Uni-Q ist KEFs Ausführung eines koaxialen Chassis: Die Hochtonkalotte sitzt
nicht über dem Tief-Mitteltöner, sondern in dessen Konushals, und beide
akustischen Zentren fallen zusammen. Was KEF 1988 patentieren ließ, ist dabei
weniger die konzentrische Anordnung als eine Folge daraus — der Konus wirkt für
die Kalotte als Schallführung, und zwar so, dass beide Wandler im
Übernahmebereich gleich stark bündeln.
Bei den meisten Lautsprechern sitzen zwei Töner übereinander: einer für die
hohen Töne, einer für die tiefen. Weil sie an verschiedenen Stellen sitzen,
kommt ihr Schall bei Dir nicht ganz gleichzeitig an — und wie stark das
auffällt, hängt davon ab, wo Du sitzt. Hier steckt der kleine Töner mitten im
großen. Der Schall kommt damit aus einem Punkt statt aus zweien, und der
Unterschied zwischen dem besten und dem schlechtesten Platz auf dem Sofa
fällt kleiner aus.
Ein Lautsprecher braucht für tiefe Töne eine große Membran, die viel Luft
bewegt, und für hohe Töne eine kleine, die gleichmäßig in den Raum abstrahlt.
Sitzen beide an verschiedenen Orten der Schallwand, entsteht dort, wo sich ihre
Arbeitsbereiche überlappen, ein Interferenzmuster: Je nachdem, aus welcher
Richtung man auf den Lautsprecher schaut, sind die Wege zu den beiden Membranen
unterschiedlich lang, und die Beiträge addieren sich mal auf, mal teilweise
weg.
KEF führt in seiner technischen Veröffentlichung zur Reference-Serie
Polardiagramme vor, die das an einem gerechneten Beispiel zeigen: ein
25-mm-Hochtöner 200 mm neben einem 160-mm-Tieftöner, Übernahme bei 2 kHz. Bei
2 kHz — also genau dort, wo beide beitragen — zerfällt die Abstrahlung in
mehrere Keulen mit tiefen Einbrüchen dazwischen. Ober- und unterhalb der
Übernahme, wo jeweils nur ein Wandler arbeitet, sieht dasselbe System sauber
aus.
Das zweite Problem sitzt am Gehäuse. Eine 25-mm-Kalotte strahlt im unteren
Hochton fast kugelförmig ab und beleuchtet damit die Kanten der Schallwand;
dort wird der Schall gestreut und erreicht den Hörplatz ein Stück später als
der direkte. Das ist die klassische
Kantenbeugung, und sie ist umso stärker, je breiter der
Wandler abstrahlt.
Das Schutzrecht US 5 548 657 gehört KEF Audio (UK) Ltd, als Erfinder steht
Lawrence R. Fincham darauf — damals Entwicklungsleiter des Hauses, der schon
1973 am ersten rechnergestützt entwickelten KEF-Modell gearbeitet hatte. Die
Priorität datiert auf den 9. Mai 1988, erteilt wurde das Patent am 20. August
1996.
Anspruch und Kurzfassung nennen drei Merkmale zusammen, und erst zusammen
ergeben sie Uni-Q:
Die akustischen Zentren fallen zusammen. Der Hochtöner sitzt im oder am
Hals der kegelförmigen Tieftonmembran, und zwar so, dass die wirksamen
akustischen Zentren beider Einheiten im Wesentlichen zusammenfallen. Damit
entfällt der Wegunterschied, aus dem das Interferenzmuster entsteht.
Der Konus führt den Hochton. Im Übernahmebereich, in dem beide Wandler
nennenswert beitragen, soll die Richtwirkung des Hochtöners — akustisch
belastet durch den Konus — im Wesentlichen der des Tieftöners entsprechen. KEFs
Forschungsleiter Mark Dodd hat das später auf einen Satz gebracht: Der Kern des
Patents sei, den Tieftonkonus zur Steuerung der Bündelung des Hochtöners zu
verwenden.
