現代汽車音響抗干擾技術的研究

百色職業學院 馬振鋒

現代汽車音響抗干擾技術的研究

百色職業學院 馬振鋒

在一些汽車工程中，由于音響質量低劣，導致使用過程中出伴有噪音，本文將簡單闡述汽車音響的基本概念和組成以及出現噪聲現象的主要原因，并提一些設計和應對措施。

汽車；音響；防止干擾方法

1.引言

汽車音響最基本的條件就是——有回放聲音的功能。音響系統中，至少要包含提出的下列幾點，才有資格稱為音響，這一點任何音響系統皆然，汽車音響亦不例外。什么叫汽車音響？從汽車音響制造和設計來講首先是一門科學，從另外一個角度來講又是一門藝術，從科學角度講在汽車音響里面融入現在很多學問，比如電聲學、機械與振動方面的，建筑聲學、音樂心理學、聲學、工業設計學等等。現在的汽車音響應該說是科學和藝術的一門結晶。當我們從馬路邊走過的時候一輛汽車開者動聽音響從我們身邊經過那時會吸引很多人的眼球過去，人們對這個有很多愛好心，這就是我們能見到的汽車音響。從文字理解，我理解首先是一個個性化東西，任何一輛車的音響是不同的，從比較夸張角度來講都是非常酷的，這就是100多年以來，自愛迪生發明留聲機以來，電子技術和汽車技術很好的融合。

2.汽車音響的歷史及簡要設備介紹

雖然音響設備對于轎車來講，只是一種輔助性設備，對車子的運行性能沒有影響。但隨著人們對享受的要求越來越高，汽車制造商也日益重視起轎車的音響設備，并將它做為評價轎車舒適性的依據之一。轎車音響的發展史也是電子技術的發展史，它是隨著電子技術的發展而與時俱進的，所以電子技術的每項重大的技術進步都推動著轎車音響的發展。據集料記載，早在1923年美國首先出現了裝配有無線電收音機的轎車，隨后許多轎車也都步其后塵，在儀表板總成上安裝了無線電收音機。那時候的車用無線電收音機都是用電子管的，直到50年代出現了半導體技術后，轎車收音機出現了技術改變，用半導體管逐步取替了電子管，這提高了轎車收音機的壽命。到70年代初，產生了卡式收錄，一種可播放卡式錄音帶的車用收放兩用機出現在轎車上，以此同時機芯開始應用集成電路。直至80年代末，一般轎車的音響都以一個卡式收放兩用機與一對揚聲器為基礎組合，揚聲器分左右兩路聲道，有的安裝在儀表板總成的兩側，有的安裝在車門，有的安裝后座的后方，收放兩用機輸出功率大概在20瓦左右。

今天，轎車音響進入了一個新的里程，都向大功率多路輸出、多喇叭環回音響、多喋式鐳射CD等方向發展。世界的音響制造商也將轎車音響作為一個專門的工業部門，針對于轎車的特殊環境以及考慮到車廂的音響效果，采用高新技術來制造轎車音響設備，其播送的音響效果完全能與我們所用的家用音響相媲美。比如：日本凌志LS400型轎車的AM/FM音響系統就有5個放大器，配有7個分頻喇叭，包括2個拱形高頻喇叭，4個寬頻帶喇叭和一個后裝式8寸低頻喇叭，使整個車廂里充滿立體音的感受。

現在，市面上有各種供轎車專用的高級音響設備，一些汽車音響發燒友將大功率放大器和電子網絡器安置在轎車行李箱內，將超低音大口徑喇叭和其它高檔型號喇叭分別嵌在后窗下圍板和車門板上，使用獨立的直流電源，功率輸出可以達到達很高的瓦數，音色很優美，高低有錯，把車廂內狹小的空間變成了令人愉快的音樂欣賞室，給人一種很美的享受。然而，汽車的運行環境是十分惡劣的，振動、高溫、噪音、電磁波等都所以，國際上就產生了尺寸為178毫米×50毫米×153毫米（長×寬×深）。有些比較高級的汽車音響主機帶有多碟CD音響等裝置，安裝孔尺寸為178毫米×100毫米×153毫米，又稱為2倍DIN尺寸，多見日本機。而有個別品牌的轎車其音響主機屬于非標尺寸，只能指定安裝某種型號的汽車音響。所以購置汽車音響，一定要注意音響主機尺寸與儀表板上安裝孔尺寸是否適配。

