? :eek::eek::eek:

Don hat sein praktisches Wohnzimmermodell nur so konstruiert, daß die Spiegelung keine destruktiven Interferenzen

Na sag ich doch: keine störende Bodenreflexion! Cool, das du mir da zustimmst :dance:

[fosti]

Fosti, ich meine einen Phasenwinkel, der über den gesamten Arbeitsbereich null bleibt.

Bleibt er aber nicht.

[FoLLgoTT]

Ansonsten danke ich Euch für die Diskussion und möchte hinzufügen, daß der Schalldruck eines eindimensionalen Konstantabstrahlwinklers (was Don praktisch konstruiert hat) bei Verwendung von Treibern mit geradem Frequenzgang mit 3dB je Oktave fällt, eines zweidimensionalen mit 6dB je Oktave. Ich habe das auch im ersten Anschlag eingefügt.

Eine Simulation mit 23 idealen Punktschallquellen sieht übrigens so aus. Man sieht schön den starken Abfall zu den Höhen hin und die -6 dB pro Entfernungsverdopplung. Die Nebenkeulen können bei einem realen Lautsprecher mit Stegen zwischen den Treibern reduziert werden. Komplett weg bekommt man sie aber wohl nicht.

Man sieht hier auch schön, wie frequenzabhängig der Übergang zwischen Nah- und Fernfeld bei dem reinen Linienstrahler ausfällt.

Ohne Shading:


CBT:


Ohne Shading:


CBT:

[Grasso]

Fosti, hast Du auch bemerkt, daß unsere Forensoftware nicht phasenlinear ist? Follgott, Du schreibst "reiner Linienstrahler" und "ohne Shading", aber war das ein Linienstrahler oder aber ein konvexes Feld ohne Schattierung? Falls letzteres und für Deine zweite Simulation, wie konvex; sonst kann ich die Entfernungen nicht einordnen?. Und wie groß der Abstand zwischen den Treibern; sonst kann ich die Auslöschungen im Hochton nicht einordnen?. Aber insgesamt klappt es doch.

[FoLLgoTT]

Follgott, Du schreibst "reiner Linienstrahler" und "ohne Shading", aber war das ein Linienstrahler oder aber ein konvexes Feld ohne Schattierung? Falls letzteres und für Deine zweite Simulation, wie konvex; sonst kann ich die Entfernungen nicht einordnen?. Und wie groß der Abstand zwischen den Treibern; sonst kann ich die Auslöschungen im Hochton nicht einordnen?. Aber insgesamt klappt es doch.

Die Treiberanordnung war in beiden Fällen eine ungebogene Gerade. Bei der CBT wurden zusätzlich zu der Pegelabschwächung die äußeren Treiber so verzögert, dass sie eine Krümmung simulieren. Das Shading war symmetrisch. Der mittlere Treiber ist also der Bezugspunkt.

Den Abstand zwischen den Treiberzentren kann man anhand der Nebenkeulen ausrechnen. Er war 4 cm.

[Grasso]

Danke. Aber wie stark gekrümmt?

[FoLLgoTT]

Danke. Aber wie stark gekrümmt?

Gute Frage. Die Simulation ist schon ein bisschen her und ich hatte mir die Werte in einer Excel-Tabelle ausgerechnet, indem ich einfach nur den Abstrahlwinkel und die Treiberanzahl eingegeben habe. Ich kann morgen mal nachschauen.