Klassiker in der 2. Generation: Kling & Freitag CA 106 Pro
von Anselm Goertz, Artikel aus dem Archiv vom
Ganz im Gegenteil zum sonst eher praktizierten „Trick“, altbekannte Inhalte in einer neue Verpackung zu präsentieren, macht man es bei Kling & Freitag genau umgekehrt: Man füllt die bewährte Verpackung – in diesem Fall das Gehäuse – in unveränderter Form mit neuer, komplett überarbeiteter Technik.
Kompakte Beschallungslautsprecher werden bei Installationen aller Art in vielfaltigster Weise benötigt. Für kleine Buhnen, als Fill-Systeme in Seitenbereichen, in Konferenzzentren, in der Gastronomie, in Ladenlokalen und vielen weiteren Situationen. Sobald dabei eine Sprach- oder Musikwiedergabe in gehobener Qualität gewünscht wird, die über den Anspruch einer einfachen Hintergrundbeschallung oder Durchsageanlage hinausgeht, können einfache Lautsprecher aus der klassischen ELA-Technik diesen jedoch meist nicht mehr erfüllen. Als Alternative bieten sich dann kompakte PA-Boxen an, die von vielen Herstellern für Festinstallationen mit entsprechendem Zubehör angeboten werden.
Typische Vertreter dieser Art Lautsprecher sind kompakte 2-Wege-Systeme mit 6,5″- oder 8″-Tieftonern und einem Multifunktionsgehäuse mit diversen Möglichkeiten zur Aufstellung oder Montage. Zu den wohl am meisten anzutreffend Modellen dieser Kategorie durfte die CA 106 von Kling & Freitag aus Hannover gehören. Nach über 20 Jahren am Markt (einen ersten Test gab es bereits 1998 in unserem Schwestermagazin PRODUCTION PARTNER!) und einer deutlich fünfstelligen Anzahl verkaufter Exemplare wurde sie 2021 komplett überarbeitet und wird jetzt als CA 106 Pro in der zweiten Generation weiter angeboten. Äußerlich, so sieht man es auf den ersten Blick, hat sich nur wenig geändert. Die Gehäuseform und die Abmessungen sind unverändert gleichgeblieben, so dass alle von der CA 106 bereits vorhandenen Zubehörteile weiterverwendet werden können. Lediglich die Frontseite hat eine kleine Änderung erfahren: Der Schaumstoff liegt nun hinter und nicht mehr vor dem Gitter, er bleibt so langer auch optisch gut erhalten. Im Innern der CA 106 Pro wurden dagegen deutlich mehr Veränderungen vorgenommen. Beide Treiber sind neu und jetzt ganz zeitgemäß. mit Neodym-Magneten ausgestattet. Folglich wurde auch die Weiche komplett neu designt und mit einer neuen Schutzschaltung ausgestattet. Sie bietet einen sicheren Schutz vor allem für den Hochtoner und setzt sich nach dem Abklingen einer Überlastung automatisch zurück.
Kling & Freitag CA 106 Pro mit und ohne Frontgitter; der kleine Silberstreifen im Horn zeigt die 90 -Richtung an. (Bild: Anselm Goertz)
Hochtonhorn und Abstrahlwinkel sind mit 90 x 60 (bzw. 60 x 90 mit gedrehtem Horn) unverändert geblieben. Damals wie heute ist es eine Besonderheit der CA 106, als Treiber für das Hochtonhorn keinen Kompressionstreiber einzusetzen. Stattdessen gibt es eine Kalotte, die mit ihrer Membran direkt ins Horn strahlt. Die Begründung dafür liegt auf der Hand: Die hohe Sensitivity eines Kompressionstreiber ist in der Kombination mit einem 6.5″-Tieftoner nicht erforderlich. Eine Kalotte ohne Kompressionskammer mit einer kleinen 1″-Membran bietet in puncto Verzerrungen, Partialschwingungen auch klanglich einige Vorzuge.
