Funktionsprinzip von Hörnern

Einfach mal ganz allgemein (weil ich ja nicht weiss, was Dir schon bekannt ist):
Ein Horn ist wie ein Transformator. Es übersetzt den Luftdruck und die Luftmenge wie Strom und Spannung. Mit dieser Übersetzung wird die Lautsprechermembran besser an die Umgebungsluft angepasst, sodass der Wirkungsgrad der ganzen Anordnung steigt. Das ist mal das Grundsätzliche.
Es gibt aber einige Dinge zu beachten: Diese Übersetzungsfunktion ist im Bass dann eingeschränkt, wenn der Horn-Durchmesser in den Bereich der Schallwellenlänge kommt. Ein kleines Horn kann daher die Transformation bei tiefen Frequenzen nicht ausführen. Daher ist der Begriff eines Basshorns oft etwas falsch, weil das verwendete Horn für tiefe Töne meist zu klein ist. Das bedeutet nicht, dass so eine Konstruktion nicht in der Lage wäre, tiefe Frequenzen wiederzugeben. Nur ist dann die Hornwirkung dahin, es handelt sich dann je nach restlichem Gehäuse um eine mehr oder weniger offene Schallwand. Dies ist also eine prinzipielle Einschränkung.

Zweitens muss man sich mit dem Lautsprecher als solches mal auseinander setzen. In einem geschlossenen Gehäuse, also einer unendlichen Schallwand, wird bei tiefen Frequenzen die nötige Membranauslenkung gross. Für eine bestimmte Frequenz und eine bestimmte Lautstärke ist eine bestimmte Luftbewegung erforderlich. Daher muss ein Tieftöner einen grossen Membranhub ausführen können. Dazu wird heute üblicherweise die Wicklungshöhe der Schwingspule um einiges länger gemacht als die Polplattendicke beträgt. Dies hat zur Folge, dass selbst bei grossen Auslenkungen immer gleich viele Drahtwindungen innerhalb des Magnetfeldes liegen. Andererseits ist bis zu 3/4 der Windungszahl nurzlos ausserhalb des Magnetfeldes.

Wenn man einen Lautsprecher im Vakuum betreiben würde, müsste man Leistung aufbringen, um die Membranmasse zu beschleunigen und abzubremsen. Eine Schallabstrahlung gäbe es nicht und daher auch keine Strahlungsdämpfung.
Lässt man den Lautsprecher in der Luft schwingen, so strahlt er Schall ab. Er muss also neben der Membranmasse auch die Luft bewegen, was zusätzlich Leistung braucht. Aus der Differenz, ob Luft oder Vakuum könnte man nun den Strahlungswiderstand ableiten. Je höher der Wirkungsgrad des Lautsprechers, desto grösser könnte diese Differenz werden. Dies ganz einfach darum, weil die sich bewegende Schwingspule eine Gegenspannung induziert, die der angelegten Spannung entgegenwirkt und damit die Impedanz erhöht, folglich die Leistung reduziert, die zugeführt werden muss.

Dies wiederum bedeutet, dass der Basslautsprecher mit der langen Schwingspule und damit seinem grossen Verlust keine grosse Differenz in der Leistungsaufnahme zeigt, ob er in Luft oder Vakuum betrieben wird. Ist die Schwingspule aber so kurz (kürzer als die Polplattendicke), dass immer alle Windungen im Magnetfeld bleiben, ist die Impedanzdifferenz in Luft oder Vakuum grösser, wir haben also den besseren Wirkungsgrad.

Und hier kommt jetzt das Horn ins Spiel. Durch die Druck- und Volumentransformation bekommen wir eine wesentlich kleinere bewegte Luftmenge, also einen kleineren Membranhub, dafür aber einen höheren Druck der bewegten Luft. Das Horn passt also die Strahlungsimpedanz in der Richtung an, dass die Membranbewegung reduziert wird, was eine tiefere Lautsprecherimpedanz bedeutet.

