A2B音頻總線的EMC干擾分析

【摘" 要】車輛在進(jìn)行整車EMC抗擾度試驗(yàn)中出現(xiàn)音頻干擾現(xiàn)象，經(jīng)過試驗(yàn)分析、試驗(yàn)車拆解分析以及整車音頻總線的EMC仿真分析，確認(rèn)不同工藝下A2B音頻總線的抗擾度能力差異，得出影響音頻總線的抗擾能力的因素為A2B線束接插件、雙絞線未并攏長(zhǎng)度和非雙絞間距。在整車研發(fā)過程中出現(xiàn)A2B音頻總線受干擾的情況，通過優(yōu)化A2B總線的制線工藝，以解決整車音頻干擾問題，提升A2B音頻系統(tǒng)的整體抗擾度。

【關(guān)鍵詞】A2B音頻總線；智能座艙；干擾噪音；電磁兼容

中圖分類號(hào)：U463.671""" 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A""" 文章編號(hào)：1003-8639（2025）01-0079-03

Analysis of the Vehicle EMC Interference from A2B Automotive Audio Bus

QIN Baoshan，SUN Zhiying，F(xiàn)U Guoliang，HUANG Yanqiong，WU Xiaoyu，LIU Guanghao

（Guangzhou Automobile Group Co.，Ltd.，Automotive Engineering Research Institute，Guangzhou 511434）

【Abstract】In the vehicle test of electrical"disturbances"from"narrowband"radiated"electromagnetic"energy，the audio of the vehicle"was"disturbed. After analysis"of"the"test"method，dismantle"the"test"vehicle，and the EMC simulation analysis of the vehicle audio bus，it was confirmed that there are differences in the immunity of Automotive Audio Bus（A2B），which is due to different manufacturing processes. And the factors that affect the immunity of the audio bus is the number of the A2B connector，the unclosed length and no-twisted distance of the audio bus. By optimizing the wire harness process of A2B，the interference problem of the vehicle A2B is solved during the vehicle development process，and the overall immunity of A2B is improved.

【Key words】automotive audio bus（A2B）；smart cockpit；noise；EMC

音頻是目前汽車電器智能化的核心功能之一，應(yīng)用在車載音響、語音操控和緊急呼叫等領(lǐng)域上。近些年國(guó)產(chǎn)汽車智能網(wǎng)聯(lián)化得到了快速發(fā)展，汽車研發(fā)過程中對(duì)音頻的開發(fā)也越來越看重，車上采用多聲道、多揚(yáng)聲器布置的音響方案，在音頻領(lǐng)域增加功能豐富的信息娛樂功能以滿足消費(fèi)者的用戶體驗(yàn)，對(duì)音頻總線方面提出了更高要求：①需要傳輸?shù)男盘?hào)回路增多，需求的線纜增加；②高音質(zhì)、降噪聲等需求。因此A2B音頻總線傳輸方式被研發(fā)出來，用于取代傳統(tǒng)音頻信號(hào)的模擬連接模式。

1" A2B音頻的應(yīng)用

1.1" A2B音頻總線的應(yīng)用

ADI（Analog Devices Inc.，亞德諾半導(dǎo)體技術(shù)有限公司）通過對(duì)音頻總線的優(yōu)化，推出了A2B（Automotive Audio Bus，車載音頻總線）。相比傳統(tǒng)模擬音頻總線，這種新型車載音頻總線能夠提供更出色的音頻品質(zhì)，同時(shí)還能大大節(jié)省汽車音頻線束質(zhì)量和成本。

以往傳統(tǒng)架構(gòu)的汽車音頻系統(tǒng)中，汽車音頻設(shè)備采用模擬連接，將主機(jī)、功放、麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器連接起來。這種傳統(tǒng)模擬連接模式，音頻信號(hào)傳輸?shù)膬啥朔謩e需要進(jìn)行DAC和ADC編解碼，從而造成音頻信號(hào)傳輸速率慢，信號(hào)延遲大。

