汽車音響收音參數(shù)與實(shí)車評(píng)價(jià)測(cè)試分析

周 琴，陸云峰，李 川

（奇瑞汽車股份有限公司試驗(yàn)技術(shù)中心，安徽 蕪湖 241009）

眾所周知，車載電臺(tái)廣播已在消費(fèi)者的日常生活中確立自身的地位。據(jù)調(diào)查，收聽時(shí)間約為車輛行駛的60%。根據(jù)JD.Power調(diào)查結(jié)果顯示，客戶除了對(duì)音響主機(jī)的CD／DVD部分穩(wěn)定性不好，經(jīng)?？ǖ⒉蛔x碟有大量抱怨外，對(duì)其電臺(tái)收音效果也尤為不滿，該問(wèn)題不似CD／DVD是單純機(jī)芯問(wèn)題，其涉及的問(wèn)題點(diǎn)較多，除了把整車EMC（電磁兼容）做好，音響主機(jī)本身也應(yīng)做好相應(yīng)的收音雜音處理。本文一方面建立客觀測(cè)試與主觀感受關(guān)聯(lián)，另一方面著重通過(guò)對(duì)收音參數(shù)測(cè)試與相應(yīng)實(shí)車主觀評(píng)價(jià)測(cè)試的數(shù)據(jù)對(duì)比，來(lái)分析哪些收音參數(shù)對(duì)實(shí)車雜音起到至關(guān)重要的作用。

1 收音參數(shù)測(cè)試

1.1 參數(shù)的定義

一般收音參數(shù)分為聲音相關(guān)參數(shù)和雜音相關(guān)參數(shù):①聲音相關(guān)的參數(shù)有10%輸出功率、立體聲分離度、高音控制、低音控制、頻率響應(yīng)等；②雜音相關(guān)的參數(shù)有噪限靈敏度、信噪比、-3dB限幅靈敏度、調(diào)幅抑制、中頻抑制、鏡像抑制、雙信號(hào)選擇性、大信號(hào)干擾等。下面著重對(duì)雜音相關(guān)的定義進(jìn)行說(shuō)明。

1）信噪比 一定的輸入信號(hào)電平下，收音機(jī)輸出端的信號(hào)電壓與噪聲電壓之比，原理示意圖見圖1。其值越高表示收音機(jī)處理帶有噪聲的有用信號(hào)越強(qiáng)，但從經(jīng)驗(yàn)得知，如果實(shí)際車輛行駛中出現(xiàn)同頻干擾的情況，收音機(jī)則沒(méi)有處理的能力。

2）噪限靈敏度 當(dāng)收音機(jī)的信噪比為26dB時(shí)，輸出標(biāo)準(zhǔn)功率所需要的最小輸入信號(hào)電平，即為噪限靈敏度，原理示意圖見圖2。此參數(shù)是表示當(dāng)信號(hào)弱到一定程度時(shí)，仍然能保證收聽的能力，顯然，需要的電平越小，表示收音機(jī)處理弱信號(hào)的能力越強(qiáng)。該參數(shù)在各個(gè)音響廠家定義均不一致，目前所測(cè)試的結(jié)果一類是1dB左右，另一類結(jié)果是5dB左右。

3）中頻抑制、鏡像抑制、調(diào)幅抑制 調(diào)諧于某一頻率的收音機(jī)，當(dāng)加入等于中頻頻率、鏡像頻率、調(diào)幅信號(hào)時(shí)，產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)輸出功率所需要的信號(hào)電平與調(diào)諧頻率點(diǎn)的噪限靈敏度電平之差即為中頻、鏡像、調(diào)幅抑制，原理示意圖見圖3。其值自然越大越好，測(cè)試經(jīng)驗(yàn)來(lái)講，這幾個(gè)參數(shù)與工作頻點(diǎn)相差較遠(yuǎn)，對(duì)收音的影響微乎其微，目前的晶振、芯片等原材料技術(shù)已比較成熟，基本上都能滿足。