汽車音響的安裝除了儀表板安裝孔尺寸外，更重要的是整個音響系統的安裝，尤其是喇叭和機件的安裝技術。因為一輛轎車的音響優劣，不但與音響本身的質量有關系，還與音響的安裝技術有直接關系。因為汽車音響技術要注意的地方有四點，一個是安裝尺寸和安裝技術，一個是音響本身的避震技術，一個是音質的處理技術，一個是抗干擾技術。汽車的振動比較大，音響系統的安裝技術要追求高穩定性和高可靠性。因此汽車音響具有一些別的特點才行：我們發現汽車磁帶放音部分多采用橫向放置方式的，上下卡緊就可以保證穩定放音了；有些還采用優質的高檔的磁頭，令音質與耐久性都有保障；CD部分采用多級減振方法，這使線路板上的元件焊接的牢靠。

現在的汽車音響音質處理已經朝數碼技術方向發展。高級汽車音響帶有DAT數碼音響、DSP（數碼信號處理器）、MP3功能等，形成了數字化、邏輯化。汽車音響的音質優劣除了主機配置外，還有喇叭的質量也起到非常重要的因素，，某些人對一些汽車音響要求比較高，有時喇叭要占到總投資的一半以上。因為制造優質的喇叭需要復雜的技術，價格很貴但其產生的高、低音效果往往是普通喇叭無法達到的。所以，轎車音響的喇叭一般是比較講究的，尤其是多路分頻喇叭更是如此。

轎車車廂空間非常的有限，汽車音響喇叭是不可能像家庭大音箱那么大的，所以這就需要因地制宜地利用儀表臺、車門、后圍隔板等部件與喇叭有機地結合起來，形成一種像音箱的構造原理，最大限度消除聲波的相互疊加共振現象。當然，喇叭的安裝位置往往影響著汽車音響的音質效果，同樣會干擾車內某些電子設備的正常工作，因此轎車專用的音響設備不論從設計還是工藝制造方面的要求都要比我們家用音響嚴格的多，而且價格不菲，從這方面來講，高性能的轎車音響實際上是音響中的頂級品。于是音響成為現代轎車檔次衡量的重要標準之一，這已是人們公認的一個事實。因此，汽車音響技術也就成為廣大汽車消費者和愛好者關注的內容。

我們所看到的轎車上的音響絕大多數是安裝在儀表板或副儀表板位置上的，而這些儀表板內的空間比一個通用的安裝孔標準尺寸，稱為DIN（德國工業標準）尺寸。標準的DIN較狹窄，汽車音響主機的體積因此要受到限制，對喇叭在不同的安裝位置就會產生不同的效果，因此比較高級的轎車音響喇叭的安裝位置要經過設計師的種種測試后才能確定下來的。

3.汽車音響產生干擾的來源

汽車音響是處在一個很復雜的環境當中的，它隨時受到自然現象和汽車內部本身的干擾，例如：汽車發動機點火裝置和各種用電電器的電磁干擾，尤其是車上所有電器都用一個蓄電池，更會通過電源線及其它線路對音響產生干擾，汽車內部的干擾的最主要的干擾。

在音響電路中，在開關或者繼電器接通或者關斷時，流到用電部件的電流在觸電之間會產生火花，所以多產生了一個不想要的小電壓加在連接開關或繼電器觸電的導線上，這又使導線產生了干擾。其他可能產生干擾的來源有交流發電機的交流電壓、由發動機ECU（電子控制單元）產生的脈沖電流等。這些干擾對汽車音響有不利影響，使其汽車音響在使用過程中會產生多種噪音影響音質，嚴重時甚至無法收聽。

通過分析整個電路，干擾可以從以下途徑侵入汽車音響系統：①電源(通過主機和功放電源線進入系統)；②通過地線的電流(包括天線、主機和功放底線等)；③受其他電線束的感應(通過天線接收及線束感應進入系統)；④用電器的干擾(如喇叭、電動機等)。

