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车内的声音
众所周知，对于许多驾车者来说，汽车已不仅仅是一种交通工具。 毕竟，一个每天花几个小时在方向盘后面的人不仅想听当地新闻，还想听好听的音乐。 然而，在为沙龙配备高品质的汽车音响设备时，很少有人仅靠工业产品就能应付得来。 近年来，业余无线电文献中出现了许多专门致力于独立制造汽车音响设备（主要是放大器）的出版物。 但即使是一个好的放大器也不能解决他的汽车高保真级音响系统的创造者面临的所有问题。 在我看来，许多驾车者对此类系统持怀疑态度主要是由于在机舱内安装扬声器的文盲方法所致。 不幸的是，在大多数情况下，它们是根据“适合的地方”而不是“需要的地方”的原则放置在汽车中的。 没错，这个问题没有明确的答案 - “你在哪里需要它？” - 不存在。 没有一种已知的解决方案能够提供有保证的结果。 回答“哪里没有？”这个问题要容易得多。 最常见的错误是在后架上安装功能强大的高质量扬声器驱动器。 在前面，他们安装必要的东西或什么都不安装。 这样一台机器的主人是否更喜欢背对着舞台坐在音乐会上？ 与流行的看法相反，在设计汽车音响系统时，最主要的不是要实现高功率、低失真，甚至良好的频率响应。 主要问题是坐在汽车前排座椅上的听众的声音画面太宽。 它的决定直接关系到前置头的安装位置。 对于它们放置的任何合理变体，从左右发声体到收听者的信号路径差异会达到无法接受的大值。 为减少这种差异，您可以使用来自挡风玻璃的全部或部分信号的反射。 这就是地板前置声学装置的出现方式（图 1）[1]。
这种解决方案的建设性实施既困难又费时，但结果令人印象深刻。 然而，并不是每个人都会决定切割地板来安装磁头。 因此，乘用车安装前散热器的地方真的不多了：仪表板、挡风玻璃立柱、车门、车厢下部靠近汽车前轮的竖板（踢板）。 仪表板允许您将散热器安装在足够的高度，但头部的尺寸通常限制在 10 ... 13 厘米，几乎没有声学设计，因此在这种情况下无法有效地再现低频。 为了进一步提高音质，您可以在挡风玻璃侧边的架子上安装辐射器，但实际上那里只能容纳“高音扬声器”。 由于其简单性而广受欢迎，在汽车车门中安装低频和同轴头通常被现成的声学设计提高低频再现效率所争论。 结果与你想要的恰恰相反。 混音时，现代音响师大多将低音套准乐器置于声场中央，即该频率范围内左右声道的声音信号同相且强度几乎相同。 因此，当发射器安装在门上时，频率为 100 ... 150 Hz 的声波前部（这对低音攻击的主观感知至关重要）反相到达对面的头部（由机舱的宽度）并得到补偿 [1]。 因此 - 一种沉闷、没有生命力的声音，任何均衡器都无法纠正。 在踢脚板中安装头部减少了左右发射器的信号路径差异，但声音画面低得令人无法接受。 此外，这种变体具有“抑制”低音攻击的相同效果，尽管程度低于将头安装在车门时的效果，并且组织一个体面的声学设计并不容易。 综上所述，采用多频段分散式前置扬声器可以获得最佳效果。 条形散热器必须放置在它们将以最大效率工作的地方。 笔者认为，安装低频辐射器的最佳位置是前排座椅下方的箱体，声音向前向上发射。 中音单元最好放在前面板或车门的前上角，高音单元最好放在挡风玻璃柱上（这会提高声像）。 只有在使用大尺寸声学设计时才能完全再现低频，因此，在几乎所有汽车音响装置中，主声道的频率范围都限制在 100 ... 120 Hz，较低的频率由低音炮的总信号形式。 由于扬声器在最低频率处具有圆形辐射图，因此低音炮位置的选择是系统布局的问题。 大多数情况下，它被放置在后备箱中。 问题在于，在这里起到声学设计作用的内部频率响应在最低频率区域有所上升，这对于每个车身模型都是不同的。 因此，为了获得统一的系统整体频率响应，不仅需要能够调节电平，还需要能够调节超低音声道中的频率响应。 没有使用后辐射器形成的声像肯定是不完整的。 它们的主要目的是通过模拟反射声来产生“霍尔效应”。 为此必须限制后通道（图 2）的信号频谱 [2]，并且信号本身可以是传统（“左右”通道），或和或差信号，或组合他们。 后置通道的功率很小（不超过系统总功率的 10%），在某些情况下不需要额外的放大通道来实现。 最简单的情况是后置扬声器通过一个简单的滤波器将左右声道放大器的输出端背靠背连接起来。
