Follow the best blog about sound

Har vi lavet en diskanthøjttaler i verdensklasse

Hvis Q113 var en TV-serie, ville afsnittet om denne diskanthøjttaler handle om hemmelige agenter der mødes på mærkelige steder, for at udveksle materialer og informationer. Og så er det ikke løgn.

 

17.-aug-2012-1

Prototyper. Her ser du de første prøver af diskanthøjttaleren til Q113 Revolution i drejet alu-finish.

 

Det ligger lidt i luften, at diskanthøjttaleren til Højttaler Q113 Revolution skal turde at bryde med konventionerne. Dens modstykke, Q113 Evolution, bygger på et princip om finpudsning af eksisterende og levedygtige idéer, men revolutionen skal turde at gå ud på lidt dybere vand i et forsøg på flytte grænser. Q113 forsøger på denne måde at være skueplads for det klassiske opgør mellem produktudvikling, der bygger videre på det eksisterende og en risikobaseret tankegang, der forsøger at betræde en smallere og mindre trafikeret sti, for at opdage noget nyt. Og det er bestemt ikke givet på forhånd, hvilket af de to principper, der vinder.

 

Her er diskantens arbejde

Diskanthøjttaleren til Q113 Revolution skal i udgangspunktet løse den samme opgave som alle andre diskanthøjttalere. Den skal stå for gengivelsen af musikkens høje toner fra cirka 2000 og op til 20.000 Hz. Opgaven er kritisk, for det er netop i det høje toneområde musikinstrumenterne har deres individuelle klanglige særpræg og det menneskelige øre er tilmed allermest følsomt mellem 1500 og 5000 Hz. Når lyden i dette toneområde lyder, så man uden nogen tvivl kan adskille instrumenterne fra hinanden og uden nogen særlig koncentration forstå hvad der bliver sagt eller sunget, så bliver fornøjelsen ved at nyde musik uendeligt meget mere inspirerende, end hvis øret og hjernen hele tiden skal korrigere for fejl, forvrængning m.m.. At skabe en diskanthøjttaler er med andre ord et arbejde, der er værd at gøre godt.

 

Det er nu også ret besværligt

En virkelig god diskanthøjttaler skal, udover lav forvrængning og en jævn frekvensrespons, også gerne have et stort arbejdsområde, så delefrekvensen kan blive relativt lav. Det ønsker vi os af to årsager. Den ene er, at bashøjttaleren til Q113 Revolution har et markant løft omkring 5000 Hz, som bedst kan dæmpes, når diskanthøjttaleren har overtaget arbejdet langt nede i frekvens, altså ved hjælp af en såkaldt lav delefrekvens. Den anden er højttalerens power respons. Af fysiske betingede årsager, indsnævres bashøjttalerens lydudstråling fra omkring 2000 Hz. Fra at distribuere lyden jævnt, bliver den over 2000 Hz samlet i et gradvist smallere strålebundt. Det vi forsøge at imødekomme. Løsningen er igen en lav delefrekvens, så her er endnu en grund til at arbejde i den retning. Derudover vil vi gerne undgå kantrefleksioner fra kabinettet og hvis vi kan komme i mål med et delefilter uden alt for mange komponenter er vi godt på vej. Først skal der dog en idé på bordet. Den kom fra en uventet kant.

 

17.-aug-2012-2

Den første diskant med DXT. Norske Seas var de første til at præsentere en diskanthøjttaler med den danske DXT-linse.

 

En mand præsenterede sig i telefonen

"Jeg vil gerne lægge 50-60 timer i Q113, hvis jeg kan få lov at arbejde i fred", sagde en stemme en dag i telefonen. Stemmen kommer fra Jylland og samtalen bliver den første i en række af aftaler mellem ingeniører, der gerne vil yde en indsats for diskanthøjttaleren til Q113 Revolution, men som en slags lukket klub. Årsagen er til at få øje på. Manden i telefonen er indehaver af et patent på en akustisk linse og han vil ikke dele opskriften på sit patent i det offentlige rum. På den anden side, har han sympati for projektet, så hvis han kan få lov at holde kortene til kroppen, vil han gerne levere resultater til os, uden at afsløre indholdet sine beregninger. Jeg er naturligvis interesseret. Dette kan være en vigtig komponent til den særlige diskanthøjttaler, jeg er på udkig efter.

 

17.-aug-2012-3

Måleopstilling med DXT-eksperiment. Fotografi fra den jyske kælder. I midten af billedet ser du Scan Speak diskanten med DXT-linse.

