Biegewellenwandler

Der Biegewellenwandler ist eine flache Lautsprecherbauart, die auch als „NXT-Lautsprecher“ bezeichnet wird. Die ebenfalls gebräuchliche Bezeichnung „Flachlautsprecher“ (englisch flat panel loadspeaker) ist kein Synonym, sondern ein Oberbegriff, die auch andere Prinzipien umfasst.

Prinzip

Der Biegewellenwandler besitzt eine Membran, die im Gegensatz zu anderen Lautsprecherbauarten eben nicht besonders steif sein muss, sondern biegeweich ist und hohe innere Dämpfung besitzt. Als Folge davon sinken die Eigenfrequenzen drastisch ab (siehe Partialschwingung), es entstehen bereits bei mittleren Frequenzen viele gegenphasig schwingende Flächenelemente, weshalb der Wirkungsgrad der Schallabstrahlung sinkt.

Bewegung der Membran beim Biegewellenwandler unter der Grenzfrequenz von etwa 120 Hz (Mode u₀₁)

Der einzige Unterschied zu herkömmlichen Aufbauten ist, dass der Membranrand selbst mit seinem Wellenwiderstand abgeschlossen ist, sodass keine Reflexionen am Rand entstehen. Bei der derzeit einzigen kommerziellen Realisierung des Biegewellenwandlers gelingt dies jedoch nicht ganz, sodass sich trotzdem stehende Wellen ausbilden. Bei betroffenen Frequenzen ist die Abstrahlung gestört. An der unteren Grenzfrequenz von etwa 120 Hz geht die in sich schwingende Bewegung der Membran aufgrund der größer werdenden Wellenlänge langsam in eine Hubbewegung der gesamten Membran über. Dabei wechselt die Form der Membran zwischen einem nach unten zeigendem Konus, über die Form einer ebenen Platte bis zu einem nach oben zeigenden Konus, und wieder zurück. Daraus resultiert ein starker Anstieg ungeradzahliger harmonischer Verzerrungen und vor allem der Intermodulationen.

Beim System nach Walsh breiten sich die Biegewellen auf einem Konus aus, ausgehend von der Magnetspulen bis hin zur Einspannung. Dieses Prinzip legt eine biegesteife Membran, z. B. aus Titan, zugrunde.

Bei beiden Prinzipien lassen sich Partialschwingungen innerhalb der Membran nicht vermeiden. Die maximalen Pegel sind recht gering und damit einhergehend bereiten Verzerrungen bei höheren Pegeln Probleme, da die Biegeschwingungen bei großen Amplituden nichtlinear werden und harmonische Verzerrungen erzeugen.

Eine weiterentwickelte Variante des Biegewellenwandlers, deren mathematische Prinzipien computerunterstützt berechnet wurden, ist der Distributed Mode Loudspeaker (DML). Neu ist, dass die Partialschwingungen nicht mehr als regelmäßige Muster vorausberechnet werden. Stattdessen wird versucht, solche Materialien und Formen zu finden, die möglichst irreguläre, chaotische Partialschwingungen zeigen. Die von solchen Schwingern ausgehende Schallabstrahlung wird mit statistischen Methoden geplant. In der Konstruktion werden steife, leichte Platten verwendet, die von sogenannten Excitern angeregt werden.

Mit einem Biegewellenwandler lässt sich im Prinzip jede beliebige Oberfläche als Membran verwenden.

Anwendungen

Die kommerzielle Anwendung erstreckt sich von lautstarkem Public Address über Heim-Hifigeräten bis zu schallaktiven Displays von Mobiltelefonen. Je nach Konstruktionsaufwand ermöglicht das Prinzip eine in allen Kriterien auch objektiv hervorragende Wiedergabe.

Weblinks

• itwissen Lexikon itwissen Biegewellenwandler
• Abendblatt.de: Wie funktioniert eigentlich ... ein Flachlautsprecher