Die Quintessenz dieser Tatsache ist, dass ein Lautsprecher mit hohem Wirkungsgrad im Horn eine niedrigere elektrische Impedanz hat und damit das elektrische Leistungspotenzial voll ausschöpft, also den höchstmöglichen Wirkungsgrad erzielt. Ein Lautsprecher mit schlechtem Wirkungsgrad (weil er auf grossen Hub gezüchtet wurde bei geringer Strahlungsdämpfung, also ein normaler Tieftöner) ist konstruktiv nicht in der Lage, den geforderten Luftdruck zu erzeugen. Er wird also die Vorteile des Horns (höherer Wirkungsgrad) nicht ausnutzen.

Wenn wir diese ersten Aussagen mal zusammenfassen, so muss das Horn eine bestimmte (riesige) Grösse haben, um im Bass seinen Vorteil zu zeigen. Dann kann man aber einen Lautsprecher verwenden, der einen hohen Wirkungsgrad hat und der keine grosse Auslenkung braucht. Und durch die Drucktransformation wird die Membran so stark bedämpft, dass Teilschwingungen kaum entstehen. Ebenso ist die Membranmasse und die Eigenresonanz an der ganzen Wiedergabe unberdeutend. Man wird also für solche Einsätze einen Tieftöner mit relativ harter Membran und kleinem Hub wählen. Mit diesem Ding bekommt man die typischen Horn-Vorteile wie hoher Wirkungsgrad und klanglich geringer Einfluss des eigentlichen Lautsprechers.

Diesem steht aber wieder einiges entgegen. Die Länge des Horntrichters ist von dessen Öffnung abhängig. Es ist daher kaum möglich, ein gestrecktes Horn zu bauen. Nun führt aber eine Faltung immer zu mehr oder weniger ausgeprägten Resonanzen. Und damit bekommt man einen weitern horntypischen Klang, der sich nicht mit allen Instrumenten verträgt. Je nach Musik stellt sich ein unterstützender oder störender Klangcharakter ein.

Das beiliegende Blatt zeigt noch eine Horn-Eigenart: Der Klirr und die Transformation sind von der Trichterform abhängig. Man wird also auch da an Grenzen stossen.

Zusammenfassend ist zu sagen, dass das Horn eine klangliche Spontanität bringt, weil die Membrane des Lautsprechers stark bedämpft wird und daher ihre negativen Auswirkungen nicht mehr in dem Masse ausspielen kann. Der Klang ist also mehr von der Hornkonstruktion abhängig als vom reinen Lautsprecher.
Andererseits kann der Wirkungsgrad und der geringere Klirr (durch die geringere Membranauslenkung) nur mit dafür geeigneten Lautsprechern erreicht werden. Ein normaler Hifi-Tieftöner ist dafür ungeeignet.
Weiter ist zu beachten, dass Faltungen zu Resonanzen führen können und dass unterhalb der kritischen Frequenz (Hörnöffnung zu Wellenlänge) die Hornfunktion verloren geht, dass ab da also ein Tieftöner nötig wäre, der wieder grosse Hübe ausführen könnte.

Nabend, erstmal vielen dank

das war schon aufschlußreich, musste mir zwar zum teil das ganze einige male lesen aber ich habe alles verstandne. Gut schonmal. Nun einen Schritt weiter->Planung...wie Plane ich ein (Bass)Horn auf was ist alles zu achten z.B. bei Faltungen, woher weiße ich wie groß der Horndmund sien muss, wie groß alles und wie lange...gibt es da einige grundlegende regeln? Ich besitze AjHorn werde mich (sobald ich mal ruhe und zei finde) mal damit beschäftigen rumprobieren, dabei werde ich sicher auch noch einiges über das Horn rausfinden, hoffe ich zumindest. Gibt es noch mehr anregungen?erklärungen?andere ansichten? Habe am wochennede eine 2,5h stündige fahrt nach stuttgart brauch noch lese material, und für sonntag zurück auch wieder

Grüße
Jonas


PS. man könnte den thread zu den Lautsprechern schieben da dort mehr leute sind. Muss aber auch sagen das ich es schade finde das beim "hifi-wissen" kaum jemadn anzutreffen ist, vorallem aber keine anfänger obwohl hier alles erklärt wird, stattdessen öffnen sie sachen die es schon tausende male gibt. Wer lesen kann wäre halt im vorteil, naja genug gelästeert