而A2B信號(hào)通過一路車載的非屏蔽雙絞線進(jìn)行跨距離傳輸音頻信號(hào)。A2B汽車音頻總線在走線上只需要從主機(jī)端連接一條全數(shù)字線到各個(gè)麥克風(fēng)，再連接功放端。這路雙絞線跟前文模擬連接的線束相比，可大量節(jié)省線束，從而起到減重降本的效果，并且通過高速數(shù)字信號(hào)傳輸，音頻信號(hào)的傳輸速率得到大大提升，有效地減少了信號(hào)延遲問題[1]。因此在汽車電器智能化的當(dāng)下，A2B音頻總線的應(yīng)用得到了很大的推廣，目前大量的電氣智能化汽車上采用A2B音頻總線傳輸音頻信號(hào)。

1.2" 故障排查

某車型研發(fā)中，開展整車EMC抗擾度相關(guān)試驗(yàn)時(shí)，整車音頻系統(tǒng)出現(xiàn)被干擾的現(xiàn)象。具體表現(xiàn)為：在整車自由場(chǎng)抗擾度試驗(yàn)中，場(chǎng)強(qiáng)強(qiáng)度為70V/m，干擾信號(hào)頻率為60～100MHz時(shí)，A2B信號(hào)失真，整車聲音系統(tǒng)受到干擾，并出現(xiàn)聲音中斷和嘯叫現(xiàn)象。在故障排查過程中，切換了藍(lán)牙播放音頻、USB播放音頻，以及接入模擬主機(jī)的音源盒子，聲音被干擾的現(xiàn)象依然存在，因此首先排除掉車機(jī)端的音源受干擾因素，故障問題定位為A2B信號(hào)在傳輸環(huán)節(jié)中音頻信號(hào)受到了干擾[2]。

2" 機(jī)理分析

2.1" A2B總線傳輸路徑分析

通過對(duì)失效車輛的A2B總線分析，可以看到多媒體主機(jī)通過一條雙絞線連接到音頻功放，而多媒體主機(jī)布置在乘員艙儀表臺(tái)上，功放布置在了車尾的行李廂中，期間A2B總線還通過了一個(gè)對(duì)接接插件，總體長(zhǎng)度大約4m，如圖1所示。

在實(shí)車上對(duì)線束路徑進(jìn)行排查，確認(rèn)了線束均沿著車身布置，并不存在懸空或者分叉現(xiàn)象[3]。在對(duì)A2B雙絞線排查確認(rèn)環(huán)節(jié)，發(fā)現(xiàn)從主機(jī)端和功放端接插件引出的A2B雙絞線存在一段5～10cm的未并攏線束，并且對(duì)接接插件前后兩端均存在5～10cm的未并攏線束。同時(shí)A2B雙絞線通過接插件的PIN10和PIN11并不相鄰，中間距離約5cm，如圖2所示。

2.2" A2B線束技術(shù)要求

根據(jù)A2B總線的線束規(guī)格要求，非雙絞長(zhǎng)度要求u1+u2+u3+u4+l1≤60mm。當(dāng)無法滿足非雙絞長(zhǎng)度≤60mm時(shí)，要求用膠帶或者封套分別并攏信號(hào)對(duì)（BP/BN，AP/AN），未并攏部分lt;10mm，每?jī)蓚€(gè)節(jié)點(diǎn)間最多2個(gè)連接器，建議相鄰排布A2B引腳，或采用獨(dú)立、短針腳的接插件。A2B雙絞線雙絞規(guī)范如圖3所示。

2.3" 差異分析

對(duì)比實(shí)車上A2B總線的布置情況與A2B總線線束技術(shù)要求，實(shí)車A2B總線的布置情況存在以下兩點(diǎn)不能滿足A2B總線線束技術(shù)要求的情況。

1）接插件引出的雙絞線未并攏長(zhǎng)度大于60mm。

2）連接器的A2B引腳未采用獨(dú)立的短針腳接插件，并且引腳不相鄰。

根據(jù)實(shí)車上的A2B總線線束4m的設(shè)計(jì)長(zhǎng)度和走向制作了A2B總線線束仿真模型[4]，從獨(dú)立接插件、雙絞線未并攏長(zhǎng)度和雙線之間的間距3個(gè)維度進(jìn)行仿真。在仿真模型中模擬整車進(jìn)行100V/m的輻射抗擾度測(cè)試，仿真計(jì)算得到A2B總線線束上的干擾強(qiáng)度，結(jié)果見表1。