Die erste Messung bei einem Lautsprechertest ist häufig keine akustische, sondern eine rein elektrische Messung zur Bestimmung der Impedanz. Da ein Lautsprecher für den antreibenden Verstärker nicht als einfacher, rein ohmscher Widerstand erscheint, sondern als stark frequenzabhängige komplexe Last mit kapazitiven und induktiven Anteilen, lohnt es sich hier, etwas genauer hinzusehen. Das Datenblatt der CA 106 Pro gibt eine Nennimpedanz von 16 Ω an, was gemäß. der entsprechenden Norm (EN 60268-5) bedeutet, dass dieser Wert bei keiner Frequenz im Nenn-Frequenzbereich des Lautsprechers um mehr als 20 % unterschritten werden sollte.
Anschlussfeld der CA 106 Pro mit Schalter zur Auswahl der Pin-Belegung der NL4-Buchse (Bild: Anselm Goertz)
Schaut man sich dazu die Kurve aus Abb. 01 an, dann wird die Vorgabe nicht ganz exakt eingehalten. Um 300 Hz gibt es eine kleine Unterschreitung des Mindestwertes mit einem Minimum von 10,5 Ω. Ein Anlass zur Beunruhigung ist das jedoch nicht: Die Vorgaben der Norm stammen noch aus Zeiten, wo die Verstärker noch sensibler in Bezug auf kritische Lasten waren. Moderne Class-D-Endstufen, wie auch die Systemverstärker von Kling & Freitag, haben damit keine Probleme. Wird die Impedanz deutlich zu niedrig, dann kommt es im schlimmsten Fall zu einer Strombegrenzung, d. h., der Verstärker liefert nicht mehr seine volle Leistung. Betrachtet man die Kurve im Ganzen, dann sieht man zudem, dass die Impedanz in weiten Bereichen auch deutlich hoher als 16 Ω ist, womit der Verstärker dann auch wieder entlastet wird. Daher können ohne Bedenken vier CA 106 Pro an einem für 4 Ω geeigneten Verstärkerkanal parallel betrieben werden. Mochte man die Lautsprecher voll ausnutzen, dann sollte der Verstärker eine Leistung von 1.600 W an 4 Ω liefern können.
Als weitere Information aus der Impedanzkurve kann eine Abstimmfrequenz des Bassreflexgehäuses knapp oberhalb von 70 Hz abgelesen werden. Diese liegt dort, wo sich bei den tiefen Frequenzen zwischen den beiden Spitzen der Kurve das lokale Minimum befindet. Der Impedanzanstieg bei 2 kHz geht darauf zurück, dass der Hochtoner bei der Übernahme vom Tieftoner deutlich lauter ist als dieser und entsprechend bedampft werden muss.
Die erste akustische Messung findet sich in Abb. 02 und zeigt den Frequenzgang, gemessen auf der Mittelachse des Lautsprechers in 4 m Entfernung. Die Kurve verlauft in einem Toleranzbereich von ±4 dB mit einer leichten Mittensenke mehr oder weniger ausgeglichen. Die mittlere Sensitivity liegt bei 88,6 dB und die darauf bezogenen Eckfrequenzen (–6 dB) bei 64 Hz und bei 20 kHz. Der Wert der Sensitivity wird unabhängig von der tatsachlichen Messentfernung immer auf 1 m bezogen für eine Klemmenspannung am Lautsprecher, die einer Leistung von 1 W bei der Nennimpedanz entspricht. Für einen 16-Ω-Lautsprecher sind das 4 V. Entsprechend findet sich in der Kopfzeile des Diagramms die angegebene Sensitivity @ 4 V/1 m. Alternativ konnte man an dieser Stelle auch Sens. @ 1 W/1 m schreiben. In welcher Entfernung und mit welcher Spannung tatsachlich gemessen wird, ist dabei belanglos, da die Software den Wert automatisch auf den Wert 1 W/1 m umrechnet.
Bild: Anselm Goertz
ABB. 01: Impedanzkurven der CA 106 Pro. Das Impedanzminimum der nominellen 16-Ohm-Box liegt bei 10,5 Ω. Das Bassreflexgehäuse ist auf knapp oberhalb von 70 Hz abgestimmt.