Hallo Jonas, ich kann Dir die Seite empfehlen
http://www.sound-klinik.de/
Da kannst Du Dir einiges runter laden und anschauen.
Tatsache ist, dass bei einem Horn die Trichteröffnung der Wellenlänge entsprechen soll. Das bedeutet, dass ein Horn, das 34 Hz übertragen soll, einen Umfang von 10m hat. Das wäre bei einem runden Horn rund 3,2m Durchmesser. Die Trichterlänge ist damit eigentlich auch festgelegt.
Durch entsprechende Aufstellung, z.B. in einer Raumecke kann diese Dimension verringert werden, da der Raum ja als Fortsetzung des Horns funktioniert. Trotzdem ist ein Basshorn eigentlich ein Unding.
Hier noch etwas.

Nabend,
also ich habe nochmals viel gelesen, was mich veerwirrt, gestern war doch noch ein betrag mit vielen links da? oder bin ich blöd?....werde dann wenn ich dazu zeit finde und och ein bisshcen geld besitze einen extra thread für das geplante Horn aufmachen, aber erstnochmal mehr lesen, mehr informationen, links?persönliche erklärungen? ich muss alles mehrfach lesen und von vershciedenen quellen damit ich vergliehcen udn grübeln kann und anchließnd auch verstheen kann

Jonas

Diesen Post mit den Links hab ich auch gesehen...

danke für die bestätigung floh, dachte mal wieder ich sei verrückt...da waren einige gute links dabei die ich mir gerne nochmal näher angeschaut hätte, mal schaun ob wir wieder was zu lesen bekommen , sonst such ich halt so wieder weiter, und probiere wie man es sonst machen würde.....aber das wird mal noch witig wenn man es mal begriffen hat

richi44 schrieb:

Einfach mal ganz allgemein (weil ich ja nicht weiss, was Dir schon bekannt ist): Ein Horn ist wie ein Transformator. Es übersetzt den Luftdruck und die Luftmenge wie Strom und Spannung. Mit dieser Übersetzung wird die Lautsprechermembran besser an die Umgebungsluft angepasst, sodass der Wirkungsgrad der ganzen Anordnung steigt.

...das ist richtig, aber kaum jemand versteht was damit gemeint ist. Ich hab mal versucht, diesen Zusammenhang auf dieser Seite mal ganz einfach zu erläutern. Ich glaube, da versteht man warum ein Horn mit der besseren Anpassung an den Latswiderstand der Luft soooo viel mehr Dynamik haben kann.

Gruss H.

Tag Jonas, tag Helmut
Gut und verständlich beschrieben. Aber man braucht ja auch nicht immer nur ein Trichter. Den Effekt der Strahlungskoppelung (Strahlungswiderstand erhöhen) erreicht man doch auch mit mehreren chassis im "Aliasingbereich". Auch beim Akustischen Vorhang müsste genau das doch auch klappen, weil ja die betreffenden chassis in dem Moment ausgelenkt werden, sobald die Wellenfront diese erreicht und sie "drücken" damit auch auf einen größeren Widerstand. Laut dem einfachen Test, den PoisonNuke mal gemacht hatte, beginnt die Koppelung effektiv ab Lambda/4 Treiberabstand?

Andriano schrieb:

Tag Jonas, tag Helmut Gut und verständlich beschrieben. Aber man braucht ja auch nicht immer nur ein Trichter. Den Effekt der Strahlungskoppelung (Strahlungswiderstand erhöhen) erreicht man doch auch mit mehreren chassis im "Aliasingbereich". Auch beim Akustischen Vorhang müsste genau das doch auch klappen, weil ja die betreffenden chassis in dem Moment ausgelenkt werden, sobald die Wellenfront diese erreicht und sie "drücken" damit auch auf einen größeren Widerstand. Laut dem einfachen Test, den PoisonNuke mal gemacht hatte, beginnt die Koppelung effektiv ab Lambda/4 Treiberabstand?

...ja, genau. Im Prinzip ist der akustische Vorhang ein Horn, wenn man ihn so ansteuert dass er Kugelwellen abstrahlt. Zwar aufwendiger, aber viiiel kürzer!