仿真計(jì)算得到A2B總線線束上的干擾強(qiáng)度越大，說明A2B總線的抗擾能力越差。A2B總線的仿真結(jié)果表明：①A2B線束中有接插件時(shí)，音頻總線的抗擾性能變差；②雙絞線未并攏長(zhǎng)度和雙絞線非雙絞距離越大，總線上傳輸?shù)囊纛l信息越容易受到干擾。

3" 整改方案

A2B總線的輻射抗擾度仿真結(jié)果表明，提高A2B總線的抗擾度，可以從減少總線上的接插件數(shù)量、縮短雙絞線未并攏總長(zhǎng)度和雙絞線非雙絞間距3個(gè)方面入手，以達(dá)到降低總線耦合干擾強(qiáng)度的目的，從而保護(hù)總線上的音頻信號(hào)不受干擾，因此實(shí)車上整改方案如下。

3.1" 臨時(shí)方案

調(diào)整對(duì)接接插件的PIN走線定義，縮短非雙絞線束的總長(zhǎng)度。

通過上述分析可知，導(dǎo)致整車EMC抗擾度測(cè)試中產(chǎn)生噪聲的原因在于雙絞線未并攏總長(zhǎng)度和雙絞線非雙絞間距大，導(dǎo)致A2B音頻總線的雙絞線抗干擾能力差，導(dǎo)致干擾信號(hào)影響到音頻總線數(shù)據(jù)。為了驗(yàn)證這個(gè)想法和仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性，臨時(shí)對(duì)A2B雙絞線束進(jìn)行人工調(diào)整，縮短雙絞線未并攏總長(zhǎng)度和雙絞線非雙絞間距，保持雙絞線走相鄰PIN腳并且控制非雙絞線的長(zhǎng)度小于50mm，如圖4所示。

采用臨時(shí)方案后重新開展整車EMC抗擾度試驗(yàn)，測(cè)試中，車輛播放音樂以及其他音源聲音均不受干擾。

3.2" 長(zhǎng)期方案

更換獨(dú)立接插件，非雙絞總長(zhǎng)度為60mm的雙絞線。

經(jīng)過選型，F(xiàn)LR9Y31Y 0.35mm2AS/2C型號(hào)雙絞線的雙絞長(zhǎng)度和雙絞間距能夠滿足要求，并且線束中間對(duì)接處采用單獨(dú)的雙絞線接插件，整體的抗干擾能力更加優(yōu)秀，如圖5所示。該型號(hào)雙絞線束搭載到車上后，在100V/m的整車EMC抗擾度試驗(yàn)中，音頻播放無異常。

4" 結(jié)語

通過對(duì)A2B總線在整車輻射抗擾度測(cè)試中受干擾的案例分析雙絞線的差異，并對(duì)整改方案確認(rèn)及驗(yàn)證得出，A2B總線的技術(shù)應(yīng)用對(duì)其傳輸導(dǎo)線提出了更嚴(yán)苛的技術(shù)要求，先前的雙絞線束方案以及工藝已經(jīng)無法滿足要求。A2B總線線束選型時(shí)，應(yīng)該考慮雙絞線接插件、雙絞線未并攏長(zhǎng)度和非雙絞距離，從而選取EMC抗擾性能更優(yōu)秀的雙絞線，規(guī)避整車EMC風(fēng)險(xiǎn)，保證整車優(yōu)秀的EMC性能。

參考文獻(xiàn)

[1] 懌星科技.A2B音頻總線在智能座艙中的應(yīng)用[OL].2022-07-04.（2022-07-04）https：//zhuanlan.zhihu.com/p/537203112.

[2] 翟麗，王志福，李合非，等.車輛電磁兼容基礎(chǔ)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.

[3] 鄭軍奇. EMC電磁兼容設(shè)計(jì)與測(cè)試案例分析[M].北京：電子工業(yè)出版社，2018.

[4] 黃妍瓊，付國(guó)良，李軍劍，等.汽車線束串?dāng)_仿真分析[J].安全與電磁兼容，2023（5）：73-79.

（編輯" 楊凱麟）