Hochtöner

Cone tweeterEdit

Der Kegelhochtöner eines Marantz 5G-Lautsprechers

Kegelhochtöner haben das gleiche grundlegende Design und die gleiche Form wie ein Tieftöner mit Optimierungen für den Betrieb bei höheren Frequenzen. Die Optimierungen sind normalerweise:

• ein sehr kleiner und leichter Kegel, so dass er sich schnell bewegen kann;
• Kegelmaterialien, die aufgrund ihrer Steifigkeit ausgewählt wurden (z. B. Keramikkegel in der Linie eines Herstellers) oder gute Dämpfungseigenschaften (z. B. Papier, Seide oder beschichtetes Gewebe) oder beides;
• eine Aufhängung (oder Spinne), die steifer ist als bei anderen Treibern — weniger Flexibilität ist für die Hochfrequenzwiedergabe erforderlich;
• kleine Schwingspulen (3/4 Zoll ist typisch) und leichter (dünner) Draht, der auch dem Hochtönerkegel hilft, sich schnell zu bewegen.Kegelhochtöner waren in älteren Stereo-HIFI-Lautsprechern beliebt, die in den 1960er und 1970er Jahren als Alternative zum Kalottenhochtöner (der Ende der 1950er Jahre entwickelt wurde) entwickelt und hergestellt wurden. Kegelhochtöner sind heute oft relativ billig, aber viele von ihnen waren in der Vergangenheit von hoher Qualität, wie sie von Audax / Polydax, Bozak, CTS, JBL, Tonegen und SEAS hergestellt wurden. Diese Vintage-Kegelhochtöner zeigten einen sehr flachen Frequenzgang, geringe Verzerrung, schnelles Einschwingverhalten, eine niedrige Resonanzfrequenz und ein sanftes Low-End-Roll-Off, Lockerung des Crossover-Designs.

  Typisch für die 1960er / 1970er-Ära waren die CTS „Phenolic Ring“ -Hochtöner mit flachem Ansprechverhalten von 2.000 bis 15.000 Hz, geringer Verzerrung und schnellem Einschwingverhalten. Der Hochtöner CTS „Phenolic Ring“ hat seinen Namen von dem orangefarbenen Randaufhängungsring, der aus Phenol besteht. Es wurde in vielen Marken und Modellen angesehener Vintage-Lautsprecher verwendet, und war eine Einheit im mittleren Preissegment.

  Kegel-Hochtöner haben eine schmalere Abstrahlcharakteristik, die der eines Kegel-Tieftöners entspricht. Viele Designer glaubten daher, dass sie dadurch gut zu Kegel-Mitteltönern und Tieftönern passen und eine hervorragende Stereoabbildung ermöglichen. Der „Sweet Spot“, der durch die enge Streuung der Kegelhochtöner entsteht, ist jedoch gering. Lautsprecher mit Kegelhochtönern boten die beste Stereoabbildung, wenn sie in den Raumecken positioniert wurden, eine gängige Praxis in den 1950er, 1960er und frühen 1970er Jahren.

  In den 1970er und 1980er Jahren führte die weit verbreitete Einführung von qualitativ hochwertigeren audiophilen Discs und das Aufkommen der CD dazu, dass der Kegelhochtöner an Popularität verlor, da Kegelhochtöner selten über 15 kHz hinausragen. Audiophile hatten das Gefühl, dass Kegelhochtönern die „Luftigkeit“ von Kalottenhochtönern oder anderen Typen fehlte. Trotzdem blieben viele High-End-Kegelhochtöner bis Mitte der 1980er Jahre in begrenzter Produktion von Audax, JBL und SEAS.Kegel hochtöner sind jetzt selten verwendet in moderne hallo-fi nutzung und sind routinemäßig gesehen in niedrigen kosten anwendungen wie fabrik auto lautsprecher, kompakte stereo systeme, und boom boxen. Einige Boutique-Lautsprecherhersteller sind kürzlich zu High-End-Kegelhochtönern zurückgekehrt, insbesondere Nachbildungen von CTS-Phenolringmodellen, um ein Vintage-klingendes Produkt zu schaffen.