4）選擇性 收音機(jī)調(diào)諧回路的靜態(tài)諧振特性針對(duì)鄰近電臺(tái)信號(hào)的抑制能力，原理示意圖見圖4。值得一提的是 FM （調(diào)頻收臺(tái)）對(duì)100、200、300kHz附近的選擇性應(yīng)當(dāng)測(cè)試。該參數(shù)比較接近同頻干擾，并且在實(shí)際生活也是常見相鄰頻點(diǎn)串臺(tái)現(xiàn)象，該參數(shù)也應(yīng)重視。

5）大信號(hào)干擾 收音機(jī)對(duì)鄰近頻率大信號(hào)干擾抑制能力，以同時(shí)加上有效信號(hào) （調(diào)諧信號(hào)）和大信號(hào)干擾時(shí)收音機(jī)音頻的信噪比表示。顯然其值越大表示抗大強(qiáng)度的信號(hào)能力越強(qiáng)。這個(gè)參數(shù)主要考核整個(gè)電路設(shè)計(jì)的合理性。

1.2 測(cè)試方法分析

目前，音響行業(yè)對(duì)這些參數(shù)的測(cè)試方法基本上已成熟。但隨著電子測(cè)試技術(shù)的進(jìn)步，導(dǎo)航芯片、藍(lán)牙技術(shù)等集成到音響一體，其電路產(chǎn)生的輻射干擾就難免對(duì)收音模塊產(chǎn)生騷擾，于是，在測(cè)試時(shí)就需做出是否考慮它們的影響的決定。

一般音響參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)包括2種方式。一種是老式的:信號(hào)發(fā)生器→衰減器→主機(jī)→毫伏表或失真儀，此種方法已不能滿足聲學(xué)發(fā)展的需求，如信噪比、噪限靈敏度測(cè)試中加A計(jì)權(quán)的條件，以及調(diào)幅抑制加入400kHz和1000kHz帶通濾波器就不能滿足等。另一種是信號(hào)發(fā)生器→衰減器→主機(jī)→音頻分析儀。下面介紹幾個(gè)測(cè)試的條件設(shè)置，對(duì)測(cè)試結(jié)果有很大影響。

1）加匹配衰減器的原因:主要作用是使儀器與主機(jī)的阻抗匹配，對(duì)音響要求更高。

2）噪聲相關(guān)的參數(shù)如信噪比、噪限靈敏度加入A計(jì)權(quán)的原因:按常規(guī)，毫伏表測(cè)量方式很多時(shí)候會(huì)出現(xiàn)誤差，如某些信噪比測(cè)量指標(biāo)高的，實(shí)際聽起來(lái)噪聲比指標(biāo)低的放大器還要大。這是因?yàn)檫@種測(cè)量方法沒(méi)有考慮到人的耳朵對(duì)于不同頻率的聲音敏感是不同的，同樣多的噪聲，如果都是集中在幾百到幾千赫茲頻率，和集中在20 kHz以上是完全不同的效果，后者我們可能根本就察覺(jué)不到。因此，引入一個(gè) “權(quán)”的概念。這是一個(gè)統(tǒng)計(jì)學(xué)上的概念，它的核心思想是，在進(jìn)行統(tǒng)計(jì)的時(shí)候，應(yīng)該將有效的、有用的數(shù)據(jù)進(jìn)行保留，而無(wú)效和無(wú)用的數(shù)據(jù)應(yīng)該盡量排除，使得統(tǒng)計(jì)結(jié)果接近最準(zhǔn)確。每個(gè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)都有一個(gè) “權(quán)”，“權(quán)” 越高越有用，“權(quán)”越低就越無(wú)用，毫無(wú)用處的數(shù)據(jù)的 “權(quán)”為0。有一條通用等響度曲線，這個(gè)曲線代表的是人耳對(duì)于不同頻率的聲音的靈敏度噪聲中對(duì)人耳影響最大的頻段 “權(quán)”最高，而人耳根本聽不到的頻段的 “權(quán)”為0。這種計(jì)算方式被稱為 “A計(jì)權(quán)”。顯然，老式的毫伏表測(cè)試已不能滿足要求。

3）收音機(jī)設(shè)置loudness（響度）為off的原因:loudness即響度特性對(duì)于解決聲響中的實(shí)際問(wèn)題時(shí)有意義，如在聽音樂(lè)節(jié)目時(shí)，在音量減小時(shí)能提升高、低頻電平，從而獲得高低音平衡、音質(zhì)優(yōu)美的效果。其原理是進(jìn)行高、低頻率電平提升，是實(shí)現(xiàn)展寬頻帶、均衡人的聽覺(jué)感受的音響效果的重要依據(jù)。loudness是主機(jī)內(nèi)的音效設(shè)置，對(duì)于只是考核內(nèi)部信號(hào)傳輸部分電路來(lái)講可以不予考慮。

