Needle: die legendäre schlanke Breitbandsäule, berechnet und gemessen

Die Needle ist einer der bekanntesten Breitband-Selbstbaulautsprecher: eine schlanke Säule mit einem einzigen 10-cm-Chassis, die überraschend groß klingt. Ich habe eine gebaut, und in Loudsmith ist sie als fertige Vorlage enthalten. Dieser Artikel vergleicht, was der Originalentwurf sagt, was Loudsmith berechnet und was eine Messung zeigt.

Die Needle auf einen Blick

• Chassis: Dayton Audio RS100-4, 4"-Breitbänder, 4 Ω
• Gehäuse: TQWT, eine Leitung mit wachsendem Querschnitt
• Maße: 160 × 950 × 196 mm (B × H × T)
• Leitung: 1.746 mm lang, 46 → 130 cm²
• Öffnung: 25 × 110 mm vorne unten
• Korrektur: 2,7 Ω ∥ 0,18 mH ∥ 22 µF in Reihe mit dem Chassis

Woher die Needle kommt

Den Originalentwurf zeichnete ein Bastler namens Cyburgs und teilte ihn im Hifi-Forum als einfache Skizze. Die Needle entstand nicht um ein bestimmtes Chassis herum und verbreitete sich schnell unter Selbstbauern. Udo Wohlgemuth vom Acoustic Design Magazin bat den Autor um Erlaubnis und überarbeitete sie für den Dayton RS100. Die aktualisierte Bauanleitung erschien im Juli 2017 als „Needle aufgewärmt“.

Warum der Dayton: Kleine Breitbänder haben ihre Resonanz meist weit über 100 Hz. Beim RS100 liegt sie um 75 Hz, fast 40 Hz tiefer als bei den Chassis der ursprünglichen Needle. Der Autor wählte die 4-Ohm-Version, weil sie am selben Verstärker etwa 3 dB lauter spielt als die 8-Ohm-Variante.

Wie eine TQWT-Leitung funktioniert

Eine TQWT, eine sich verjüngende Viertelwellenleitung, ist mit der Transmissionline verwandt, folgt aber anderen Regeln:

• Am geschlossenen Ende ist ihr Querschnitt etwa so groß wie die Membran, zur Öffnung hin wird sie zwei- bis dreimal breiter.
• Ihre Länge beträgt ein Viertel der Wellenlänge der Abstimmfrequenz.
• Das Chassis sitzt bei einem Drittel bis der Hälfte der Länge vom geschlossenen Ende.
• Die Öffnung ist kleiner, etwa die halbe Membranfläche.

Die Idee geht auf Paul Voigt im Jahr 1934 zurück, daher heißt sie auch Voigt-Pfeife. In der Needle ist die Leitung in der Mitte gefaltet, mit einer schrägen Trennwand von 42 mm hinter der Front unten bis 86 mm oben. Seiten, Deckel und Boden sind aus 25-mm-MDF, Front und Rückwand aus 12 mm. Die Dämpfung ist ein einziger 10 cm breiter Streifen Polyesterwatte, ungefaltet in die Leitung gelegt.

Das Korrekturglied

Der RS100-4 hat zwischen 400 und 5.000 Hz einen leicht erhöhten Pegel, den die schmale Schallwand noch verstärkt. Das Korrekturglied, ein Widerstand mit 2,7 Ω, eine Spule mit 0,18 mH und ein Kondensator mit 22 µF parallel, alles in Reihe mit dem Chassis, bändigt diesen Buckel um 2,5 kHz. Die Werte stammen aus dem Originalbausatz. Die Spitze bei 18 kHz hat der Autor bewusst nicht angetastet.

Was Loudsmith berechnet

Das Modell zeigt einen typischen kleinen Breitbänder: Der Bass fällt sanft ab, −6 dB um 65 Hz, und die Leitung trägt ihn noch tiefer, nur schwächer. Bei 50 Hz erreicht er höchstens etwa 80 dB, bevor sein Hub von 4 mm erschöpft ist. Bei 150 Hz schafft er 96 dB. Das reicht locker für das Hören aus der Nähe im Wohnzimmer, nicht für eine Party.

Die Impedanz ist der beste Test für ein Leitungsmodell, weil das ganze Gehäuse sie formt. Der Originalartikel zeigt die gemessene Impedanz der fertigen Needle, und der Vergleich mit der Berechnung sieht so aus:

Frequenz	Gemessen (ADW)	Loudsmith
80 Hz	12,2 Ω	12,0 Ω
500 Hz	3,9 Ω	3,7 Ω
2,5 kHz	6,5 Ω	6,6 Ω
20 kHz	9,9 Ω	10,0 Ω

Eine Übereinstimmung innerhalb von 0,2 Ω heißt, dass das Modell sowohl die Leitung als auch die Korrektur richtig trifft. Dieser Vergleich ist Teil der automatisierten Tests von Loudsmith.

Messung des fertigen Lautsprechers

Ich messe meine Needle mit einem UMIK-1-Messmikrofon über die Seite Lautsprechermessung: im Fernfeld für Mitten und Höhen, im Nahfeld an der Membran und an der Leitungsöffnung für den Bass. Die gemessene Kurve kommt hierher neben die Berechnung, damit du siehst, wo das Modell passt und wo nicht.

Die Messung ist unterwegs. Ich aktualisiere den Artikel, sobald ich sie habe.

Bau sie selbst

Die Needle ist in der App eine fertige Vorlage: Wähle im Designer Needle unter „Mit einer Vorlage beginnen“. Du bekommst die Maße, eine Zeichnung mit der Trennwand, die Korrektur und die Einkaufsliste. Die Pläne des Autors und den Bausatz findest du im Originalartikel des Acoustic Design Magazin.