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无线电电子与电气工程百科全书 汽车音响：自行安装。 无线电电子电气工程百科全书
人们常说，车内的音乐“根据定义”听起来不好，因此，他们说，一个简单的收音机和一对“柱”就足够了。 人们很难同意这一点。 当然，内部声学的具体特征是存在的。 但它们不应成为正常立体声再现的障碍，能够将声场的全景和深度展现在听众面前，传达表演艺术的细微差别。 本文讨论了汽车音响系统布局的基本原则——从最简单到最复杂，还讨论了一些系统组件的设计、安装和配置。 当然，当为汽车配备新的音响系统或扩展先前安装的音响系统的功能时，将其变成车轮上的音乐厅是不值得的。 此外，如果听众的音乐品味仅限于电子“流行音乐”，那么花费精力和金钱就没有意义：它不需要宽动态范围或声音细微差别的准确传输。 但对于传统类型的粉丝来说，这一切都非常重要，并为创作活动开辟了最广阔的领域。 然而，无论如何，在车内安装设备时，必须严格遵守某些要求。 如果有人向您提供“快速有效地安装音乐”-请不要相信。 这个过程（甚至复制完成的系统）并不是那么快。 与一些音乐爱好者的普遍看法相反，创建汽车音响系统的主要问题是无法实现高功率、低失真和平坦的频率响应。 主要任务是为坐在前面的听众获得一个“高”和“宽”的声场。 该决定与前散热器的安装位置直接相关。 无需认为后座的乘客会满足于很少的事情 - 通过正确放置扬声器，声音将在整个机舱内保持平衡。 创建高质量音频系统时，可以采用两种创造性方法。 第一个是“概念性”：他们制定系统的要求，选择或制造必要的组件，然后 - 安装和配置。 这是一个理想但昂贵的选择，特别是在精加工方面。 采用这种方法，通常一次尝试就能获得结果，但这需要一次性投入大量资金，最重要的是，需要大量的经验甚至直觉。 由于这方面没有通用的现成解决方案，只有专业的安装工作室才能完成此类工作。 实现完美的声音还需要大量的工作。 确实，在极端情况下，人们可以满足于知道在好的设备上获得“坏声音”是极其困难的...... 第二种选择是业余的，便宜，但不是最糟糕的。 该系统是由可用组件以最低配置创建的，通过合理的布局和使用经过验证的解决方案取得了良好的结果。 这里的初始阶段只取决于经济能力，经验会在创意的过程中出现。 然后，随着要求和实践技能的增加，系统被“构建”到所需的水平。 这个过程会延长时间，因此结果不会立即出现。 确实，要获得像样的声音，您必须努力工作。 选择一个系统 处于开发第一阶段的业余音频系统通常由一个“磁头”设备（一台无线电磁带录音机、一个带有 CD 或 MD 播放器的接收器）和一组动圈磁头组成。 本文对它们给予了特别关注，但进一步说，在不重要的情况下，无线电将指任何信号源。 无论采用何种方式组建音频系统，都必须首先选择信号源和音响系统 (AS) 的结构。 这是为什么？ 在汽车音响系统质量的整体指标构成中，以100%计，其所有部件对信号源的贡献约为15%，放大器 - 20%，交流电 - 30%，安装（放置）30%，电缆和附加装置 - 5%。 例如，使用带有内置放大器的录音机，其“贡献”增加到 20-25%，而交流电则增加到 40-45%。 然而，这些数字仅指音质，而不是价格。 考虑到价格，情况可能会完全不同。 众所周知，设备价格往往由公司和型号的受欢迎程度决定，而绝不是产品的真正优点。 无论如何，在选择领导人时必须给予最大程度的关注——“我们还不够富有，买不起便宜的东西。” 由于不可能独立改变现代无线电磁带录音机的主要技术特征（而且几乎没有必要，特别是如果它不是假货的话），那么它的选择也应该认真对待。 当打算在不更换主机的情况下进行系统升级时，最初应该能够将放大器连接到线路输出。 如果您以后计划在系统中添加 CD/MD 换碟机，建议选择能够控制该设备的型号，因为带有自己的控制器的换碟机型号的选择是有限的。 请注意，即使经验不是很丰富的无线电业余爱好者也可以进行一些简单的改进，并且可以节省大量成本。 这些改进包括在无线电中安装线性输入和输出连接器、在路径中引入外部均衡器和滤波器、添加输出功率指示器等。 图 1 显示了收音机“Sony 1253”的简单改进示例 - 引入了线路输入连接器。
