Lautsprecher Basics #3: Membran

Nachdem wir uns im letzten Teil die verschiedenen Wandlertypen angeschaut haben, möchte ich in diesem Artikel auf die Membran eingehen. Denn sie nimmt großen Einfluss auf den Klang eines Lautsprechers.

Zur Wiederholung: Die Membran wird durch Elektromagnetismus in Schwingung versetzt. Dadurch ist es möglich, Musik zu hören.

Aber wie groß ist eine solche Membran? Aus welchen Materialien kann sie bestehen? Und welche Membran wird für welchen Einsatzzweck genutzt? Diesen Fragen gehen wir nun einmal auf den Grund.

Zu aller erst beschäftigen wir uns mit dem Thema Frequenzen.
Eine einzelne Membran ist bei Mehrwege-Boxen immer für einen bestimmten Frequenzbereich zuständig. Je größer die Membran, umso tiefer die Grenzfrequenz. Doch umso größer die Membran ist, desto ehr neigt sie zu Partialschwingungen (Eigenschwingung). Dies tritt dann auf, wenn die auszustrahlende Frequenz kleiner als der Membrandurchmesser ist. Dadurch können Auslöschungen im Frequenzbild entstehen. Hochtöner sind mit einer sehr kleinen Membran ausgeführt um eine gute Impulstreue in den höchsten hörbaren Frequenzen zu haben.
Generell werden hohe Frequenzen im inneren Bereich der Membran wiedergegeben, tiefe Frequenzen dagegen im äußeren Bereich. Dies ist dann wichtig zu wissen, wenn man z.B. mit einem Mikrofon einen Gitarren- oder Bass-Speaker abnehmen möchte. Hierbei kann durch die Positionierung zwischen äußerem und innerem Membranrand der gewünschte Sound erzielt werden.

Die Größe einer Membran ist abhängig vom Konzept eines Lautsprechers. Der Durchmesser wird überwiegend in Zoll angegeben. Übliche Werte bei Hochtönern sind 1-2 Zoll, bei Mitteltönern liegt der Durchmesser bei 4-8 Zoll, während alles, was über 8 Zoll liegt, normalerweise als Tieftöner gilt.

Es gibt insgesamt drei verschiedene Typen von Membranen.
Alle ganzflächig angetriebenen Speaker (Elektrostat, Magnetostat und Bändchen) können mit einer Flachmembran konstruiert werden. Sie haben ein sehr gerichtetes Abstahlverhalten. Teilweise werden für diese Wandler auch leicht konvexe Membrane genutzt um ein weniger gerichtetes Verhalten umzusetzen.

Monacor RBT-20 (Flachmembran)

Als zweites gibt es die Kalottenmembran. Sie hat die Form einer Halbkugel und strahlt deshalb ungerichtet ab. Diese Art von Membran wird vorwiegend bei Hochtönern aber auch bei Mitteltönern genutzt. Sie bringt eine richtungsunabhängige Klangfarbe, funktioniert aber nur bis zu einem Durchmesser von etwa 4 Zoll richtig gut.
Die für Mittel- und Tieftöner eingesetzte Konusmembran ist über die Sicke mit dem Korb verbunden. Ist eine weiche Sicke verbaut, kann der Speaker tiefe Frequenzen besser wiedergeben. Hat der Lautsprecher eine harte Sicke, wird dadurch der Wirkungsgrad angehoben.

 

Neumann KH 310D (eine Konusmembran und zwei Kalottenmembrane)

Eine Membran kann aus den unterschiedlichsten Materialien bestehen. Die am meisten genutzten Werkstoffe sind Pappe, Kunststoff, Metall, Aramid (Kevlar) und Zellulose. Wobei Pappe oftmals den neutralsten Klang aufweist. Einige Stoffe sind leichter und fördern dadurch die Impulstreue. Andere wiederum sind steifer und mindern damit Partialschwingungen. Dementsprechend passt je nach Lautsprecher das eine oder das andere Material besser zum Konzept.

KRK Rokit RP10-3 G4 (Membran aus Aramid)

Wandler und Membrane formen einen wesentlichen Teil der Klangcharakteristik einer Box. Doch auch die Gehäusebauart nimmt großen Einfluss darauf. Deshalb gehen wir im vierten Teil dieser Reihe genauer darauf ein.

Author: Christian Nelles

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