Bild: Anselm Goertz
ABB. 02: Frequenzgang der rein passiv ohne Systemendstufe betriebenen CA 106 Pro
Mit einer recht aufwendigen, passiven Weiche gelingt es, die CA 106 Pro so abzustimmen, dass sie auch ohne Unterstützung durch ein externes DSP-System schon einen hinreichend ausgeglichenen Frequenzgang hat. Die Alternative wäre gewesen, das passive Filter nur für die X-Over-Funktion zu nutzen und alles andere dem DSP zu überlassen, was dann aber zwingend immer einen DSP erfordert hatte. Man hat so nun die Möglichkeit, die CA 106 pro auch ohne Systemverstärker zu betreiben. Das ist speziell für schon bestehende Installationen oder solche, die mit einer Standard-Zentralentechnik betrieben werden sollen, ein wichtiger Aspekt. Auch unter dem Aspekt der Betriebssicherheit braucht man keine Bedenken zu haben, da die Box bereits über interne Schutzschaltungen gegen Überlastung verfugt, die auch kritische Situationen wie Ruckkopplung abzufangen wissen.
Das zum Test mitgelieferte Systemrack war zwar mit einer Endstufe K&F PLM12K44 aus der Pro-Rental-Serie bestückt, vergleichbare Systemverstärker gibt es bei K&F aber auch in der Pro-Install-Serie. Alle Systemverstärker sind mit einem Lake-Controller und Dante-Interface ausgestattet und basieren auf den Modellen PLM+ und D-Serie des Herstellers Lab.gruppen. Die für Installationen optimierten D-Serie-Modelle unterscheiden sich primär in den Möglichkeiten zur Bedienung am Gerat, sind ansonsten aber – vergleichbar zu den PLM+ – mit dem Rational Power Management (RPM), Weitbereichsnetzteilen und einer Power Factor Correction (PFC) ausgestattet. Die Signalzuspielung kann analog, über AES3 oder über Dante erfolgen. Letzteres auch mit der Möglichkeit der redundanten Zuspielung über ein primäres und sekundäres Dante-Audionetzwerk.
Für die CA 106 Pro gibt es derzeit auf den Systemverstärkern drei Basis-Setups (Fullrange, Bass Boost und Monitor), die dann noch, soweit sinnvoll, jeweils mit einer Low-Cut-Einstellung kombiniert werden konnten. Abb. 03 zeigt die damit gemessenen Filterfrequenzgange. Zusammen mit der CA 106 Pro ergeben sich dann die Kurven aus Abb. 04. Dass auch hier der Verlauf nicht perfekt geradlinig ist, deutet darauf hin, dass die Filter nicht nur bezogen auf den On-axis-Frequenzgang abgestimmt wurden, sondern auf einen etwas größeren Winkelbereich, in dem sich typischerweise die Zuhörer befinden. Mit der leichten 2-dB-Uberhohung oberhalb von 2 kHz wird so auch außerhalb der Mittelachse noch eine ausgeglichene Hochtonversorgung erreicht.
Bild: Anselm Goertz
ABB. 03: Filterfunktionen im Controller für die Setups Full Range (rot), Bass Boost (blau), Low-Cut (grün) und Monitor (violett) Der mit der Einstellung „Fullrange“ gemessene Phasengang aus Abb. 05 weist keine Besonderheiten auf. Zu den tiefen Frequenzen hin kommt es durch die elektrische und akustische Hochpassfilterung zu 2 × 360° Phasendrehung. Der Übergang zwischen Tieftöner und Hochtöner mit der passiven Weiche gelingt mit einer geringen Phasendrehung von knappen 100°. Gutmütig und resonanzarm stellt sich auch das Spektrogramm in Abb. 06 dar, in dem es keine auffälligen Resonanzen gibt. Insbesondere der Hochtöner fällt durch ein makelloses Ausschwingen bis 20 kHz auf, wo die Kalotte ohne Kompressionskammer ihre Vorzüge ausspielen kann.