选择设备时，一定要注意其电气特性。 然而，对声音质量（自然度）的主观感知无法使用物理量来确定，只有聆听才能了解音乐画面中乐器的音量和空间排列的传递有多准确。 理想的是，它是可比较的（与其他音频系统）并且发生在早上，同时听觉还没有变得迟钝。 最好将原声乐器（例如从 CD 中播放）的声音与“记录”在听觉记忆中的相同乐器的声音进行比较。 现代无线电磁带录音机的不失真输出功率通常不会超过每通道10-12瓦，即使说明书上标明功率是其数倍。 最大功率的给定值表征了放大器的动态特性及其再现脉冲信号的能力，而不是实际的响度。 顺便说一句，4x30 和 4x40 W 放大器之间声音的真正差异实际上并不明显。 因此，在选择与录音机配合使用的动圈磁头时，需要注意的主要参数是特性灵敏度（或简称灵敏度）的高低。 它越大，获得所需音量所需的功率就越少。 汽车扬声器的典型值为 88...91 dB/W1/2m。 对于国外制造的头，重要的是要知道它们的参数是在什么条件下测量的。 还必须考虑到电声设备的各个组件以各自的方式对信号进行着色的事实。 由于尚未从心理声学的角度充分研究设备的相互影响和协调，因此即使满足标准的所有要求（顺便说一下，这些要求相当模糊），最好还是“结合”聆听所选组件。 还应该记住，商店和汽车中展台上的设备的声音可能有显着不同。 为什么会发生这种情况？ 有些理论 汽车内部空间在声学上不适合高质量的声音再现——内部体积非常小。 从这种情况可以得出几个明显的结论： 1、几乎不可能满足提供立体声的主要条件——听者与音响系统扬声器沿等边三角形顶点的相对位置。 除了声音强度的差异之外，左右声道信号之间还存在时间偏移，这会导致视在声源 (PSS) 相对于其真实位置发生偏移。 这种效应对于中频信号尤其明显。 2.难以保证听者与扬声器的必要距离。 并且当在辐射近区工作时，扬声器不再可以被视为点源，这会导致中频处出现特定的干扰失真（在高频处，由于发射器尺寸较小，这种效应被削弱）。 3. 由于低频时舱室体积较小，因此会产生相当均匀的声场（确实如此，但有一点需要注意，其本质将在下面解释）。 然而，机舱内存在不均匀位置的吸收和反射表面（玻璃、室内装潢、乘客），因此无法自信地预测其在中频和高频下的声学特性。 此外，这些表面在频率范围内提供不同程度的反射和吸收——柔软的座椅和车门内饰有效吸收低频和中频振动，而高频声音则从玻璃完美反射。 由于机舱在中频和高频处的指示频率响应存在不均匀性，有时甚至很明显，并且不均匀性的性质取决于测量点的选择。 此外，还有两个方面，不是那么明显，但与舱体的小体积及其几何形状有关：共振现象引起的频率响应的局部不均匀性，以及较低频率下频率响应的上升。 这些因素共同构成了舱室的传递特性。 因此，由于舱内存在相对平行的表面（侧壁、地板和天花板），为驻波的发生创造了条件。 具有实际重要性的只是分谐波和基频的振荡，其余分量的强度非常小。 实际上，由于座椅和乘客等障碍物的存在，大部分共振被抑制，只有横向共振被清晰地表达出来。 它在车厢宽度对应于波长一半的频率下表现出来（对于大多数汽车 - 120 ... 150 Hz）。 对于耳朵来说，这表现为令人不愉快的嗡嗡声和“咕哝”的形式。 作为第一个近似，我们可以假设横向谐振频率等于 Fr=Vs/2W，其中 Vs=340 m/s 是声速； W——内部宽度。 使用软门衬可以减少共振的有害影响，但只有通过校正通道的频率响应才能完全抑制共振的有害影响。 因此，在作者的汽车 (VAZ-2107) 中，用软丝绒饰面替换常规光滑饰面将频率响应中的“驼峰”从 8 dB 减少到 6 dB，并且由于振荡系统品质因数的降低，谐振频率从 140 Hz 降低到 130 Hz。 较低频率下频率响应的上升也有类似的解释。 