现代汽车音响抗干扰技术的研究

2012-08-15百色职业学院马振锋

电子世界 2012年13期

关键词：电源线喇叭音响

百色职业学院马振锋

现代汽车音响抗干扰技术的研究

百色职业学院马振锋

在一些汽车工程中，由于音响质量低劣，导致使用过程中出伴有噪音，本文将简单阐述汽车音响的基本概念和组成以及出现噪声现象的主要原因，并提一些设计和应对措施。

汽车；音响；防止干扰方法

1.引言

汽车音响最基本的条件就是——有回放声音的功能。音响系统中，至少要包含提出的下列几点，才有资格称为音响，这一点任何音响系统皆然，汽车音响亦不例外。什么叫汽车音响？从汽车音响制造和设计来讲首先是一门科学，从另外一个角度来讲又是一门艺术，从科学角度讲在汽车音响里面融入现在很多学问，比如电声学、机械与振动方面的，建筑声学、音乐心理学、声学、工业设计学等等。现在的汽车音响应该说是科学和艺术的一门结晶。当我们从马路边走过的时候一辆汽车开者动听音响从我们身边经过那时会吸引很多人的眼球过去，人们对这个有很多爱好心，这就是我们能见到的汽车音响。从文字理解，我理解首先是一个个性化东西，任何一辆车的音响是不同的，从比较夸张角度来讲都是非常酷的，这就是100多年以来，自爱迪生发明留声机以来，电子技术和汽车技术很好的融合。

2.汽车音响的历史及简要设备介绍

虽然音响设备对于轿车来讲，只是一种辅助性设备，对车子的运行性能没有影响。但随着人们对享受的要求越来越高，汽车制造商也日益重视起轿车的音响设备，并将它做为评价轿车舒适性的依据之一。轿车音响的发展史也是电子技术的发展史，它是随着电子技术的发展而与时俱进的，所以电子技术的每项重大的技术进步都推动着轿车音响的发展。据集料记载，早在1923年美国首先出现了装配有无线电收音机的轿车，随后许多轿车也都步其后尘，在仪表板总成上安装了无线电收音机。那时候的车用无线电收音机都是用电子管的，直到50年代出现了半导体技术后，轿车收音机出现了技术改变，用半导体管逐步取替了电子管，这提高了轿车收音机的寿命。到70年代初，产生了卡式收录，一种可播放卡式录音带的车用收放两用机出现在轿车上，以此同时机芯开始应用集成电路。直至80年代末，一般轿车的音响都以一个卡式收放两用机与一对扬声器为基础组合，扬声器分左右两路声道，有的安装在仪表板总成的两侧，有的安装在车门，有的安装后座的后方，收放两用机输出功率大概在20瓦左右。

今天，轿车音响进入了一个新的里程，都向大功率多路输出、多喇叭环回音响、多喋式镭射CD等方向发展。世界的音响制造商也将轿车音响作为一个专门的工业部门，针对于轿车的特殊环境以及考虑到车厢的音响效果，采用高新技术来制造轿车音响设备，其播送的音响效果完全能与我们所用的家用音响相媲美。比如：日本凌志LS400型轿车的AM/FM音响系统就有5个放大器，配有7个分频喇叭，包括2个拱形高频喇叭，4个宽频带喇叭和一个后装式8寸低频喇叭，使整个车厢里充满立体音的感受。

现在，市面上有各种供轿车专用的高级音响设备，一些汽车音响发烧友将大功率放大器和电子网络器安置在轿车行李箱内，将超低音大口径喇叭和其它高档型号喇叭分别嵌在后窗下围板和车门板上，使用独立的直流电源，功率输出可以达到达很高的瓦数，音色很优美，高低有错，把车厢内狭小的空间变成了令人愉快的音乐欣赏室，给人一种很美的享受。然而，汽车的运行环境是十分恶劣的，振动、高温、噪音、电磁波等都所以，国际上就产生了尺寸为178毫米×50毫米×153毫米（长×宽×深）。有些比较高级的汽车音响主机带有多碟CD音响等装置，安装孔尺寸为178毫米×100毫米×153毫米，又称为2倍DIN尺寸，多见日本机。而有个别品牌的轿车其音响主机属于非标尺寸，只能指定安装某种型号的汽车音响。所以购置汽车音响，一定要注意音响主机尺寸与仪表板上安装孔尺寸是否适配。

汽车音响的安装除了仪表板安装孔尺寸外，更重要的是整个音响系统的安装，尤其是喇叭和机件的安装技术。因为一辆轿车的音响优劣，不但与音响本身的质量有关系，还与音响的安装技术有直接关系。因为汽车音响技术要注意的地方有四点，一个是安装尺寸和安装技术，一个是音响本身的避震技术，一个是音质的处理技术，一个是抗干扰技术。汽车的振动比较大，音响系统的安装技术要追求高稳定性和高可靠性。因此汽车音响具有一些别的特点才行：我们发现汽车磁带放音部分多采用横向放置方式的，上下卡紧就可以保证稳定放音了；有些还采用优质的高档的磁头，令音质与耐久性都有保障；CD部分采用多级减振方法，这使线路板上的元件焊接的牢靠。