2 多種音響機(jī)型在實(shí)車上表現(xiàn)情況和噪聲參數(shù)的關(guān)聯(lián)

2.1 實(shí)車主觀評(píng)價(jià)

1）試驗(yàn)條件 選用6個(gè)音響廠家的主機(jī)，自然都具備收音的基本功能，只是其他功能的擴(kuò)展不一樣，機(jī)型有帶CD的、帶導(dǎo)航的、無(wú)機(jī)芯導(dǎo)航的。把這6個(gè)音響主機(jī)在相同車輛、同一時(shí)間、同樣環(huán)境對(duì)各個(gè)主機(jī)FM模式的搜臺(tái)情況進(jìn)行主觀評(píng)價(jià) （目前AM模式基本沒(méi)有用戶收聽，所以本次未測(cè)試）。

2）測(cè)試方法 選取4個(gè)電磁環(huán)境有區(qū)別的幾個(gè)地點(diǎn)停車，我們選取的第1個(gè)地點(diǎn)的特點(diǎn)是:附近無(wú)高大建筑，無(wú)電磁干擾，電臺(tái)信號(hào)較強(qiáng)，能達(dá)到無(wú)線電最佳接收狀態(tài)，但離發(fā)射點(diǎn)比較遠(yuǎn)，存在信號(hào)的不穩(wěn)定性；第2個(gè)地點(diǎn):附近建筑物較低，信號(hào)較強(qiáng)，有少量電磁干擾，對(duì)于無(wú)線電接收系統(tǒng)在小城鎮(zhèn)接收品質(zhì)評(píng)價(jià)具有典型意義；第3個(gè)地點(diǎn):位置兩邊均有密集建筑，屬于典型的城市商業(yè)區(qū)；第4個(gè)地點(diǎn):該位置兩邊的高壓線較低，工頻50 Hz對(duì)樣機(jī)影響較大，主要看工頻對(duì)收臺(tái)信號(hào)的影響。

然后，在每個(gè)地點(diǎn)從最低頻采取自動(dòng)搜臺(tái)方式，評(píng)價(jià)結(jié)果由以下數(shù)字表示，記錄到相應(yīng)的表格:0——無(wú)法收到該電臺(tái)信號(hào)；1——收到的無(wú)效臺(tái)；2——可以收到信號(hào)，但幾乎無(wú)法聽清楚電臺(tái)的聲音，伴隨有很大的雜音；3——可以收到信號(hào)，能勉強(qiáng)聽清楚電臺(tái)的聲音，伴隨有較大的雜音；4——可以收到信號(hào)，能聽清楚電臺(tái)的聲音，伴隨有輕微的雜音；5——可以收到信號(hào)，能聽得非常清晰，沒(méi)有任何雜音。實(shí)車主觀評(píng)價(jià)測(cè)試的最終結(jié)果見表1。

表1 實(shí)車主觀評(píng)價(jià)測(cè)試數(shù)據(jù)結(jié)果

2.2 收音參數(shù)對(duì)比

1）收臺(tái)雜音在各地點(diǎn)的分析

地點(diǎn)1:收音機(jī)接收系統(tǒng)在該場(chǎng)地接收信號(hào)時(shí)，能夠避免高大建筑物屏蔽和電磁干擾，達(dá)到無(wú)線電最佳接收狀態(tài)，但一般郊區(qū)離發(fā)射點(diǎn)比較遠(yuǎn)，存在信號(hào)的不穩(wěn)定性。從屏蔽房?jī)?nèi)參數(shù)測(cè)試結(jié)果 （表2）可以看出，由于機(jī)型1和機(jī)型2的噪限靈敏度高，捕捉信號(hào)的能力和對(duì)處理弱信號(hào)的能力不強(qiáng)，所以收到的4分以上的電臺(tái)比例偏低。