对于波长与机舱最大尺寸（通常是其长度）相称的频率的信号，机舱相当于二阶声学低通滤波器，其频率响应在截止频率以下的斜率约为每倍频程 12 dB。 在第一个近似值中（不考虑座舱内的吸收和车身板件的最终刚度），我们可以假设截止频率为Fc=Vs/2Lmax（这里Lmax是座舱的最大尺寸）。 在此频率下，上升达到 3 dB，低于 F<Vs / 4Lmax - 上升消失。 因此，机舱在可听频率范围内的频率响应的上升约为 12 ... 18 dB。 由于内部声学特性并不理想，实际数据与理论有些不同 - 对于“经典”主体，频率 Fc 约为 60 Hz，“凿子”主体为 55 Hz，“通用”主体为 45 ... 50 Hz。 传输特性的两种可能的变体如图 2 所示。 XNUMX、显然，同一个动圈头在不同的沙龙里发出的声音会完全不同。
基于前面讨论的因素，在机舱内安装扬声器的位置的选择至关重要。 此外，该部分的频段数量和频率的选择取决于其安装位置。 我们放置 汽车扬声器通常不是很灵敏，但具有良好的频率响应、宽广的指向性和平衡的声音。 鉴于宽带和同轴驱动器的功能仍然有限，只有使用多路分布式前置扬声器才能达到最佳效果。 正确确定需要在汽车内部的哪些位置放置带通散热器也很重要，这样它们才能发挥最大效率。 两路前置扬声器如今最为常见，但在高品质音频系统中，它们逐渐被三路前置扬声器所取代。 作者在[1]中简单概述了头部放置的原则，但此后积累的经验以及[2、3]中的意见交流需要对其进行一些调整。 为了获得高声场，最简单的方法是将辐射器放置得尽可能高。 仪表板允许这样做，但用于安装头部的常规座位通常限制为 10 ... 但在这个地方安装中音头也有严重的弊端。 主要问题是由于左右发射器发出的声波路径存在令人无法接受的巨大差异，声音被束缚在机舱的一侧。 事实上，在所有国产汽车中，只有 Moskvich-13 可以使用为扬声器保留的常规位置来达到其预期目的。 应该指出的是，这个解决方案不能被认为是最成功的。 设计师被迫寻找其他地方安装扬声器，这并非巧合。 传统上，低频、全频或同轴扬声器放置在汽车前门中。 它们相对较大的内腔有助于有效再现低频，并实现几乎完成的声学设计。 通常，在录音制品中，该频率范围内的左声道和右声道的声音信号是同相的并且具有几乎相同的强度。 因此，从安装在门衬里平面上的探头，频率为 100 ... 150 Hz 的波前到达具有部分反射补偿的相对探头。 为了减少这种现象，头部应在前排座椅上方的天花板中部向上转动。 当使用具有相对较高交叉频率 (5 ... 7 kHz) 的两路前置扬声器时，此选项最为合理。 这种补偿的效果很大程度上取决于低频辐射器在车门中的位置以及车厢的设计特点。 例如，高隧道和加长的仪表板控制台（“胡须”）在一定程度上削弱了这种效果，然后“在平面上”安装头部是完全可以接受的。 此选项在频带分隔区域为 1 ... 1,5 kHz 的双向系统中最为合理。 该频段内磁头的辐射方向图相当宽，但在交叉频率较低的双向系统中，需要使用自然谐振频率较低的高功率射频磁头。 另外，为了有效减少接近谐振频率的发射，需要使用高阶高通滤波器或特殊的校正电路。 为了将门头安装在门上，通常需要制作特殊的面板（平台）或环形衬里，以增加隔间的实际深度。 此外，有必要采取措施抑制面板和门机构的振动。 在前排座椅下方箱体中安装向前向上辐射的低音扬声器，消除了补偿效应并减少了时间延迟，从而减少了将表观声源“束缚”到客舱一侧的影响。 由于机舱前部低频有一定程度的集中，声压在 200 ... 400 Hz 范围内增加。 同时，这种情况下的发射频带从上方被限制为大约2...3 kHz的频率。 因此，这种辐射器的布置需要使用低交叉频率，或者过渡到三路扬声器。 举个例子，如图所示。 图 3 显示了安装在 Moskvich - 25 前座下方的外壳（带有反相器）中的 4GDNZ-2141 动圈磁头的频率响应。频率为 125 Hz 时的内部谐振清晰可见，频率响应在 800 Hz 处下降，下降幅度高于 1,5 kHz，尽管根据护照数据，该磁头的频率响应下降开始于频率高于 3 kHz。 频率响应与护照频率响应的这种偏差可以通过近辐射区域中存在障碍物（座垫）来解释。 对于 VAZ-2107 前座下方的类似扬声器，但辐射方向接近水平，频率响应下降移至 500 ... 600 Hz 区域，并且具有较小的值。 这些频率对应于大约 0,5 ... 0,6 m 的波长，这与受仪表板和控制台限制的腔体尺寸非常吻合。