最近关于连接电缆对音质的影响的文章太多了，这里不能再谈这个话题了。 电源线的横截面必须与消耗的电流和电线本身的长度相对应。 在任何情况下，最大功率时电源线上的电压降应不超过 0,1-0,2V。 元件寄生共振的阻尼和机舱的隔音也非常重要。 吸音材料应应用于所有可触及的面板和塑料主体部件，特别注意与扬声器头相邻的面板或用作扬声器外壳一部分的面板。 当 25% 或更多的区域被覆盖时，共振通常会消失。 为吸收道路噪声，吸音材料应覆盖乘员室地板、耐火舱壁和车轮区域。 影响汽车音响系统音质的下一个最重要的因素是 AF 放大器。 然而，传统的通过无源滤波器在输出端进行分频的放大设备在汽车中效果不佳，因为它们有很多缺点。 除了功率损耗之外，无源滤波器不允许您调整频率响应的截止频率（这在设置音频系统时经常需要）并且对头部阻抗的变化非常敏感。 由于上述原因，在创建汽车音响系统时，使用多频段放大，并在放大器输入端安装有源或无源滤波器来分离频率更为方便。 这种方法的优点是排除了功率损耗，并且可以为放大器和带通滤波器使用最佳电路设计解决方案。 图 3 所示的图表显示了低频通道功率（百分比）与总功率之比对交叉频率的依赖性。 例如，在500Hz的分频点，低频通道的功率为60%，高频通道的功率为40%。 （具有相同的头部灵敏度）。
我提出了一个安装在 VAZ2107 汽车上的立体声音频系统的描述，它是按照规定的原则制作的。 该系统使用在八个动态磁头和两个压电陶瓷发射器上运行的双波段放大设备。 设计稍作修改的飞利浦 410 磁带录音机用作信号源。 调整音量和音调的节点按照文章[3]中图3所示重做了。 结果，音调控制在较高声音频率下降低了频率响应，已被在 + 10 ... -4 dB 范围内的较低频率下的音调控制所取代（图 4）。 收录机的录音机放音头换成了国产3D24N，技术性能更好。
磁带录音机安装在仪表盘顶部的一个特殊容器中，与将其放置在常规位置相比具有许多优点。 在这种情况下，该设备在驾驶员的视野中，不会妨碍道路的视线，也不会分散他的注意力来控制收音机。 还排除了汽车炉子对收音机的加热。 扬声器由三组扬声器组成：前置、落地和后置（图 5）。
前置扬声器由全频和高频驱动器组成，在 260 Hz 以上的频段内工作。 为了稳定放大器的负载并降低中频的互调失真，前置扬声器使用稳流电阻R1、R2[4]。 在引入它们之后，对声音质量的客观和主观评估得到了改善。 带有附加扩散器 abhvs PIONEER TS-G2 的宽带动态头 BA7、BA1010 安装在前面板上的常规位置。 这些头的电阻为 4 欧姆，特性灵敏度为 90 dB / W / m，可重现的音频频带为 45 ... 20000 Hz。 磁头的频率响应在低于 150Hz 和高于 11kHz 的频率处有显着下降。 在乘客舱中安装头部时，使用不同高度的垫片（套筒）将它们向上并远离标准安装平面。 沿着头部的周边用泡沫橡胶隔音。 由于前置扬声器不在低频下工作，因此不需要额外的声学设计。 压电陶瓷扩散器发射器 W-05（BA1、BA7）固定在汽车挡风玻璃的支柱上，在 50 厘米的距离处提供至少 95 分贝的声压（在 8 伏电压下）。 它们再现的频率范围为 2000 至 30 赫兹，共振频率为 000 赫兹。 为了均衡范围内最高频率的频率响应并获得正常的声像，高频发射器被部署到挡风玻璃上并相应地调整相位。 由于辐射器的频率响应在低于 9 kHz 的频率下有显着下降，因此它们直接连接到放大器，没有交叉滤波器。 