表2 屏蔽房?jī)?nèi)參數(shù)測(cè)試結(jié)果

地點(diǎn)2:無(wú)線電接收系統(tǒng)在小城鎮(zhèn)接收情況。在此處所有樣機(jī)能自動(dòng)搜到電臺(tái)的數(shù)量都很多，其搜臺(tái)的品質(zhì)與噪限靈敏度、大信號(hào)干擾抑制趨勢(shì)一致。

地點(diǎn)3:該處6臺(tái)樣機(jī)4分以上的比例差別不大，說(shuō)明類似于典型城市工況的干擾信號(hào)很強(qiáng)的情況下，樣機(jī)不管信噪比等雜音相關(guān)參數(shù)多少 （滿足指標(biāo)即可），已經(jīng)超過(guò)其處理干擾信號(hào)的能力范圍，也即是說(shuō)，典型城市工況對(duì)雜音測(cè)試意義不大。

地點(diǎn)4:此處路兩邊的工頻50 Hz高壓線對(duì)樣機(jī)影響較大。從表1可以看出，機(jī)型1、機(jī)型4在對(duì)工頻50Hz的處理上相對(duì)較弱，參數(shù)測(cè)試中沒(méi)有涉及對(duì)工頻干擾的測(cè)試，主要是沒(méi)有相應(yīng)的工頻發(fā)生器，目前使用的信號(hào)發(fā)生器僅是FM頻率范圍 （87.5～108.0kHz）。

2）參數(shù)測(cè)試與搜臺(tái)評(píng)價(jià)對(duì)比分析

從表1、表2可以得出:①收到4分以上電臺(tái)的百分比與噪限靈敏度和大信號(hào)干擾抑制2個(gè)參數(shù)有密切關(guān)系，大信號(hào)干擾抑制越大，噪限靈敏度越小品質(zhì)越好越穩(wěn)定，兩參數(shù)對(duì)收音機(jī)收音效果起至關(guān)重要的作用；②目前各音響廠家對(duì)信噪比基本做到70 dB，其值對(duì)雜音的影響不大，-3 dB限幅靈敏度值小的機(jī)型1、機(jī)型2表現(xiàn)出的效果并不好，所以這兩參數(shù)對(duì)雜音的影響不大；③實(shí)際收臺(tái)總數(shù)量與鎖臺(tái)靈敏度大小沒(méi)有必然的對(duì)應(yīng)關(guān)系，并不是一般理解上的鎖臺(tái)靈敏度越大，收臺(tái)越少。其數(shù)量跟鎖臺(tái)靈敏度、噪限靈敏度等其他干擾信號(hào)參數(shù)相互影響有關(guān)，如機(jī)型4的鎖臺(tái)靈敏度最低，但收到臺(tái)數(shù)量最少，至于其相互關(guān)系，從此6組數(shù)據(jù)還不能說(shuō)明，需大量的數(shù)據(jù)支持。可以得出的是只強(qiáng)調(diào)一個(gè)雜音參數(shù)沒(méi)有實(shí)際意義；④選擇的這幾臺(tái)樣機(jī)功能的擴(kuò)展不一樣，對(duì)于帶導(dǎo)航功能的機(jī)型2、機(jī)型3，其收臺(tái)效果均低于單純CD機(jī)，另外機(jī)型3的調(diào)幅抑制和-3 dB限幅靈敏度明顯差于其他機(jī)型，但收臺(tái)效果并沒(méi)有明顯表現(xiàn)出來(lái)，因此，之前提到的加濾波器或A計(jì)權(quán)是有必要的 （上述數(shù)據(jù)沒(méi)有加濾波器），同時(shí)需要把高頻的導(dǎo)航信號(hào)濾掉。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)6種音響機(jī)型在實(shí)車上的收音表現(xiàn)和收音參數(shù)的對(duì)比，驗(yàn)證了參數(shù)測(cè)試中附加條件的必要性，同時(shí)明確了音響某些重點(diǎn)收音參數(shù)的要求，一方面能有效地控制供應(yīng)商前期提供樣機(jī)的收音參數(shù)指標(biāo)要求，另一方面在滿足成本的情況下，可以適當(dāng)放寬某些參數(shù)。

［1］SJ／T 10447-93，汽車收、放、擴(kuò)音機(jī)分類與基本參數(shù)［S］.