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2022-02-02T14:44:36Z

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Ein '''Phase-Plug''' erster Art ist eine Vorrichtung, die bei [[Hornlautsprecher]]n verwendet wird. Bei höchsten Anforderungen an den [[Wirkungsgrad]] ([[PA-Anlage]]) und an die obere [[Grenzfrequenz]] wird dem [[Horntreiber|Treiber]] eine Kompressionskammer vorgeschaltet.

== Grundlagen ==
Die Kompressionskammer bewirkt eine Querschnittsverengung von der Treibermembran zum Hornhals, wodurch die akustische Impedanztransformation des Horns bei gleichbleibender Membranfläche optimiert wird. Am oberen Ende des Übertragungsbereiches sind die Abmessungen der Kompressionskammer ähnlich den Wellenlängen in Luft. Die geometrisch bedingten [[Laufzeitdifferenz|Laufzeitunterschiede]] von den verschiedenen Bereichen der [[Schwingungsmembran|Membran]] zum Hornhals führen daher zu nicht phasenrichtigen Überlagerungen, der [[Frequenzgang (System)|Frequenzgang]] wird wellig und die obere [[Frequenzgrenze]] sinkt. Speziell geformte, konzentrische Rotationskörper ermöglichen eine Schallführung, die von allen Bereichen der Membran einen nahezu gleichen Weg zum Hornhals hat, bei gleichförmig zunehmender Kompression. Diese Körper werden als ein Bauteil montiert ''Phase-Plug'' genannt.

== Unterschiede ==
Davon unterscheiden sich ''Phase-Plugs'' zweiter Art, die bei manchen frei strahlenden [[Lautsprecher|Konuslautsprecherchassis]] anstelle einer [[Staubschutzkalotte]] auftreten. Während die Staubschutzkalotte fest mit der [[Schwingungsmembran|Membran]] verbunden ist, sitzt der Phase-Plug zwar an derselben Stelle, ist jedoch fest mit dem Polkern des Lautsprechers verbunden und bewegt sich demzufolge nicht. Befürworter meinen, dass der Phase-Plug eine Reflexion der vom Konus abgestrahlten Schallwellen am Polkern verhindere oder mindere. Es wird auch behauptet, dass ohne Plug [[Phasenverschiebung]]en zwischen Direktschall und reflektierten Komponenten zu Auslöschungen führen, die sich als Einbruch im Frequenzgang bemerkbar machen. Als angenehmer Nebeneffekt erhöhe sich bei Einsatz eines Phase-Plug die thermische Belastbarkeit des Lautsprecherchassis wesentlich. Deshalb besteht dieses Element häufig aus gut wärmeleitfähigem Material (z. B. [[Kupfer]] oder [[Aluminium]]). Dadurch werde die [[Verlustleistung]] von der [[Schwingspule]] besser abgeführt und über den Phase-Plug an die Raumluft als Wärme abgegeben. Allerdings wird der [[Kennschalldruck]] etwas herabgesetzt, weil die Staubschutzkalotte als Teil der bewegten Membran entfällt, die effektive Membranfläche also kleiner wird.

== Kritik ==
Die ''Phase-Plugs'' erster Art erfüllen ihren Zweck, nämlich die Erreichung einer maximalen akustischen Belastung der Membran. Allerdings treten dabei unvermeidlich nichtlineare Effekte auf:
*Die Membran kann durch die auftretenden Kräfte verformt werden.
*Luft verhält sich bei hoher Kompression nichtlinear.
*Der verringerte Querschnitt kann Strömungsgeräusche hervorbringen. Klirr- und Nebengeräusche sind bei solchen Hörnern also ''nicht'' geringer als bei Direktstrahlern.
Allerdings können jene erheblich größere Lautstärken erreichen als diese. Angesichts der benötigten akustischen Leistungen bei Lautsprecherübertragungen im Freien muss man daher die Nachteile in Kauf nehmen.