 

Hemmeligt arbejde i jysk kælder

Det ligger ikke ligefrem i Q113's natur at være skueplads for udviklingsarbejde bag lukkede døre, men enhver kan forstå hvorfor man ikke offentliggør indholdet i sit patent. Indehaveren vil imidlertid gerne samarbejde med en lille gruppe af ingeniører, hvis det kan foregå uden afsløring af følsomme detaljer. Den lille gruppe får derfor lov at isolere sig og i de efterfølgende uger udspiller sig nogle herlige seancer, der kunne være taget ud af en spionfilm og som jeg kun deltager i via en nødtørftig mailkorrespondance. En medarbejder fra Scan Speak leverer en æske med diskanthøjttalere i en carport. Herfra transporteres de videre til et kælderrum, hvor de bliver skilt ad. Der udføres opmålinger og beregninger og der eksperimenteres med nogle nye forplader til diskanthøjttalerne. Det er forpladerne og deres geometriske form, der udgør selve patentet og i kælderrummet fræses der nu forskellige modeller, som der laves akustiske målinger på. Ingen ved, hvad der foregår i det kælderrum, men resultatet kommer efter et par omgange, hvor nye diskanthøjttalere lægges i førnævnte carport et sted i Jylland. Resultatet er en mail med en tegning på en akustisk linse.

 

17-aug-2012-4

Sammensat af forskellige dele. Kort sagt, endte vi med at bruge motorsystemet fra den ene diskanthøjttaler, sammen med membranen fra den anden, og efterfølgende blev der designet en DTX-linse.

 

Patentet hedder DXT

Diffraction Expansion Technology er det fulde navn på patentet, der i daglig tale forkortes DXT. Indenfor højttalere handler diffraktion om hvordan lydbølger afbøjes omkring f.eks. kanter og almindeligvis vil man gerne undgå fænomenet. Det er langt mere forudsigeligt at arbejde med lyd, der kommer fra højttalernes membraner og undgå at lyden udstråles fra kabinettets kanter m.v. Netop den gode kontrol med lydens udstråling er en af grundene til, at vi anvender en diskant med wave guide i Q113 Evolution. DXT-linsen er udset til at tage Q113 Revolution et skridt videre og skal skabe en form for konstruktiv diffraktion, der giver diskanthøjttaleren en større og mere ensartet udstråling af lyden. Den første diskanthøjttaler til at anvende den danske DXT-linse var Seas H1499, som du kan se nærmere på her. Udgangspunktet for vores DXT-diskant er en relativt ny type diskanthøjttaler fra Scan Speak.

 

17-aug-2012-5

Tæt på. På nærbilledet ser du DXT-linsens tre kanter, der bryder lydbølgerne ved forskellige frekvenser og breder lyden ud i stuen.

 

Man tager en 1. klasse diskanthøjttaler ...

Og mange højttalerselvbyggere ville af gode grunde ikke gå meget længere, for en virkelig god diskanthøjttaler er et komplekst stykke akustisk finmekanik, der ikke uden videre kan bygges om med succes. Den typiske selvbygger koncentrerer derfor hellere sit arbejde om at få den fine diskanthøjttaler til at fungere i sin konstruktion ved hjælp af akustiske målinger og lytteprøver. Det er fornuftigt. Her på Højttaler Q113 vil vi alligevel gå længere end det, for vi er ude i et ærinde, hvor de små marginaler kan løfte vores projekt op over mængden, hvis vi er heldige og dygtige og opsøger innovationen. Først lige et kig på den diskanthøjttaler, der danner fundamentet for vores nye konstruktion.

 

En velbygget vestjyde

Udgangspunktet for diskanthøjttaleren til Q113 Revolution er en næsten ny model fra Scan Speak i Videbæk. Der er tale om en relativt lille enhed med en højeffektiv neodymium magnet, tekstilmembran og et ret stort og veldæmpet kammer bag membranen. Højttaleren er ikke en klassisk dome, hvor membranen er kuppelformet, men en såkaldt ringradiator, hvor membranen udgøres af to bølger, der sidder rundt om hinanden. Det smarte ved princippet er, at membranens bevægelser ikke styres ude i periferien som en dome ellers bliver. Højttalerens svingspole har fat længere inde på membranen, og dermed opstår der mindre farvning af lyden, fordi ukontrollerede membranbevægelser ikke har så let ved at opstå. Der er godt hold på membranen, så at sige. Den bevægelige masse er 0,35 gram, hvilket er i den gode lettere ende, og med en egenresonans helt nede omkring 400 Hz, er der i selve højttalerens DNA grundlag for, at en rigtig stor del af den færdige højttalers arbejdsområde kan varetages af diskanthøjttaleren. Her er et link til et kig på enheden på Scan Speaks hjemmeside.

 

Hvad vil vi have?

En diskanthøjttaler, der passer til vores formål og ikke andet. Så enkelt kan det siges, men det er lettere sagt end gjort. Det gælder ikke mindst, når "udviklingsafdelingen" befinder sig i en kælder, som man ikke kan besøge, og når en del af projektets know-how ikke kommer til at forlade den kælder, fordi der er et patent involveret. Det er sin sag, at sidde i Roskilde og følge et arbejde, der udspiller sig langt væk, mellem folk der ikke kender hinanden, men lykkeligvis har lysten til at løse opgaven. Og i øvrigt har vi en angrebsvinkel. Gode diskanthøjttalere har nemlig det til fælles, at de er skabt til at passe til mange typer af højttalere. Vores skal kun passe til vores, og med udgangspunktet i den velbyggede vestjyde, gik folkene i kælderen i gang med at skræddersy en akustisk linse.