Der Magnet muss in den Hals passen. Damit die Kalotte überhaupt innerhalb
der Schwingspule des Tieftöners Platz findet und dort trotzdem genug
Flussdichte im Luftspalt steht, nennt das Patent einen Magneten aus
Neodym-Eisen-Bor. Dieser Werkstoff war 1982 bekannt geworden; nach KEFs eigener
Darstellung entstand die Bauform in dieser Reihenfolge — erst der Magnet, dann
die Idee, was sich damit bauen lässt.
Ab der achten Uni-Q-Generation, laut Hersteller 2007 mit einem
115-mm-Chassis eingeführt, sitzt vor der Kalotte eine sternförmige
Schallführung mit dem Namen Tangerine Waveguide. Sie löst ein Problem, das mit
der koaxialen Anordnung nichts zu tun hat, sondern mit der Kalottenform selbst.
Eine Kalotte bewegt sich als Ganzes auf einer Achse. Weil die Oberfläche zum
Rand hin immer schräger zu dieser Bewegungsrichtung steht, ist dort die
Geschwindigkeit senkrecht zur Oberfläche kleiner als in der Mitte. Ein idealer
Strahler hätte über die gesamte Kalottenfläche dieselbe flächennormale
Geschwindigkeit. Der Tangerine Waveguide gleicht diesen Unterschied aus: Er
führt die Abstrahlung der Kalotte zunächst in eine kleine Kammer und lässt sie
sich von dort durch eigens geformte Kanäle kontrolliert aufweiten. KEF gibt an,
die Kanalgeometrie über umfangreiche Finite-Elemente-Rechnungen und begleitende
Analytik entwickelt zu haben.
Ein Nebeneffekt zählt in der Praxis mehr, als die Beschreibung vermuten lässt.
Die Schallführung koppelt die Kalotte besser an die Luft an, weshalb die
Empfindlichkeit im Bereich um 2 kHz deutlich über der eines konventionellen
Hochtöners liegt. Die Weiche zieht diesen Anstieg wieder gerade — mit dem
Ergebnis, dass dem Hochtöner bei 2 kHz nach KEFs Angabe nur noch etwa ein
Viertel der Leistung zugeführt wird. Für Maximalpegel und Verzerrungsarmut im
Hochton ist das der eigentliche Gewinn.
Der herstellerneutrale Teil dieses Themas — warum eine Schallführung die
Bündelung überhaupt verändert — steht unter
Horn und Waveguide.
In der Reference-Serie deckt der Uni-Q den Bereich ab 350 Hz aufwärts ab, mit
der internen Übernahme zwischen Konus und Kalotte bei etwa 2500 Hz. Die
Polardiagramme des Prototyps, die KEF veröffentlicht, zeigen bei 500 Hz, 3 kHz
und 6 kHz jeweils eine symmetrische Kurve, deren Bündelung mit steigender
Frequenz gleichmäßig und ohne Sprung zunimmt — an den beiden
Übernahmefrequenzen ist im Verlauf nichts zu erkennen.
Zwei praktische Folgen nennt KEF selbst. Erstens wird die Weiche einfacher,
weil weder Interferenzeinbrüche noch Keulenbildung ausgeglichen werden müssen.
Zweitens wird die Kalotte im unteren Hochton nicht mehr rundum abgestrahlt,
sondern vom Konus geführt — die Kanten der Schallwand werden dadurch schwächer
angeregt, und das Beugungsproblem fällt kleiner aus. In der Reference kommt
dazu eine flache Schallführung um das Chassis herum, die KEF Shadow Flare
nennt; Tangerine Waveguide, Konus, Sicke, Shadow Flare und Schallwand bilden
dort eine einzige durchgehende Fläche.
Der Konus ist Membran und Schallführung zugleich — und dieser Doppelrolle
schuldet die Bauform ihre wichtigste Einschränkung. Bewegt sich der Konus
kräftig, bewegt sich die Schallführung der Kalotte mit. KEF hält im
Reference-Papier ausdrücklich fest, dass es bei so dicht beieinander liegenden
Wandlern zu Wechselwirkung kommen kann, wenn die Bewegung des Mitteltöners
nicht auf ein unerhebliches Maß begrenzt bleibt — und begründet damit die
Dreiwege-Auslegung mit einer Übernahme bei 350 Hz. Unterhalb dieser Frequenz
arbeiten eigene Basschassis.