  Kalottenhochtöner

  Ein Kalottenhochtöner wird konstruiert, indem eine Schwingspule an einer Kalotte (aus Gewebe, dünnem Metall oder einem anderen geeigneten Material) befestigt wird, die über eine Federung mit geringer Nachgiebigkeit am Magneten oder an der Deckplatte befestigt ist. Diese Hochtöner haben normalerweise keinen Rahmen oder Korb, sondern eine einfache Frontplatte, die an der Magnetanordnung befestigt ist. Kalottenhochtöner werden nach ihrem Schwingspulendurchmesser kategorisiert und reichen von 19 mm (0,75 Zoll) bis 38 mm (1,5 Zoll). Die überwiegende Mehrheit der Kalottenhochtöner, die derzeit in HIFI-Lautsprechern verwendet werden, haben einen Durchmesser von 25 mm (1 Zoll).

  Eine Variante ist der Ringstrahler, bei dem die ‚Aufhängung‘ des Kegels oder der Kuppel zum Hauptstrahlungselement wird. Diese Hochtöner haben im Vergleich zu Standardkalottenhochtönern unterschiedliche Richtcharakteristiken.

  Piezo tweeterEdit

  Weitere Informationen: Piezoelektrizität

  Ein Piezo (oder piezoelektrischer) Hochtöner enthält einen piezoelektrischen Kristall, der mit einer mechanischen Membran gekoppelt ist. Ein Audiosignal wird an den Kristall angelegt, der reagiert, indem er sich proportional zu der an den Kristalloberflächen anliegenden Spannung biegt und so elektrische Energie in mechanische Energie umwandelt.

  Die Umwandlung elektrischer Impulse in mechanische Schwingungen und die Umwandlung zurückgeführter mechanischer Schwingungen in elektrische Energie ist die Grundlage für die Ultraschallprüfung. Das aktive Element ist das Herzstück des Wandlers, da es die elektrische Energie in akustische Energie umwandelt und umgekehrt. Das aktive Element ist im Grunde ein Stück polarisiertes Material (d. H. Einige Teile des Moleküls sind positiv geladen, während andere Teile des Moleküls negativ geladen sind), wobei Elektroden an zwei seiner gegenüberliegenden Flächen angebracht sind. Wenn ein elektrisches Feld über das Material angelegt wird, richten sich die polarisierten Moleküle mit dem elektrischen Feld aus, was zu induzierten Dipolen innerhalb der Molekül- oder Kristallstruktur des Materials führt. Diese Ausrichtung der Moleküle bewirkt, dass das Material die Abmessungen ändert. Dieses Phänomen wird als Elektrostriktion bezeichnet. Darüber hinaus erzeugt ein permanent polarisiertes Material wie Quarz (SiO2) oder Bariumtitanat (BaTiO3) ein elektrisches Feld, wenn das Material aufgrund einer mechanischen Kraft seine Abmessungen ändert. Dieses Phänomen wird als piezoelektrischer Effekt bezeichnet.Piezo-Hochtöner werden wegen ihrer geringen Wiedergabetreue selten in High-End-Audio verwendet, obwohl sie in einigen High-End-Designs der späten 70er Jahre, wie dem Celef PE1, in dem sie als Superhochtöner in Kombination mit einem herkömmlichen Kalottenhochtöner verwendet wurden. Sie sind oft verwendet in spielzeug, summer, alarme, bass gitarre lautsprecher schränke, günstige computer oder stereo lautsprecher und PA hörner.

  Ribbon tweeterEdit

  

  Ein Philips Bändchenhochtöner.

  Ein Bändchenhochtöner verwendet eine sehr dünne Membran (oft aus Aluminium oder vielleicht metallisierter Kunststofffolie), die eine planare Spule trägt, die häufig durch Abscheidung von Aluminiumdampf hergestellt wird und in einem starken Magnetfeld suspendiert ist (typischerweise von Neodym-Magneten bereitgestellt), um hohe Frequenzen zu reproduzieren. Die Entwicklung von Bändchenhochtönern ist mehr oder weniger der Entwicklung von Bändchenmikrofonen gefolgt. Das Band besteht aus sehr leichtem Material und ist daher in der Lage, eine sehr hohe Beschleunigung und einen erweiterten Hochfrequenzgang zu erzielen. Bänder waren traditionell nicht in der Lage, eine hohe Leistung zu erzielen (große Magnetspalte, die zu einer schlechten magnetischen Kopplung führen, sind der Hauptgrund). Aber Versionen mit höherer Leistung von Bändchenhochtönern werden immer häufiger in großen Line-Array-Systemen zur Beschallung eingesetzt, die ein Publikum von Tausenden bedienen können. Sie sind in diesen Anwendungen attraktiv, da fast alle Bändchenhochtöner inhärent nützliche Richtungseigenschaften mit sehr breiter horizontaler Dispersion (Abdeckung) und sehr enger vertikaler Dispersion aufweisen. Diese Treiber können leicht vertikal gestapelt werden, Aufbau eines Hochfrequenz-Line-Arrays, das hohe Schalldruckpegel erzeugt, die viel weiter von den Lautsprecherpositionen entfernt sind als herkömmliche Hochtöner.