4.汽車音響系統抗干擾措施

4.1 汽車音響系統電路中排除干擾的一般方法

根據干擾來源與途徑，我們可以從幾個方面著手來排除。

1）加接電阻隔離法。例如，汽車點火系統產生的電火花干擾波很寬，加上離音響系統又非常近，所以這種干擾強度很大，使揚聲器發出一連串的滴滴聲，這種令人討厭滴滴聲隨發動機轉動的快慢而跟著變化。為了消除和減弱這種干擾，可在點火線圈與配電器之間的高壓線上串接一個相應大小的抑制干擾的隔離電阻，電阻阻值越大，對干擾的抑制越好。但是電阻過大，會影響發動機的工作，所以電阻阻值應該以不影響發動機的正常工作為宜。

2）加接電容旁路法。例如，發動機整流子產生的火花干擾會產生又尖又高的噪聲，其音調高低隨發動機的轉速改變而改變。為消除發動機產生的干擾，我們可在發動機的蓄電池端與發動機外殼之間加接一個固定電容。

3）加接電感法。用一個電阻、一個電感線圈和三個電容器組成一個綜合消除干擾的電路，把這個綜合電路接在汽車音響的電源進線上，可消除不同成分的干擾信號。

4.2 抗干擾的具體措施

4.2.1 防止點火系統產生電干擾的措施

一些高壓在火花塞的電極之間產生火花放電，此時，火花放電也會在分電器與在點火線圈的次級線圈中產生的高壓經過分電器和高壓線后會傳送到火花塞，這轉子的電極之間發生，這些火花放電在高壓線上產生極強的干擾。另外，干擾會流過點火線圈的初級線圈電路時也產生干擾，這一干擾傳播到發動機蓋，在從那里進入收放機天線。

為了減少這類干擾的產生，可采取一些措施：

1)采用電阻電線或線繞電線作為高壓線的芯線，將電流的干擾分量轉化為熱能。

2)在分電器轉子電極末端熔鍍一層氯化銅或者氧化鋁。

3)在火花塞的中心電極內插入電阻器，以預制干擾。

4)在點火線圈初級線圈的電路正極一側連接一個電容器，這個電容器使初級線圈內產生的電流干擾流到接地。

5)將發動機蓋和發動機接地。由于火花塞電極之間產生的火花很強，即使采用上述措施，點火系統產生的干擾不可能完全消除，可采用導電緣膠制造的發動機蓋軟墊，將發動機蓋與車身形成電路連接，傳至發動機蓋的電干擾經過這一連接流至車身。當火花塞的接地（發動機和變速箱）一側也產生干擾時，可用導線將汽缸蓋、氣缸蓋罩、汽缸體、變速箱與車身連接。

4.2.2 防止充電系統產生電干擾的措施

1)交流發動機。交流發動機的輸出由二極管整流后，將三相交流電變為直流電，但一小部分交流波仍包含在從端子輸出的電流中。這個交流波作為電干擾會進入汽車音響的電源線，對音響系統造成不利影響。另外，有時干擾也由端子的輸出線產生，再經收音機天線進入收音機。

為了使這個交流波流入接地，可以在交流發動機的兩端子之間安裝一個電容器，如果這個電容器的電容足，也可在交流發動外面加上一個電容器。

2)電壓調節器。觸電型電壓調節器的移動觸點PL有接通和斷開的作用，使帶有干擾的電流從電壓調節器的端子和端子下流出。為了使這一干擾流到接地，可在端子與接地之間連接一個電容器。

4.2.3 防止喇叭產生電干擾的措施

1)對沒有繼電器電喇叭的干擾，排除方法主要有以下幾種：①在其中一個喇叭的端子上對地并接一個電容器；②在其中一個喇叭的端子上先串聯一個電感，然后對地接一個電容器；③在方向盤與喇叭按鈕觸電之間并聯一個電容器，或在觸電兩端分別對地各并聯一個電容器。

2)對有繼電器電喇叭產生的噪音的排除方法：①在繼電器觸電兩端并聯一個電容器，或者在觸點兩端分別對地各接一個電容器；②在喇叭端子一端對地并聯一個電容器。

4.2.4 防止電動機產生電干擾的措施

對電動機產生的干擾，可在電動機兩端并聯電容來消除碳刷帶來的火花干擾。刮水器電動機工作時，電動機電刷產生電干擾，使刮水器電動機的高速導線和低速導線都產生干擾。可在這個電路中安裝電容器。

