汽車音響的防干擾設計

張慶軍，張長坤

（德州學院，山東 德州 253023）

汽車音響的防干擾設計

張慶軍，張長坤

（德州學院，山東 德州 253023）

現(xiàn)代汽車中電器的比重越來越高，而音響絕對是一個非常重要的組成部分?，F(xiàn)在人們越來越追求舒適性，不愿意在聽歌或者聽收音機的時候出現(xiàn)較明顯的雜音。文章簡述汽車音響的基本組成和基本原理以及出現(xiàn)雜音的主要原因，并提供一些設計和應對措施，使人們更好地享受駕駛樂趣。

汽車音響；組成；防干擾設計

1 汽車音響

（1）汽車音響的發(fā)展。最開始的音響僅僅是一個簡單的收音機，到了二十世紀七八十年代，車載磁帶收音機開始得到應用。二十世紀八十年代，以磁帶機為主，電子調(diào)諧收音機得到廣泛應用，到了九十年代，大量CD收音機出現(xiàn)。到了九十年代末，一體化汽車音響正式成為汽車控制臺不可分割的一部分。我國從21世紀以后，汽車音響才開始了一個突飛猛進的發(fā)展，僅僅用十多年，就從功能單一過渡到功能齊全的一體化的汽車多媒體娛樂導航系統(tǒng)。

（2）汽車音響的技術特點。①避震技術：汽車的震動大，音響系統(tǒng)安裝技術要追求高穩(wěn)定性和高可靠性。因此音響有如下幾個特點：汽車磁帶放音部分多采用橫向放置方式，上下卡緊以穩(wěn)定放音。CD部分采用多級減震方法，要求線路板上的原件焊接絕對可靠。②音質(zhì)的處理技術：汽車音響的音質(zhì)處理已朝數(shù)碼技術發(fā)展，形成了數(shù)字化，邏輯化，大功率的HI-FI立體聲數(shù)碼音箱。汽車音響使用的電源比較低，要得到大的功率，喇叭一般都會用到1Ω-4Ω的低阻抗喇叭以提高功率。③抗干擾技術：汽車音響的防干擾技術就分別對電源線的干擾采用扼流圈串在電源與音響之間進行濾波，對空間輻射干擾采用金屬外殼密封屏蔽，在音響中專門安裝抗干擾的集成電路，用以降低外界的噪聲干擾。

2 汽車音響干擾的來源及處理措施

（1）電磁干擾。電磁干擾為汽車音響干擾的最主要來源，以下分析電磁干擾的系統(tǒng)來源。①點火系統(tǒng)：點火系統(tǒng)的干擾在收音機音頻中表現(xiàn)為由韻律的爆聲或者滴答聲，且音頻直接與引擎速度有直接關系。防干擾措施：安裝電阻火花塞和線，通常更換新的火花塞和線將有助于減小來自于引擎對音響的噪聲干擾。在分電器轉(zhuǎn)子電極末端鍍一層氯化銅或者氧化鋁。在點火線圈初級線圈電路正極一側連接一個電容器，這個電容器使初級線圈內(nèi)產(chǎn)生的電流干擾分量流至接地。采用以上措施也不能完全消除其干擾，可采用電緣膠制造的發(fā)動機蓋軟墊，將發(fā)動機蓋與車身形成電路連接，傳至發(fā)動機蓋的電干擾經(jīng)過這一連接流至車身。當火花塞的接地也一側也產(chǎn)生干擾時 可用導線將汽缸蓋，汽缸蓋罩，汽缸體，變速箱與車身連接。②充電系統(tǒng)：充電系統(tǒng)的干擾噪聲通過汽車布線傳到音頻設備，影響接收機和發(fā)射機的音頻部分，該干擾可以從接收機音頻或者發(fā)射信號中的嗚嗚聲來發(fā)現(xiàn)。防干擾措施：干擾不僅可以傳導，也可以輻射。在干擾附近就近濾波處理就好，采取增加屏蔽罩或?qū)⑵帘握滞咨平拥氐姆椒▉頊p輕干擾，在導線上套上磁環(huán)也有助于減輕其干擾。

（2）汽車本身的干擾。像汽車底盤，輪胎等部分產(chǎn)生的干擾也會使汽車音響產(chǎn)生一定的干擾。底盤傳動系統(tǒng)的干擾來源于變速器齒輪嚙合引起的震動和傳動軸旋轉(zhuǎn)震動。防干擾的措施：對底盤傳動系統(tǒng)來說，一來采用低噪聲變速器，二來發(fā)動機與變速器采用橡膠進行柔性連接，三是控制制動器制動軸的平衡度，降低扭轉(zhuǎn)振動。

（3）汽車電器設備的干擾。幾乎每一個轉(zhuǎn)動的用電的汽車電器會對汽車電器產(chǎn)生一定的干擾，體現(xiàn)在音頻播放時喇叭發(fā)出沙沙的聲音。

3 汽車音響的防干擾設計

（1）低通電路的設計。圖1為有源環(huán)路濾波電路，該電路通過Q110和Q109組成復合管來提高放大倍數(shù)以達到近似理想積分的狀態(tài)，前端使用場效應管來提高輸入阻抗，以降低對低通回路的影響整個電路的元件參數(shù)選擇應根據(jù)具體頻帶組成和系統(tǒng)所需原則條件設置。只有正確的參數(shù)選擇才能得到穩(wěn)定的VT信號，使其隨PLL芯片預置分頻比的變化而變化，從而控制VCO的本振輸出。