  Planar-magnetischer Hochtönerbearbeiten

  Einige Lautsprecherdesigner verwenden einen planar-magnetischen Hochtöner, der manchmal als Quasi-Band bezeichnet wird. Planare magnetische Hochtöner sind im Allgemeinen kostengünstiger als echte Bändchenhochtöner, aber nicht genau gleichwertig, da ein Metallfolienband leichter ist als die Membran in einem planaren magnetischen Hochtöner und die magnetischen Strukturen unterschiedlich sind. Üblicherweise wird ein dünnes Stück PET-Folie oder Kunststoff mit einem mehrfach vertikal auf dem Material verlaufenden Schwingspulendraht verwendet. Die Magnetstruktur ist kostengünstiger als bei Bändchenhochtönern.

  Elektrostatischer Hochtöner

  

  Ein elektrostatischer Hochtöner Shackman MHT85.

  Ein elektrostatischer Hochtöner arbeitet nach den gleichen Prinzipien wie ein elektrostatischer Breitbandlautsprecher oder ein elektrostatischer Kopfhörer. Dieser Lautsprechertyp verwendet eine dünne Membran (im Allgemeinen Kunststoff und typischerweise PET-Folie) mit einer dünnen leitfähigen Beschichtung, die zwischen zwei Bildschirmen oder Lochblechen aufgehängt ist und als Statoren bezeichnet wird.

  Der Ausgang des Treiberverstärkers wird an die Primärquelle eines Aufwärtstransformators mit einer Mittenabgriffssekunde angelegt, und zwischen dem Mittenabgriff des Transformators und der Membran wird eine sehr hohe Spannung – mehrere hundert bis mehrere tausend Volt – angelegt. Eine solche Elektrostatik umfasst notwendigerweise eine Hochspannungsversorgung, um die verwendete Hochspannung bereitzustellen. Die Statoren sind mit den verbleibenden Klemmen des Transformators verbunden. Wenn ein Audiosignal an die Primärwicklung des Transformators angelegt wird, werden die Statoren elektrisch um 180 Grad phasenverschoben, wodurch die Membran abwechselnd angezogen und abgestoßen wird.Eine ungewöhnliche Art, einen elektrostatischen Lautsprecher ohne Transformator anzutreiben, besteht darin, die Platten eines Gegentakt-Vakuumröhrenverstärkers direkt mit den Statoren und der Hochspannungsversorgung zwischen Membran und Masse zu verbinden.

  Die Elektrostatik hat aufgrund ihres Push-Pull-Designs eine reduzierte harmonische Verzerrung gleichmäßiger Ordnung. Sie haben auch minimale Phasenverzerrung. Das Design ist ziemlich alt (die ursprünglichen Patente stammen aus den 1930er Jahren), nimmt jedoch aufgrund der hohen Kosten, der geringen Effizienz, der großen Größe für Full-Range-Designs und der Zerbrechlichkeit ein sehr kleines Marktsegment ein.

  AMT tweeterEdit

  Der Hochtöner Air Motion Transformer arbeitet, indem er Luft senkrecht aus der Faltenmembran herausdrückt. Seine Membran besteht aus gefalteten Folienfalten (typischerweise PET-Folie) um Aluminiumstreben, die in einem starken Magnetfeld gehalten werden. In den vergangenen Jahrzehnten produzierte ESS aus Kalifornien eine Reihe von Hybridlautsprechern, die solche Hochtöner zusammen mit herkömmlichen Tieftönern verwendeten und nach ihrem Erfinder Oskar Heil als Heil-Wandler bezeichnet wurden. Sie sind in der Lage, erhebliche Leistungspegel und sind eher robuster als Elektrostatik oder Bänder, haben aber ähnliche massearme bewegliche Elemente.Die meisten der heute verwendeten AMT-Treiber ähneln in Effizienz und Frequenzgang den ursprünglichen Oskar-Heil-Designs der 1970er Jahre.