因此，前置扬声器是双向的，在 10 kHz 区域自然分离频段。 应该注意的是，W-05 压电发射器具有出色的脉冲响应。 落地式扬声器在低于 260Hz 和高于 6kHz 的频带内工作。 这些自制的双向扬声器安装在前排座椅下方。 他们使用国产动圈头20GD3（BA4、BA8低频）和2GD36（BA3、BA9高频）。 扬声器箱体的容积约为 9 升。 它们由 12 毫米胶合板制成，用杆固定。 船体的内壁衬有泡沫橡胶。 动力头放置在外壳的倾斜前面板上，并向前和向上辐射。 扬声器的安装方式使高频辐射器更靠近门。 该设计还包括截止频率为 5 kHz 的内置一阶交叉滤波器。 由于高阻抗和降低的灵敏度，高频驱动器的输出很小，它们主要用于在较高频率下创建扩散声场。 后置扬声器的工作频段为270...2500 Hz，由两个中国制造的BA5、BA10头反并联连接组成，安装在汽车后货架的衬里下方。 磁头的电阻为 6 欧姆，特性灵敏度约为 84...86 dB/W/m。 它们以类似于 Huffler 电路的方式连接到前声道。 带通滤波器位于左侧动态头上。 国产动圈头3GDSH18可作为后置动圈。 在所描述的音频装置中，使用了自制的双通道双频带放大器，它在结构上与分频滤波器相结合。 前声道采用了截止频率为260Hz的一阶高频滤波器，底声道采用了截止频率为260Hz和5kHz的一阶T滤波器。具有以下技术特点（根据微电路制造商和测量结果）：灵敏度 - 1554 V，输入阻抗 - 0,5 欧姆，标称负载电阻 - 600 欧姆，额定（最大）输出功率 4x4 (15x4) W)，非线性失真系数 22和 0,25%，频率响应带分别为 10 ... 30 和 16000 ... 15 Hz，频率响应不均匀性分别为 -25000 和 -1 dB，电源电压 - 3 V，最大电流消耗 - 14,4 A , 静态电流 - 14 A，待机模式下的电流消耗 - 0,3 A，打开时准备运行 - 0,001 秒。
功放左声道示意图如图6所示。 右声道与之完全相同。 元件 C1-C5 和 R1-R5 形成交叉滤波器。 当无线电提供 12 V 的控制电压时，放大器打开。 当与收音机断开连接时，放大器进入待机模式。 主电源电压未切换，因为放大器在待机模式下消耗的电流小于汽车电池的自放电电流。 R6C9电路提供导通延时。 LC滤波器用于滤除微电路电源电路中的干扰。 电源滤波器中的大容量 C10 电容器可防止电源峰值电压下降，并直接安装在放大器外壳中。 输入信号通过带 BNC 卡口连接器的屏蔽电缆提供。 功率放大器组装在印刷电路板上，滤波器是表面安装的。 微电路和电路板放置在硬铝角 - 散热器上。 通过计算机电源的风扇强制冷却放大器微电路。 放大器安装在机舱前部手套箱下方的架子上。 如果放大器将直接连接而不是收音机的动态头，则应非常小心地调整其信号电平，从零开始，以免微电路的输入过载。 如果要与放大器一起使用的器件具有按桥式电路制作的输出级，则必须在其输出端和滤波板之间连接容量为 10 μF 的氧化物电容器，其正极端子必须连接到输入插孔。 安装放大器时，可以使用固定电阻器 MLT-0,25 和可变电阻器 SP3-12a。 功放氧化电容K50-18（C10）和K50-24（C7-C9），其余均为陶瓷电容。 电源滤波线圈L1缠绕在由20NN铁氧体制成的尺寸为10x8x2000mm的环形磁路上，并包含5匝内芯横截面（无绝缘）为1 ... 1,5mm2的安装线。 扬声器线圈L1绕在直径2000、长度8mm的20NN铁氧体棒上，内含15匝PEV-1 1,0线材。 电容器 C1-C2 - KBG-MN，C3.C4 - K50-24，PEV 电阻器 - 5 瓦。 文学
出版物：www.bluesmobil.com/shikhman
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