 

17.-aug-2012-6

Frekvensrespons målt af Scan Speak. Vi har udviklet en usædvanlig diskanthøjttaler med en patenteret akustisk linse.

 

Den skal da ikke være en lineær!

Vi har tidligere kigget på hvordan man ikke bare kan sætte en ellers god diskanthøjttaler ind i et højttalerkabinet og automatisk forvente et godt resultat. Faktisk simulerede vi, hvad der sker med akustikken for den teoretisk perfekte diskanthøjttaler, når den placeres forskellige steder på forsiden af et kabinet. Det er ikke småting, der kan gå galt. Hvis du vil læse indlægget igen, kan du finde det her. Derfor prøver vi nu, at skabe en diskanthøjttaler, der ikke måler perfekt i en måleopstilling. Den skal først måle godt, når den sidder i højttaleren.

 

Den første duede ikke

Den første rapport fra den jyske kælder var ikke opløftende. "Scan Speak diskanten kan ikke bringes til at fungere med en DXT-linse" lød ordene, men alligevel blev der iværksat en kælderundersøgelse af hvordan membranens form (geometri) indvirker på DXT-linsens akustik. Det var livgivende for projektet, for selvom jeg ikke kender forklaringen, fandt ingeniørerne ud af, at vi simpelthen skulle bede Scan Speak om, at bygge en højttaler til os med en anden membran. Og så begyndte der at ske noget.

 

17.-aug-2012-7

Analyse af membrangeometri. Membranens form har betydning for dens funktion med DTX-linsen. På et tidligt tidspunkt, blev det analyseret hvilken geometri, der fungerer bedst til Q113.

 

Lav delefrekvens og lav forvrængning

Kombinationen af en fladere membran og den nyere diskanthøjttalers motor- og kammersystem blev opskriften for kælderens videre arbejde med DXT. Det første krav til diskanthøjttaleren er, at den skal kunne anvendes med en lav delefrekvens, gerne omkring 1.5-2 kHz. Det skyldes dels, at den endelige højttaler dermed vil få en større udstråling af lyden (power respons) og at vores bashøjttaler har et peak ved 5 kHz, som vi skal styre udenom. Dette er imødekommet ved, at DXT-linsen er udformet med en vis hornvirkning, der har sit max lige under 2 kHz, hvor følsomheden kommer op på 93 dB. Når den elektriske delefrekvens senere hen placeres relativt højt, vil denne diskant have brugbart output ned til 1.5 kHz, men næsten uden membranudsving og dermed med relativt lav forvrængning. Derudover vil vi gerne have en god spredning af lyden ved de højere frekvenser, for her har almindelige diskanter visse mangler.

 

17-aug-2012-8

De allerførste prøver af Q113 Revolution kan endelig samles efter fem måneders beregninger, debatter og læserafstemning m.v. Nu skal vi til at se, om vi har lavet noget der virker .....

 

Skaber brugbar diffraktion

DXT patentets særlige egenskab handler netop om lydudstråling. Som tidligere nævnt, handler diffraktion indenfor lyd om hvordan lydbølger afbøjes omkring f.eks. kabinettets kanter. Et fænomen vi gerne vil undgå, fordi det ikke er til at styre hvad der foregår. Her tager DXT et modigt favntag med diffraktion, ved at skabe lydrefleksioner der kan bruges til noget. Hvis du kigger godt efter på billederne vil du lægge mærke til, at vores diskanthøjttaler har tre koncentriske kanter, placeret med forskellig afstand til membranen og med forskellig vinkling af det mellemliggende areal på diskantens forplade. Det ser jeg som patentets virkelige styrke. Disse tre kanter er helt strategisk placeret i forhold til diskanthøjttaleren i midten. Ved hjælp af kanterne kan man styre lyden ud i et større område af stuen. På målingerne kan du se, at højttalerens frekvensrespons er meget flot og jævn i en vinkel på 30 grader fra midten, og selv ude i 60 graders vinkel er forløbet jævnt, omend med aftaget niveau, hvilket faktisk er fint. Scan Speak har efterfølgende kontrolafprøvet resultaterne fra den jyske kælder. Tingene virker som de skal og Q113 er nu kommet til det utrolige punkt, at alle komponenter er beregnet, simuleret, debatteret og bygget. Vi skal til at udvikle delefiltre og snart kommer der lyd på .... Det er ret vildt!

Author
Ole Witthøft
Ole er System Audio's grundlægger. Hans 3 store passioner er musik, teknologi og design. Ole er altid dybt begravet i nye projekter, og han færdes både i modelværkstedet, på lageret, bag computeren eller på alverdens bonede gulve.
System Audio A/S
Klosterengen 137 L
4000 Roskilde. Denmark
CVR no. 13862788
Write on facebook if you have a question about SA
facebook
We are here to help.
Top cross-circle