  Horn tweeterEdit

  Ein Hornhochtöner ist einer der oben genannten Hochtöner, der mit einer ausgestellten oder Hornstruktur gekoppelt ist. Hörner werden für zwei Zwecke verwendet – zur Steuerung der Dispersion und zur Kopplung der Hochtönermembran mit der Luft für einen höheren Wirkungsgrad. Der Hochtöner wird in beiden Fällen normalerweise als Kompressionstreiber bezeichnet und unterscheidet sich erheblich von gängigeren Hochtönertypen (siehe oben). Bei richtiger Verwendung verbessert ein Horn die Off-Axis-Reaktion des Hochtöners, indem es die Richtwirkung des Hochtöners steuert (d. H. reduziert). Es kann auch den Wirkungsgrad des Hochtöners verbessern, indem die relativ hohe akustische Impedanz des Treibers mit der niedrigeren Impedanz der Luft gekoppelt wird. Je größer das Horn ist, desto niedriger sind die Frequenzen, bei denen es arbeiten kann, da große Hörner bei niedrigeren Frequenzen eine Kopplung mit der Luft bewirken. Es gibt verschiedene Arten von Hörnern, einschließlich radialer und konstanter Richtwirkung (CD). Hornhochtöner haben möglicherweise eine etwas andere Klangsignatur als einfache Kalottenhochtöner. Schlecht entworfene Hörner, oder falsch gekreuzte Hörner, haben vorhersehbare Probleme mit der Genauigkeit ihrer Ausgabe, und die Last, die sie dem Verstärker präsentieren. Vielleicht besorgt über das Image schlecht gestalteter Hörner, Einige Hersteller verwenden horngeladene Hochtöner, Vermeiden Sie jedoch die Verwendung des Begriffs. Ihre Euphemismen umfassen „elliptische Apertur“, „Halbhorn“ und „Richtwirkung gesteuert“. Dies ist jedoch eine Form der Hornbelastung.

  Plasma- oder Ionen-Hochtönerbearbeiten

  Da ionisiertes Gas elektrisch geladen ist und daher durch ein variables elektrisches Feld manipuliert werden kann, ist es möglich, eine kleine Plasmakugel als Hochtöner zu verwenden. Solche Hochtöner werden als „Plasma“ -Hochtöner oder „Ionen“ -Hochtöner bezeichnet. Sie sind komplexer als andere Hochtöner (Plasmaerzeugung ist bei anderen Typen nicht erforderlich), bieten aber den Vorteil, dass die bewegte Masse optimal gering ist und somit sehr gut auf den Signaleingang anspricht. Diese Arten von Hochtönern sind weder zu einer hohen Leistung noch zu einer anderen als sehr hohen Frequenzwiedergabe fähig und werden daher normalerweise am Hals einer Hornstruktur verwendet, um nutzbare Ausgangspegel zu verwalten. Nachteilig ist, dass der Plasmabogen typischerweise Ozon, ein Giftgas, in geringen Mengen als Nebenprodukt erzeugt. Aus diesem Grund wurde den in Deutschland hergestellten Magnat-Lautsprechern „magnasphere“ in den 1980er Jahren der Import in die USA verboten.

  In der Vergangenheit war der dominierende Anbieter DuKane in der Nähe von St. Louis in den USA, der den Ionovac herstellte; auch in einer britischen Variante als Ionophane verkauft. Electro-Voice stellte für kurze Zeit ein Modell unter Lizenz von DuKane her. Diese frühen Modelle waren knifflig und erforderten einen regelmäßigen Austausch der Zelle, in der das Plasma erzeugt wurde (die DuKane-Einheit verwendete eine präzisionsgefertigte Quarzzelle). Als Ergebnis waren sie teure Einheiten im Vergleich zu anderen Designs. Diejenigen, die die Ionovacs gehört haben, berichten, dass in einem vernünftig gestalteten Lautsprechersystem die Höhen luftig und sehr detailliert waren, obwohl eine hohe Leistung nicht möglich war.In den 1980er Jahren verwendete der Plasmatronics-Lautsprecher auch einen Plasma-Hochtöner, obwohl der Hersteller nicht sehr lange im Geschäft blieb und nur sehr wenige dieser komplexen Einheiten verkauft wurden.