一種9揚聲器的汽車音響系統設計

摘 要：本文提出一種9揚聲器的汽車音響設計方案，通過合理選擇各個揚聲器的尺寸規格、性能參數，并且針對各個揚聲器的特點提出具體安裝布置要求。采用具有DSP芯片的數字功放模塊，通過實車調音，以使整車音響頻響曲線均衡，聲場位于儀表臺中間上方位置，以達到重現音樂現場的聽覺感受。

關鍵詞：汽車音響 揚聲器 功放

A Design of a 9-speaker Car Audio System

Luo Xiao

Abstract：This paper proposes a 9-speaker car audio design scheme， through reasonable selection of the size and performance parameters of each speaker， and puts forward specific installation and layout requirements for the characteristics of each speaker. The digital power amplifier module with DSP chip is adopted， and the real vehicle is tuned to balance the frequency response curve of the vehicle's audio. The sound field is located in the upper middle of the instrument panel， so as to reproduce the auditory experience of the music scene.

Key words：car audio， speaker， amplifier

1 前言

汽車音響發展歷程已有幾十年的歷史，最早的功能是給車內乘客收聽無線廣播用的，隨著揚聲器和電子技術的發展，逐漸出現了高音揚聲器、低音揚聲器、中音揚聲器、全頻揚聲器、重低音揚聲器等不同種類的揚聲器，功放模塊也由電子管功放、三極管功放、場效應管功放等多種類型組成，根據不同的工作原理，又分為A類、B類、AB類、D類等四種。隨著人們對汽車音響的要求越來越高，汽車內安裝的揚聲器數量也不斷增加，有2個、4個、6個、9個、10個、12個、15個、22個等不同數量的揚聲器音響系統。揚聲器數量的增多，各個揚聲器獨立工作，會導致整車音響音質混亂，使用內置DSP芯片的數字功放可以解決車內聲音混響嚴重、聲場低下問題。

2 音響系統架構

本音響系統由4個高音揚聲器、4個低音揚聲器、1個重低音揚聲器和1個功放模塊組成，2個高音揚聲器布置在左右三角飾板，2個高音揚聲器布置在左右中門內開手柄前端，4個低音揚聲器布置在前后左右四個車門地圖袋前方附近，重低音揚聲器布置在備胎輪轂內部，功放模塊布置在行李廂右后側的地板上[1]。具體見圖1所示。

3 音響系統電氣原理

功放模塊接收音響主機輸出的4路音頻信號，經過內部的DSP芯片處理之后，通過內部的芯片輸出6路經過功率放大的音頻信號，驅動所連接的9個揚聲器播放聲音，同時輸出2路音頻信號反饋給主機。主機通過AMP_ACC和靜音兩根信號線控制功放模塊，控制功放模塊的開機/關機、靜音/非靜音狀態的切換。音響系統原理見圖2所示。

4 各個零件的參數設計

各個揚聲器性能參數需要滿足人耳正常聽音的全部頻率范圍，即20—20KHz[2]。由于揚聲器自身的結構特點和工作原理，單個揚聲器無法滿足全頻率的發聲范圍，所以需要使用不同頻率特性的揚聲器來負責不同聲音頻率的發聲。出于汽車安裝空間結構和大批量生產成本考慮，選擇三種不同類型的揚聲器，分別是高音揚聲器、低音揚聲器、重低音揚聲器，頻率范圍分別為30-200Hz、80-3150Hz、3150-20000Hz。功放模塊為4通道模擬輸入、8通道模擬輸出的D類數字功放，內置DSP芯片，可以通過音效軟件算法實現最佳的音效。各個揚聲器和功放模塊的規格參數如表1所示。

5 安裝布置

5.1 功放模塊布置

功放模塊布置在第二排右側座椅底下的后部下車體總成上，利用座椅與工具盒之間的空隙給功放散熱。地板上設計一個帶焊接螺母的安裝支架，和座椅安裝腳的兩個焊接螺母進行固定，安裝支架同時作為功放的電源接地點。

5.2 高音揚聲器布置

前門高音揚聲器布置左右前門三角飾板上，后門高音揚聲器布置在左右后門內開手柄總成上，基本滿足上述布置要求。網罩的開孔區域面積基本等于高音揚聲器紙盆的面積，保證聲音能最大限度地傳播出去。

5.3 低音揚聲器

低音揚聲器安裝在前后左右側門內板上，門裝飾板上設計導音筒和擁有開孔結構的網罩，并且要滿足空間距離要求。網罩的開孔區域面積基本等于低音揚聲器紙盆的面積，保證聲音能最大限度地傳播出去，低音揚聲器安裝支撐面為平面。

5.4 重低音揚聲器

重低音揚聲器安裝在備胎總成里面，利用備胎輪轂的圓形空間設計重低音揚聲器箱體，固定方式為利用備胎固定螺栓螺母固定，同時對于覆蓋在其上的后備箱地毯起到很好的支撐作用。設計上比較簡單實用。

6 調音

調音的過程是測試整車頻響曲線，調整功放模塊各個通道的音頻信號輸出，再次測試整車頻響曲線的循環過程。整車頻響曲線測試是在相對安靜的空間內，利用主機播放粉紅噪聲，通過功放模塊驅動各個揚聲器發聲，把全指向電容式麥克風放置在車內聽音者的耳朵位置，采集聲音的聲壓級得出的頻響曲線。分別測試前、后、左、右四個乘員的位置。調整功放模塊各個通道的音頻信號輸出具體為：調整20-20KHz范圍內的增益、延時、相位、響度，直到整車頻響曲線低中高頻段比較均衡。

7 主觀試聽

主觀試聽是在調音工作完成后，通過播放特定的試音曲目，對整車音響的低中高音效果、聲場定位、人聲效果進行主觀評價，一般要求試聽員有較高音響主觀評價素養。推薦試音曲目為《加州旅館》、《渡口》、《甜蜜蜜》等。評價項目如表2所示。

8 總結

本文設計一款9揚聲器的汽車音響系統，通過合理安裝布置揚聲器，以及整車調音后獲得較好的音質效果，能在零件成本和音質性能之間達到比較好的平衡，也能滿足一般用戶對于汽車音響的品質追求，對于此類汽車音響系統的設計開發具有一定的指導意義。

參考文獻：

[1]韓靜，姬圓，王蕾.汽車音響的設計與安裝[C].河南省汽車工程學會第六屆科研學術研討會 論文集，2009.11.

[2]王鑫，吳帆，李洋紅琳.審聽訓練與音質主觀評價.中國傳媒大學出版社，2016：10-13.

作者簡介

羅逍：（1988.09—），男，廣西玉林人，本科，工程師。主要研究方向：汽車音響系統。