Es gibt Kritik an der Einführung der ''Phase-Plugs'' zweiter Art. Kritiker wenden ein, dass
*die niedrigste Frequenz, die eine Kolbenmembran abstrahlen sollte, diejenige ist, deren Wellenlänge im Membranmaterial dem Membranumfang etwa gleichkommt. Bei niedrigeren Frequenzen gibt es stets weitere Lösungen für die Bewegungsgleichungen der Membran, bei denen Teilflächen gegenphasig schwingen ([[Partialschwingungen]]), was zu sehr unregelmäßigem Frequenzgang ([[Resonanz (Physik)|Resonanzen]]) und zu stark frequenzabhängiger Richtwirkung führt. Ist die Wellenlänge also größer als der Membranumfang, so ist sie sicher viel größer als die Struktur des Polkerns oder des ''Phase-Plugs''. Bei solchen Verhältnissen ist die – zwar naheliegende – Betrachtung analog zur [[Strahlenoptik]] nicht zulässig, da es sich nicht um [[Reflexion (Physik)|Reflexionen]], sondern um [[Beugung (Physik)|Beugungserscheinungen]] handelt, die nur durch aufwendige Lösung der Wellengleichungen bestimmbar sind. Die strömungsgünstige Form der Plugs appelliere also mehr an Ästhetik und den ''Alltagsverstand'', als dass sie einen Nutzen im Sinne der Physik biete.
*es keine thermisch enge Kopplung zwischen Schwingspule und ''Phase-Plug'' / Polkern geben kann (Luftspalt), der größte thermische Widerstand also der Luftspalt selbst ist, und der Einfluss des ''Phase-Plug'' als Kühler daher nicht effektiv ist.
*die Form der meisten ''Phase-Plugs'' (kleine Oberfläche, glänzend) den Anforderungen an einen Kühlkörper nicht nachkommt (große Oberfläche, Teller- oder Pilzförmig, Rippen, mattschwarz).
* es allerdings Hochleistungsbasschassis gibt, die große Wicklungsoberflächen und damit starke Erwärmungen des Polkerns haben. Bei möglichst gleichbleibender Membranfläche weisen diese einen entsprechend geformten Kühlpilz auf, der nur über einen Stiel geringen Durchmessers mit dem Polkern verbunden ist. Unter diesen speziellen Voraussetzungen kann die maximale thermische Belastbarkeit fast verdoppelt werden, was aber im besten Fall eine Erhöhung des Schalldrucks nur um den Faktor 1,4 (3 dB) ermöglicht.
*vor allem weitere Strukturelemente des Lautsprecherchassis wie Korb, Magnetstruktur und Zentrierspinne von den nach hinten gestrahlten Schallanteilen nach wie vor getroffen werden, was zu Beugungen, Resonanzen und Reflexionen führt. Die dadurch erzeugten Störschallwellen können die Membran auslenken oder sie durchdringen und so zum Hörer gelangen. Die nach hinten abgestrahlte Leistung ist bei einer Membran ähnlich der nach vorne abgestrahlten Nutzleistung.

Es ist also durchaus im Bereich der Möglichkeit, dass Hersteller ''Phase-Plugs'' zweiter Art einsetzen, ohne dass es zu eindeutigen Verbesserungen, die durch Messungen belegbar sind, kommt, so dass es sich bei dieser Variante um eine Art Modeerscheinung handeln würde.

== Literatur ==
* Berndt Stark: ''Lautsprecher Handbuch.'' 7. Auflage, Richard Pflaum Verlag GmbH & Co.KG, München, 1999, ISBN 3-7905-0807-1
* Siegfried Wirsum: ''Praktische Beschallungstechnik, Gerätekonzepte, Installation, Optimierung.'' 1. Auflage, Franzis Verlag GmbH, München, 1991, ISBN 3-7723-5862-4
* Wolfgang-Josef Tenbusch: ''Grundlagen der Lautsprecher.'' 1. Auflage, Michael E. Brieden Verlag, Oberhausen, 1989, ISBN 3-980-1851-0-9

[[Kategorie:Lautsprecherbau]]

Phase-Plug - Versionsgeschichte

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