现在的汽车音响音质处理已经朝数码技术方向发展。高级汽车音响带有DAT数码音响、DSP（数码信号处理器）、MP3功能等，形成了数字化、逻辑化。汽车音响的音质优劣除了主机配置外，还有喇叭的质量也起到非常重要的因素，，某些人对一些汽车音响要求比较高，有时喇叭要占到总投资的一半以上。因为制造优质的喇叭需要复杂的技术，价格很贵但其产生的高、低音效果往往是普通喇叭无法达到的。所以，轿车音响的喇叭一般是比较讲究的，尤其是多路分频喇叭更是如此。

轿车车厢空间非常的有限，汽车音响喇叭是不可能像家庭大音箱那么大的，所以这就需要因地制宜地利用仪表台、车门、后围隔板等部件与喇叭有机地结合起来，形成一种像音箱的构造原理，最大限度消除声波的相互叠加共振现象。当然，喇叭的安装位置往往影响着汽车音响的音质效果，同样会干扰车内某些电子设备的正常工作，因此轿车专用的音响设备不论从设计还是工艺制造方面的要求都要比我们家用音响严格的多，而且价格不菲，从这方面来讲，高性能的轿车音响实际上是音响中的顶级品。于是音响成为现代轿车档次衡量的重要标准之一，这已是人们公认的一个事实。因此，汽车音响技术也就成为广大汽车消费者和爱好者关注的内容。

我们所看到的轿车上的音响绝大多数是安装在仪表板或副仪表板位置上的，而这些仪表板内的空间比一个通用的安装孔标准尺寸，称为DIN（德国工业标准）尺寸。标准的DIN较狭窄，汽车音响主机的体积因此要受到限制，对喇叭在不同的安装位置就会产生不同的效果，因此比较高级的轿车音响喇叭的安装位置要经过设计师的种种测试后才能确定下来的。

3.汽车音响产生干扰的来源

汽车音响是处在一个很复杂的环境当中的，它随时受到自然现象和汽车内部本身的干扰，例如：汽车发动机点火装置和各种用电电器的电磁干扰，尤其是车上所有电器都用一个蓄电池，更会通过电源线及其它线路对音响产生干扰，汽车内部的干扰的最主要的干扰。

在音响电路中，在开关或者继电器接通或者关断时，流到用电部件的电流在触电之间会产生火花，所以多产生了一个不想要的小电压加在连接开关或继电器触电的导线上，这又使导线产生了干扰。其他可能产生干扰的来源有交流发电机的交流电压、由发动机ECU（电子控制单元）产生的脉冲电流等。这些干扰对汽车音响有不利影响，使其汽车音响在使用过程中会产生多种噪音影响音质，严重时甚至无法收听。

通过分析整个电路，干扰可以从以下途径侵入汽车音响系统：①电源(通过主机和功放电源线进入系统)；②通过地线的电流(包括天线、主机和功放底线等)；③受其他电线束的感应(通过天线接收及线束感应进入系统)；④用电器的干扰(如喇叭、电动机等)。

4.汽车音响系统抗干扰措施

4.1 汽车音响系统电路中排除干扰的一般方法

根据干扰来源与途径，我们可以从几个方面着手来排除。

1）加接电阻隔离法。例如，汽车点火系统产生的电火花干扰波很宽，加上离音响系统又非常近，所以这种干扰强度很大，使扬声器发出一连串的滴滴声，这种令人讨厌滴滴声随发动机转动的快慢而跟着变化。为了消除和减弱这种干扰，可在点火线圈与配电器之间的高压线上串接一个相应大小的抑制干扰的隔离电阻，电阻阻值越大，对干扰的抑制越好。但是电阻过大，会影响发动机的工作，所以电阻阻值应该以不影响发动机的正常工作为宜。

2）加接电容旁路法。例如，发动机整流子产生的火花干扰会产生又尖又高的噪声，其音调高低随发动机的转速改变而改变。为消除发动机产生的干扰，我们可在发动机的蓄电池端与发动机外壳之间加接一个固定电容。

3）加接电感法。用一个电阻、一个电感线圈和三个电容器组成一个综合消除干扰的电路，把这个综合电路接在汽车音响的电源进线上，可消除不同成分的干扰信号。

4.2 抗干扰的具体措施

4.2.1 防止点火系统产生电干扰的措施

一些高压在火花塞的电极之间产生火花放电，此时，火花放电也会在分电器与在点火线圈的次级线圈中产生的高压经过分电器和高压线后会传送到火花塞，这转子的电极之间发生，这些火花放电在高压线上产生极强的干扰。另外，干扰会流过点火线圈的初级线圈电路时也产生干扰，这一干扰传播到发动机盖，在从那里进入收放机天线。