Bild: Anselm Goertz
ABB. 04: Frequenzgänge der CA 106 Pro mit den Controller-Setups Full Range (rot), Bass Boost (blau) und Low-Cut (grün)
Bild: Anselm Goertz
ABB. 05: Phasengang der CA 106 Pro mit dem Fullrange-Setup
Mit Spannung haben wir die Maximalpegelmessung der CA 106 Pro erwartet. Das Datenblatt kündigt einen Spitzenpegel von 125 dB an, der immerhin 7 dB über dem Wert der alten CA 106 mit 118 dB liegt. Erste Erkenntnisse zum Maximalpegel lieferte unsere Messung mit Sinusburstsignalen aus Abb. 07. Hier wurde bei tiefen Frequenzen mit 683 ms langen Bursts gemessen und ab 300 Hz aufwärts mit 171 ms langen Burst. Die CA 106 Pro erreicht bei dieser Art der Messung in einem weiten Frequenzbereich Werte um die 115-dB-Marke mit einem weitgehend ausgeglichenen Verlauf. Unterhalb von 120 Hz fallen die erreichbaren Werte dann jedoch zugig ab, sodass bei 70 Hz noch 100 dB abzulesen sind. Der 6,5″-Tieftoner sto.t hier an seine natürlichen Grenzen. Oberhalb von 300 Hz fallt auf, dass beide Kurven für maximal 3 % und maximal 10 % Verzerrungen zusammenfallen, was ein eindeutiges Indiz dafür ist, dass ein Limiter eingreift und nicht die Verzerrungen den Wert bestimmen.
Bild: Anselm Goertz
ABB. 06: Spektrogramm ohne auffällige Resonanzen
Bild: Anselm Goertz
ABB. 07: Maximalpegelmessung mit Sinusburstmessung für maximal 3 % THD (blau) und maximal 10 % THD (rot). Dort, wo beide Kurven zusammenfallen, greift der Limiter ein, bevor der jeweilige Verzerrungsgrenzwert erreicht wird. Die beiden grauen Kurven zeigen die 1 W/1 m Sensitivity der CA 106 Pro und die für 400 W maximale Leistung um 26 dB nach oben verschobene Kurve.
Nimmt man die Sensitivity-Kurve der CA 106 Pro und schiebt diese um 26 dB (entsprechend 400 W zu 1 W) nach oben, dann landet man recht genau bei dem gemessenen Verlauf des Maximalpegels. Zu tieferen Frequenzen hin unterhalb von 300 Hz driften die Kurven auseinander, da hier die durch die Membranauslenkung bedingten Verzerrungen zu dominieren beginnen und dann auch tatsachlich Verzerrungswerte von 10 % THD erreicht werden.
Einen noch etwas tieferen Einblick zum Maximalpegel liefert die Multitonmessung. Mit einem Multitonsignal, das eine spektrale Verteilung und einen Crestfaktor vergleichbar einem durchschnittlichen Musiksignal hat (grüne Kurve in Abb. 09), wird der Lautsprecher, beginnend im linearen Arbeitsbereich, mit immer höheren Pegel angesteuert, wobei Verzerrungen und Pegelverlust (Powercompression) frequenzabhängig ausgewertet werden.
Komponenten der Kling & Freitag CA 106 Pro: 6,5″-Tieftöner von Sica, das Hochtonhorn mit einer Kalotte, passive Weiche mit Schutzschaltung (Bild: Anselm Goertz)
Abb. 08 zeigt den Pegelverlust, der vor allem unterhalb von 2 kHz beim Tieftoner auftritt. Unterhalb von 100 Hz nimmt der Effekt dann nochmals deutlich zu. Gleichzeitig steigen auch die Verzerrungswerte an.
Abb. 09 zeigt den mit dieser Messung erreichbaren Maximalpegel, der durch das Erreichen der Limits für die Powercompression (2 dB breitbandig) definiert wird. Die 2 dB werden mit der orangen Kurve aus Abb. 08 erreicht.