Für die Planung ist das die entscheidende Unterscheidung. In einem
Dreiwege-System ist der Uni-Q-Konus vom Bass entlastet, in einem Zweiwege-System
nicht: Dort führt derselbe Konus, der die Kalotte akustisch belastet, zugleich
den Tiefton aus. Wie viel Modulation daraus bei welchem Pegel entsteht,
veröffentlicht KEF nicht.
Der Bauraum ist eng. Kalotte und Magnetsystem des Hochtöners sitzen
innerhalb des Antriebs des Tief-Mitteltöners. Für die Wärmeabfuhr und für die
Größe des Hochtonmagneten ist das eine Festlegung, keine freie Wahl — der
Neodym-Magnet im Patent ist die Antwort darauf.
Gleichmäßige Abstrahlung ist keine Raumakustik. Der Raum bekommt weiterhin
Schall ab; er wird nur berechenbarer angeregt, weil sich die Bündelung über die
Frequenz nicht sprunghaft ändert. Was an Reflexionen zurückkommt, entscheidet
weiter der Raum.
Gegen ältere koaxiale Chassis. Konzentrische Zweiwege-Chassis gibt es
länger als Uni-Q: Altec Lansing brachte 1943 den Duplex, Tannoy 1947 das Dual
Concentric. Dort sitzt der Hochtöner hinter dem Tieftonkonus und strahlt durch
dessen Hals nach vorn, meist über eine eigene Hornführung. Uni-Q setzt die
Kalotte stattdessen direkt strahlend in den Konusscheitel — dieser Unterschied
in der Anordnung ist der Grund, warum sich die akustischen Zentren überhaupt
zur Deckung bringen lassen. Das gemeinsame Prinzip beider Bauarten steht unter
Koaxialchassis.
Gegen die symmetrische Anordnung mehrerer Wandler. Eine
D'Appolito-Anordnung — Mitteltöner ober- und unterhalb des Hochtöners — geht
dasselbe Problem von der anderen Seite an: Sie beseitigt den Wegunterschied
nicht, sondern macht ihn nach oben und unten symmetrisch. KEF verwendet in den
größeren Reference-Modellen beides zugleich, den Uni-Q und eine symmetrische
Anordnung der Basschassis darum herum.
Gegen das, was Uni-Q nicht ist. Die koinzidente Anordnung erzeugt eine
Schallquelle, nicht eine Abbildung. Wo im Stereodreieck zwischen zwei
Lautsprechern eine Phantomschallquelle
entsteht, entscheidet weiterhin das Signal und die Aufstellung.
| Generation | Jahr | Was hinzukam |
|---|
| 1 | 1988 | koinzidente Anordnung, erstes Modell C95 |
| 8 | 2007 | Tangerine Waveguide |
| 12 | 2018 | Tweeter Gap Damper |
| 12 mit MAT | 2020 | Metamaterial-Absorber hinter der Kalotte |
Als patentiert weist KEF für das heutige Chassis den Tangerine Waveguide, die
Z-Flex-Sicke, den Tweeter Gap Damper und die versteifte Kalotte aus.
Das herstellerneutrale Prinzip steht unter
Koaxialchassis, die Wirkung der Schallführung unter
Horn und Waveguide und das Maß für die Bündelung
unter Bündelungsmaß. Wovon der beste Platz sich
abhebt und wie weit, steht unter Sweet Spot und
Sitz-zu-Sitz-Varianz. Was hinter der Kalotte
desselben Chassis sitzt, erklärt MAT.
Das Wirkprinzip stützt sich auf zwei Dokumente, die beide vom Hersteller
stammen, aber unterschiedlich belastbar sind: das Patent US 5 548 657 mit
Priorität 1988, das die beanspruchten Merkmale in geprüfter Form festhält, und
KEFs technische Veröffentlichung zur Reference-Serie mit eigenen Mess- und
Simulationsdaten. Generationenfolge, Jahresangaben und die Zuordnung der
Patente zu einzelnen Bauteilen kommen aus KEFs Produktdokumentation; die
Entstehungsgeschichte einschließlich der Abgrenzung gegen Duplex und Dual
Concentric aus einem herstellereigenen Rückblick. Eine unabhängige Messung der
hier beschriebenen Eigenschaften wurde für diese Seite nicht herangezogen.
