汽车扬声器异音问题排查及设计改进

2018-03-29陈兴，刘聪

汽车电器 2018年3期

陈兴，刘聪

（一汽技术中心乘用车电子电气开发部，吉林长春 130011）

1 故障现象

某自主车型在发动机起动状态下，音响主机开启并将音量调至静音，在无外部干扰源的情况下（如信号塔、高压线、接打手机等）踩下油门踏板使转速上升，此时可从左右前门高音扬声器处听到类似“吹哨”的高频异音，此声音与音响主机静音情况下，扬声器本体的噪声不同，且随发动机转速上升而增大。用户认为此声音严重影响听感，抱怨非常强烈。

2 故障排查

笔者接手该问题后，一时间无处下手，但可初步判断是整车高音扬声器受电磁干扰导致，应首先确认干扰源位置。

2.1 确认干扰源位置

1）调查同款车型的其他车辆，在不同时间、地点，只要发动机起动、音响主机静音的情况下踩油门均可在高音扬声器听到类似异音。由此可排除个体车辆受外界干扰导致的该异音，干扰源应来自车辆自身。

2）选取异音较大的整车，在EMC试验室内进行整车辐射发射及传导发射检测后，锁定干扰扬声器的干扰源为发电机，这与异音随发动机转速上升而增大的特性相符，而通过优化发电机自身降低干扰信号发射的可能性非常小，只能通过外部手段将该干扰信号衰减过滤掉。

2.2 确认受干扰位置

对该车辆的音响娱乐系统进行全面分析。为提高音频播放品质，该车音响主机内部采用数字音频传输方案，并且采用专门的音频DSP处理器处理系统音频。经DSP处理后的音频输出与功率放大器相连，由功率放大器对音频信号进行处理与放大后，输送给高音扬声器，如图1所示。

图1 整车音响系统连接

1）根据系统工作情况，可能的受干扰位置有:①干扰信号被天线、AUX线或USB线接收到之后发给音响主机，通过音频线使扬声器产生异音；②干扰信号通过电源线传导到音响主机或功率放大器，产生异音；③干扰信号通过空间直接干扰音响主机至功率放大器的音频线或功率放大器至高音扬声器的音频线，产生异音。

2）采用排除法，确定受干扰位置。①将音响主机背部面板上的天线插头、AUX线插头及USB线插头拔除（图2），噪声依旧，排除这3种线束窜入干扰信号的可能；②保持上一步状态，将音响主机及功率放大器原车电源线断开，采用外部12 V电源供电（图3），噪声依旧，排除电源线传导干扰信号的可能；③保持上两步的状态，将音响主机至功率放大器的音频线断开（图4），噪声立即消失，至此可锁定干扰信号窜入的位置为音响主机至功率放大器的音频线。

图2 拔除天线、AUX及USB线束插头

图3 去除原车电源，使用外部纯净电源

图4 去除音响主机至功放音频线

3 原因分析

经实车排查，锁定干扰信号的串入位置，针对该回路进行详细分析。该车音响单元至功率放大器的音频线使用的是屏蔽效果较好的三芯屏蔽线，如图5所示。

其中1根黑色的是屏蔽线，另2根是音频传输线，此3根导线缠绕在一起，外面包裹单层聚酯铝箔作为屏蔽层，黑色的屏蔽线与铝箔屏蔽层导通将外部干扰信号导出，如图6所示。

图5 三芯屏蔽线

图6 三芯屏蔽线结构示意

屏蔽布线系统源于欧洲，它是在普通非屏蔽布线系统的外面加上金属屏蔽层，利用金属屏蔽层的反射、吸收及趋肤效应（所谓趋肤效应是指电流在导体截面的分布随频率的升高而趋于导体表面分布，频率越高，趋肤深度越小，即频率越高，电磁波的穿透能力越弱），实现防止电磁干扰及电磁辐射的功能，屏蔽系统综合利用了双绞线的平衡原理及屏蔽层的屏蔽作用，因而具有非常好的电磁兼容（EMC）特性。通常屏蔽线的接法为屏蔽线一端搭铁，另一端悬空，也有两端同时搭铁的情况，但信号失真会增大。

本文所排查的有异常噪声的车辆共有4路音频传输线路，均采用三芯屏蔽线连接，其屏蔽线的连接及搭铁方式如图7所示。

图7 原车屏蔽线搭铁方式

由于该车音响主机和功率放大器布置位置的限制，4路屏蔽线必须分布在2根线束上（仪表线束和车身线束），中间不可避免地需要有对接，而为了减少占用对接连接器的孔位，在对接处将4路屏蔽线合并为1根导线，在同一对接连接器内还分布有功率放大器的电源线等电流较大的电源回路，干扰信号很容易在对接处串入音频回路。与此同时屏蔽线搭铁通过音响主机内部PCB板回路后再搭铁，这样的搭铁效果相当于没有搭铁。

综合以上，可以明确该车高音喇叭的异常噪声的产生原因，发电机产生的异常干扰信号通过对接附近的大电流导线回路串入三芯屏蔽线，而屏蔽线由于没有有效搭铁，对该干扰信号缺少抗扰性能，最终产生异音。