Nahezu gleichzeitig wird auch das zweite Abbruchkriterium mit einem Verzerrungslimit von –20 dB (10 %) erreicht. Wie schon bei einigen anderen Lautsprechern vorher, beweist auch diese Messung, dass beide Kriterien gut geeignet sind, die Grenzen eines Lautsprechers aufzuzeigen und vergleichbare Ergebnisse liefern. Die dabei gemessen Werte für die CA 106 Pro sind ein Mittelungspegel Leq von 108 dB und ein Spitzenpegel Lpk von 121 dB bei einem Verzerrungsanteil aus harmonischen Verzerrungen (THD) und Intermodulationsverzerrungen (IMD) von insgesamt 10 % (–20dB). Beide Werte gelten bezogen auf 1 m Entfernung im Freifeld unter Vollraumbedingungen. Mit einem Pinknoise und ohne Verzerrungslimit gemessen, durfte der erreichbare Spitzenpegel noch einige dB hoher liegen, wie es bei Kling & Freitag üblich ist und im Katalog erläutert wird, so dass der Lautsprecher es im Datenblatt zu 125 dB schafft.
Bild: Anselm Goertz
ABB. 08: Powercompression gemessen mit einem Multitonsignal mit Spektrum EIA-426B beginnend bei einem Mittelungspegel Leq von 93 dB bei –6 dBu Eingangspegel. Basierend auf dieser Referenzmessung wurde der Eingangspegel in 1-dB-Schritten bis auf +12 dBu gesteigert. Die grüne Kurve zeigt den Verlauf bei +10 dBu und die orange bei +11 dBu. Lässt man eine breitbandige Powercompression von maximal 2 dB zu, dann ist die orange Kurve das Limit. Aus der Messung zur orangen Kurve wurde die Grafik aus Abb. 08 abgeleitet.
Bild: Anselm Goertz
ABB. 09: Messung der Verzerrungen einer CA 106 Pro mit einem Multitonsignal mit Spektrum EIA-426B und 12 dB Crestfaktor für maximal 2 dB Powercompression. Auf 1 m im Freifeld bezogen wird dabei ein Pegel von 108 dB als Leq und von 121 dB als Lpk erreicht.
Die CA 106 Pro verfugt über ein „90 . 60“-Horn, das dank der quadratischen Frontflache auch um 90° gedreht eingebaut werden kann; der Umbau geht binnen weniger Minuten schnell von der Hand: Nach dem Losen von zwei Schrauben lasst sich das Frontgitter abnehmen. Danach noch die vier Schrauben des Hochtoners losen, diesen drehen und die Schrauben wieder einsetzen. Dank des leichten Treibers mit Neodym-Magneten kann der komplette Hochtoner auch leicht herausgenommen und umgesetzt werden. Für die 90°-Ebene ist im Horn vorne ein silberner Streifen aufgeklebt, der unter dem richtigen Blickwinkel oder mithilfe einer Taschenlampe auch durch das Gitter und den hinterlegten Schaumstoff sichtbar ist, womit man auch, ohne das Gitter abschrauben zu müssen, die Position des Hochtoners erkennen kann. Wie sich das im Abstrahlverhalten abbildet, zeigen die Isobaren der horizontalen und vertikalen Ebene für die Einstellung 90 . 60 in Abb. 10 und Abb. 11. Die 60° des Hochtoners lassen sich ab 4 kHz aufwärts gut nachvollziehen. Darunter weiten sich die Isobaren dann langsam auf. Die 90° werden bereits ab 2 kHz aufwärts erreicht, schnüren sich dann im Frequenzbereich oberhalb von 5 kHz aber etwas zu stark ein.
Bild: Anselm Goertz
ABB. 10: Horizontale Isobaren der CA 106 Pro mit dem Hochtonhorn in der Position 90 × 60
Bild: Anselm Goertz
ABB. 11: Vertikale Isobaren der CA 106 Pro mit dem Hochtonhorn in der Position 90 x 60
In den Messungen der vertikalen Ebene erkennt man um 2 kHz die Interferenzen der beiden sich dort überlappende Wege. Dieser Effekt tritt unvermeidlich und nur in der Vertikalen auf, da es hier abhängig vom Winkel zu Laufzeitunterschieden zwischen den beiden Quellen kommt. Bei einer Winkeländerung in der horizontalen Ebene bleibt der Abstand zu den beiden Quellen, Hoch- und Tieftoner, dagegen konstant.