4.2.5 防止轉向信號閃光燈產生干擾的措施

轉向信號燈工作時，因為燈內的繼電器觸電反復通斷，使繼電器觸電和線圈產生電干擾。所以在兩端子之間連接一個電容器，可使干擾分量流至接地。

4.2.6 對線材類干擾的預制

1)天線電線。為了防止干擾經天線電線進入，天線電線采用屏蔽線，在天線側和收音機側都接地，這樣干擾被屏蔽線截住，導入車身接地。

2)揚聲器導線。一般情況下，汽車后揚聲器的導線靠近燃油表、電子控制汽油噴射的導線，容易受到這些導線傳播的影響。揚聲器導線應該采用膠合線，可減少來自其它到導線的干擾

3)電源線。為有效消除電源線產生的干擾，應該應使信號線遠離電源線，與電源線分別安裝在車身兩側，這樣可減少干擾。

5.汽車音響布線設計

由于汽車在行駛中會產生各種頻率的干擾，對汽車音響系統的聽音環境產生不利的影響，因此對汽車音響系統的安裝提出了更高的要求。

5.1 汽車音響配線的選擇

汽車音響線材的電阻越小，線材所消耗的功率就越小，系統的效率越高。即使線材很粗，由于喇叭本身的原因也會有一定的功率損失，所以整個系統的效率不會達到100%，因此我們選線材時要選擇阻尼小的。

5.2 音頻信號線的布線

音頻信號線越長，越容易受到車內各種不同信號的干擾。如果不能縮短音頻信號線的長度，超長的部分要折疊起來，而不是卷起。音頻信號線的布線要離開行車電腦模塊電路和功放的電源至少20CM。如果布線太近，音頻信號會收到干擾。最好將音頻信號線和電源線分開布在駕駛座和副駕駛座兩側。音頻信號線接頭處還要用絕緣膠帶或熱縮管纏緊以保證絕緣。

5.3 電源線的布置

汽車所選用的電源線的電流容量值要能承受各用電器的功放總值。如果采用低于標準的線材作電源線，會產生交流噪音并且嚴重破壞音質，電源線可能會發熱而燃燒。當用一根電源線分開給多個功放供電時，從分開點到各個功放布線的長度應該盡量相同。當電源線橋接時，各個功放之間將出現電位差，這個電位差會導致交流噪聲，從而嚴重破壞音質，所以電源線直接給主機供電的話，會減少噪聲，能提高音質。

車子在行駛過程中蓄電池占有贓物接頭也會松緊。如果電源線接頭很臟或沒有擰緊，接頭處就會接觸不良，則有阻流電阻的存在，會導致交流噪聲的產生，從而嚴重影響音質，應該用砂紙和細搓清處接頭的污物，同時擦上一些黃油。在汽車動力系統內布線時，也要避免在發動機和點火裝置附近布線，發動機噪聲和點火噪音會輻射入到電源線中。

5.4 接地的方法

將音響系統中各音響器材的接地集中于一點，如果不將它們集中一點接地，音響各組件之間存在的電位差會導致噪聲的產生。主機接地點不能靠近行車電腦的接地點，否則會產生電腦噪聲，汽車車內所布的線材和音頻線都也要加上汽車專用護套套管，這樣才能減少干擾。

6.結論

響由于使用環境的特殊性，使其設計有別于家用音響。人們在日常使用汽車音響時，由于不熟悉它的特性，除了一些預防措施外還有后期的保養，使其汽車音響不僅是汽車的一種附屬功能，更希望是生活及工作外的一種享受。隨著數字技術的進步，汽車將步入多媒體時代，汽車的防煩擾技術也將愈科學和完善。

[1]汽車音響[EB/OL]http://baike.baidu.com/view/1475643.

[2]陳吉彥.公路與氣運[J].維普資訊:公路與汽運刊期,2005年第4期:1671-2668(2005)04-0020-02.

[3]陳吉彥.公路與氣運[J].維普資訊:公路與汽運刊期,2005年5月第4期:1671-2668(2005):04-0020-02.

[4]潘行心,張明德.汽車功放音響設計[J].維普資訊:公路與汽運刊期,2008年第9月第9期:1003-2673(2008):09-134-02.

[5]潘行心,張明德.汽車功放音響設計[J].維普資訊:公路與汽運刊期,2008年第9月第9期:1003-2673(2008):09-134-02.

馬振鋒（1965—），男，廣西百色人，大學本科，工學學士，百色職業學院講師，高級技師，主要研究方向：汽車電氣設備技術。