为了减少这类干扰的产生，可采取一些措施：

1)采用电阻电线或线绕电线作为高压线的芯线，将电流的干扰分量转化为热能。

2)在分电器转子电极末端熔镀一层氯化铜或者氧化铝。

3)在火花塞的中心电极内插入电阻器，以预制干扰。

4)在点火线圈初级线圈的电路正极一侧连接一个电容器，这个电容器使初级线圈内产生的电流干扰流到接地。

5)将发动机盖和发动机接地。由于火花塞电极之间产生的火花很强，即使采用上述措施，点火系统产生的干扰不可能完全消除，可采用导电缘胶制造的发动机盖软垫，将发动机盖与车身形成电路连接，传至发动机盖的电干扰经过这一连接流至车身。当火花塞的接地（发动机和变速箱）一侧也产生干扰时，可用导线将汽缸盖、气缸盖罩、汽缸体、变速箱与车身连接。

4.2.2 防止充电系统产生电干扰的措施

1)交流发动机。交流发动机的输出由二极管整流后，将三相交流电变为直流电，但一小部分交流波仍包含在从端子输出的电流中。这个交流波作为电干扰会进入汽车音响的电源线，对音响系统造成不利影响。另外，有时干扰也由端子的输出线产生，再经收音机天线进入收音机。

为了使这个交流波流入接地，可以在交流发动机的两端子之间安装一个电容器，如果这个电容器的电容足，也可在交流发动外面加上一个电容器。

2)电压调节器。触电型电压调节器的移动触点PL有接通和断开的作用，使带有干扰的电流从电压调节器的端子和端子下流出。为了使这一干扰流到接地，可在端子与接地之间连接一个电容器。

4.2.3 防止喇叭产生电干扰的措施

1)对没有继电器电喇叭的干扰，排除方法主要有以下几种：①在其中一个喇叭的端子上对地并接一个电容器；②在其中一个喇叭的端子上先串联一个电感，然后对地接一个电容器；③在方向盘与喇叭按钮触电之间并联一个电容器，或在触电两端分别对地各并联一个电容器。

2)对有继电器电喇叭产生的噪音的排除方法：①在继电器触电两端并联一个电容器，或者在触点两端分别对地各接一个电容器；②在喇叭端子一端对地并联一个电容器。

4.2.4 防止电动机产生电干扰的措施

对电动机产生的干扰，可在电动机两端并联电容来消除碳刷带来的火花干扰。刮水器电动机工作时，电动机电刷产生电干扰，使刮水器电动机的高速导线和低速导线都产生干扰。可在这个电路中安装电容器。

4.2.5 防止转向信号闪光灯产生干扰的措施

转向信号灯工作时，因为灯内的继电器触电反复通断，使继电器触电和线圈产生电干扰。所以在两端子之间连接一个电容器，可使干扰分量流至接地。

4.2.6 对线材类干扰的预制

1)天线电线。为了防止干扰经天线电线进入，天线电线采用屏蔽线，在天线侧和收音机侧都接地，这样干扰被屏蔽线截住，导入车身接地。

2)扬声器导线。一般情况下，汽车后扬声器的导线靠近燃油表、电子控制汽油喷射的导线，容易受到这些导线传播的影响。扬声器导线应该采用胶合线，可减少来自其它到导线的干扰

3)电源线。为有效消除电源线产生的干扰，应该应使信号线远离电源线，与电源线分别安装在车身两侧，这样可减少干扰。

5.汽车音响布线设计

由于汽车在行驶中会产生各种频率的干扰，对汽车音响系统的听音环境产生不利的影响，因此对汽车音响系统的安装提出了更高的要求。

5.1 汽车音响配线的选择

汽车音响线材的电阻越小，线材所消耗的功率就越小，系统的效率越高。即使线材很粗，由于喇叭本身的原因也会有一定的功率损失，所以整个系统的效率不会达到100%，因此我们选线材时要选择阻尼小的。

5.2 音频信号线的布线

音频信号线越长，越容易受到车内各种不同信号的干扰。如果不能缩短音频信号线的长度，超长的部分要折叠起来，而不是卷起。音频信号线的布线要离开行车电脑模块电路和功放的电源至少20CM。如果布线太近，音频信号会收到干扰。最好将音频信号线和电源线分开布在驾驶座和副驾驶座两侧。音频信号线接头处还要用绝缘胶带或热缩管缠紧以保证绝缘。

5.3 电源线的布置

汽车所选用的电源线的电流容量值要能承受各用电器的功放总值。如果采用低于标准的线材作电源线，会产生交流噪音并且严重破坏音质，电源线可能会发热而燃烧。当用一根电源线分开给多个功放供电时，从分开点到各个功放布线的长度应该尽量相同。当电源线桥接时，各个功放之间将出现电位差，这个电位差会导致交流噪声，从而严重破坏音质，所以电源线直接给主机供电的话，会减少噪声，能提高音质。

车子在行驶过程中蓄电池占有赃物接头也会松紧。如果电源线接头很脏或没有拧紧，接头处就会接触不良，则有阻流电阻的存在，会导致交流噪声的产生，从而严重影响音质，应该用砂纸和细搓清处接头的污物，同时擦上一些黄油。在汽车动力系统内布线时，也要避免在发动机和点火装置附近布线，发动机噪声和点火噪音会辐射入到电源线中。