Für den Hortest wurde ein kleines Stereo-Set im reflexionsarmen Raum aufgebaut, wo unter neutralen Bedingungen Abhörentfernungen von bis zu 8 m problemlos möglich sind. Das Pärchen CA 106 Pro wurde dabei optional zuschaltbar noch durch den kompakten Subwoofer 1 . 15″ vom Typ Nomos LS II ergänzt. Zu Beginn blieb der Subwoofer noch außen vor, und die CA 106 Pro musste sich allein bewahren. An der Fullrange-Tauglichkeit gab es dabei keine Zweifel. Trotz der kompakten Abmessungen der Box war die Basswiedergabe erfreulich kräftig, wobei sogar höhere Pegel keine Probleme verursachten, da im Fullrange-Setup schon ein Hochpassfilter enthalten ist, dass besonders tieffrequente Signalanteile schon im Vorfeld reduziert. Wird die Box ohne Systemverstärker betrieben, dann sollte man auch hier ein entsprechendes Hochpassfilter 4. Ordnung bei ca. 70 Hz im Signalweg setzen.
Kling & Freitag CA 106 Pro bei der Maximalpegelmessung; vorne das 1/4″-Messmikrofon G.R.A.S. 46BF (Bild: Anselm Goertz)
Insgesamt betrachtet war die Wiedergabe klanglich neutral und vorbildlich präzise in der räumlichen Abbildung einzelner Quellen. Die Qualitäten des Hochtoners ohne Kompressionstreiber zeigten sich unabhängig vom Programmmaterial, traten aber ganz besonders bei schwierigen, hoch komprimierten Aufnahmen hervor, die auch bei höheren Pegeln nicht aggressiv wurden. Nimmt man den Subwoofer hinzu, dann wird das kleine Set zu einer richtigen PA, mit der man auch schon eine kleine Bühne oder einen Club bestücken konnte. Je nach Aufstellung und erforderlicher Pegelreserven kann in der Kombination mit Subwoofer noch unterschieden werden zwischen der Variante, bei der der Subwoofer nur die im Fullrange-Modus laufende CA 106 Pro noch nach unten hin ergänzt oder wo der Subwoofer die im Low-Cut-Modus betriebenen CA 106 Pro zusätzlich auch noch entlastet und den Frequenzbereich bis ca. 100 Hz komplett übernimmt. Letzteres bietet sich vor allem dann an, wenn sich der Subwoofer räumlich nahe bei den Topteilen befindet oder wenn zwei Subwoofer direkt unterhalb der CA 106 Pro positioniert eingesetzt werden.
Mit der CA 106 Pro geht einer der am weitesten verbreiteten kompakten Beschallungslautsprecher nach mehr als 20 Jahren in die zweite Generation. Eine so lange Zeit in einem schnelllebigen Markt erfolgreich zu bestehen, spricht für sich, und man mag sich fragen, ob sich ein solches Produkt noch verbessern lasst und ob sowas nicht auch ins Gegenteil umschlagen konnte. Nein, das tut es nicht, weil man es bei Kling & Freitag richtig gemacht hat: Wichtige Eigenschaften wie die Gehäuseform und Abmessungen blieben unverändert. Dort, wo man Verbesserungen vornehmen konnte – bei den Treibern, der Weiche, der Schutzschaltung und weiteren kleinen Details –, hat man es konsequent umgesetzt. Bei den technischen Daten fallen ein nach unten hin erweiterter Frequenzgang, eine höhere Belastbarkeit und ein höherer Maximalpegel auf. Im Hortest konnte die „Neue“ ebenfalls überzeugen und bereitete viel Freude. Die Verarbeitungsqualität und Ausstattung der CA 106 Pro sind auf bekannt hohem und professionellen Niveau. Ein Listenpreis von 1.045 € erscheint daher mindestens als angemessen oder sogar als günstig – inklusive eines garantierten Werterhalts für die nächsten 20 Jahre.