圖1 有源環(huán)路濾波電路

（2）濾波器。對于汽車線路中的干擾信號，可以加接用于抑制干擾的隔離電阻，從而減弱和消除外加電流所帶來的干擾，同時也可以考慮在線路中加接旁路電容，用于干擾的抑制，從而達到抗干擾的目的。如果在音響系統(tǒng)線路中利用濾波器進行干擾信號的濾除，則可以獲得更優(yōu)異的抗干擾效果。運用頻譜分析法、傳遞路徑分析法、聲強成像法等，根據(jù)干擾的不同來源、不同路徑，對干擾的特性和構成進行分析，進而設計不同的濾波器。

抗干擾濾波參數(shù)設計。對于音響系統(tǒng)而言，還原完美的聲場效果是非常重要的。而汽車內(nèi)的音樂聆聽環(huán)境非常不規(guī)則，不同角度的喇叭安裝位置所產(chǎn)生的不同相位和時間延遲會影響聲場的還原和締造，在選擇濾波器設計方法時，為了盡可能地降低對原音場的破壞，選擇FIR型濾波器，從而設計出相位線性的濾波器。為了在指標相同的情況下，得到最少的濾波器階數(shù)，同時通帶最大衰減最小，阻帶最小衰減最大，確定選用的濾波方法為等波紋最佳逼近設計法。

濾波器的設計。一般來說，濾波器的設計要經(jīng)過確定指標，逼近和仿真實驗等幾個過程。①確認指標:設計濾波器的第一步是根據(jù)實際工程需要確定濾波器的技術指標。在很多應用中，數(shù)字濾波器常用來實現(xiàn)選頻操作，因此濾波器的指標形式一般在頻域中給出幅度和相位相應。②逼近：技術指標確定后，就可以建立目標的數(shù)字濾波器模型，采用數(shù)字濾波器的設計方法，設計出實際濾波器模型來逼近所給定的指標。③計算機仿真和性能分析：經(jīng)過以上兩步，通過計算機仿真設計軟件，可得到以差分方程，系統(tǒng)函數(shù)或脈沖響應描述的濾波器，根據(jù)此描述分析頻率特性和相位特性，驗證設計結果是否滿足指標要求。

4 結語

隨著電子技術的發(fā)展，汽車已經(jīng)不僅僅是一種代步工具，更是人們生活和工作的延伸。汽車音響系統(tǒng)作為眾多汽車功能的一種，已經(jīng)運用的越來越廣泛。對于汽車音響，抗干擾技術的有效運用非常重要，讓人們更好的享受了樂趣。通過文章的介紹，希望汽車音響的抗干擾設計越來越多，讓人們在駕駛過程中享受更加完美的音質(zhì)。

（5）泵齒輪齒廓過度曲線干涉。在漸開線齒廓和齒根圓之間是一段過渡曲線，過渡曲線不是漸開線，不應參加嚙合。但如果變位系數(shù)選擇不當時，可能出現(xiàn)過渡曲線進入嚙合的情況，即過渡曲線干涉。泵齒輪在工作中是連續(xù)均勻嚙合轉(zhuǎn)動的，因此，必須保證變位泵齒輪在嚙合過程中不存在過渡曲線干涉現(xiàn)象。為避免齒輪過渡曲線干涉，小齒輪不產(chǎn)生過渡曲線干涉，應滿足如式（7）：

4 結語

理論分析和工程實踐表明：采用正變位修正后的泵齒輪，不僅消除了根切現(xiàn)象，增加了泵輪齒彎曲強度和接觸強度；而且還具有如下的優(yōu)點：其一、減小了重疊系數(shù)，降低了困油容積，減弱了泵的噪聲和油液的發(fā)熱；其二、由于嚙合角增大，嚙合齒面的滑移和壓力強度均減小，改善了齒輪的磨損情況；其三、由于修正齒具有較小曲率的齒形，互相接觸更加緊密，減少了嚙合點的泄露?？傊?，采用正變位修正后的泵齒輪，提高了齒輪泵的機械效率、容積效率、延長了齒輪泵的使用壽命，在生產(chǎn)實際中具有廣泛的應用前景。

［1］張策.機械原理與機械設計［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2011.

［2］方昌林，凌智勇.液壓氣壓傳動與控制技術問題對策［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2010.

［3］趙雯姝，張旭東，司健，等.液力偶合器齒輪泵齒輪變位系數(shù)的選擇［J］.機械傳動，2006，（3）.

［4］張展.實用齒輪設計計算手冊［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2011.

Anti interference Design of Car Stereo

ZHANG Qing-jun，ZHANG Chang-kun
（Dezhou College，Dezhou，Shandong 253023，China）

Electric equipment takes a high proportion in modern automobile and stereo is an important part in it.In modern time，people pursue comfort and a wonderful sound effects.The paper briefly describes the basic composition and basic principle of car audio and main causes of the noise，and provides some design and countermeasures，aiming people to enjor driving.

car audio；composition；anti interference design

U463.6

A

2095-980X（2016）10-0050-02

2016-09-06

張慶軍（1993-），男，山東德州人，大學本科，主要研究方向:汽車音響。