将发射头安装在踢板上，其辐射轴向上（朝向机舱中心）可最大限度地减少左右发射器信号路径的差异，从而实际上消除了约束效应。 与预期相反，声场并没有下降，而是上升到挡风玻璃的水平。 不幸的是，在大多数情况下，组织一个像样的声学设计并不容易：箱子的最大可能体积通常不超过两或三升。 因此，该选项主要适用于三分频扬声器的中频头。 由于频率高于 1 kHz，发射器的辐射方向图非常独特，因此对于踢板上头部的方向没有明确的建议 - 这完全取决于具体条件。 这里需要做一个实验。 放置中频发射器的另一个同样有趣的选择。 在他的装置作品中使用了 S. Klevtsov。 Masrom 圆顶头安装在 Svyatogor 前排座椅下方的横梁上，并面向挡风玻璃。 该解决方案减少了来自左右发射器的声波路径的相对差异，从而实际上消除了声音对机舱一侧的影响。 为了对所选安装地点以及低音和中音发射器方向的选择进行初步评估，可以方便地使用安装在小型反射板上、功率为 3 ... 5 W 的宽带头。 它们通过最简单的高通滤波器（一个容量为100微法的无极性氧化电容器或反并联的两个有极性220微法的电容器）连接到收音机，并选择位置和方向，实现舞台所需的宽度和高度。 在中音驱动器外壳的制造中，考虑到其声音特征，澄清与特定头相关的方向是有用的。 适用于任何前置扬声器结构的高频头安装在前柱上、车门的上前角或仪表板上。 在第一种和第二种情况下，同时使用直接信号和从玻璃反射的信号；在安装在机架上的情况下，仅使用从挡风玻璃反射和散射的辐射。 同样已知的是在后视镜附近安装高频发射器的选择（使用从玻璃反射的信号）。 在选择高频头的位置时，必须记住，在低交叉频率下，其辐射对声场的形成有直接影响，方向需要仔细调整；在交叉频率高于 5...6 kHz 时，方向的影响将会减弱。 无论如何，在安装它们时，有必要在系统的最终设置期间提供调整方向的可能性。 大多数汽车“高音扬声器”的套件中都有为此所需的安装零件。 只有在设置前置扬声器后才能解决与使用低音炮和后置扬声器相关的问题。 没有后声道的声像形成是不完整的，所以不要忽视它。 其主要目的是通过模拟反射声音来创建“霍尔效应”。 根据扩散声谱，后声道信号频谱应限制在大约 500 ... 2500 Hz 的频带，并且信号电平应较低。 使用后置声道可以掩盖前置扬声器声音中的一些缺点。 最令人印象深刻的结果是在后声道中使用差分信号时获得的。 要实现这种方法，在最简单的情况下，可以使用两个后头通过带通LC滤波器（Huffler电路）在左右声道放大器的输出之间背对背连接。 然而，当使用额外的后通道信号处理时可以获得最佳结果，其设备在[4]中进行了描述。 其中还概述了进一步改进该方法的主要先决条件。 低频的完全再现需要较大尺寸的声学设计，因此，在几乎所有移动装置中，主通道的频率范围从下方限制为 70 ... 120 Hz。 要发出较低的频率，您必须使用低音炮。 由于辐射在最低频率下是无方向性的，因此低音炮位置的选择取决于系统布局。 大多数情况下，它安装在后备箱中，尽管频带的不合理向上扩展可能会伴随低音“延迟”效应。 关于噪音和振动 降噪问题在汽车上尤为突出。 即使从声学角度来看，设计良好的车身也会在运动过程中产生振动，这些振动既来自发动机和变速箱的振动，也来自车轮在道路上的振动。 在最低频率下，车身的低刚性会产生影响，从而导致面板和屋顶振动。 在这种情况下，主要噪声功率集中在最低频率和中频下边界之间的区域。 在运动中，虽然噪音是“有组织的”，但在恒定速度下，它是相当均匀的，并且由于听觉的选择性特性，它可以被消除。 除了糟糕的道路状况造成的冲击和撞击的后果外，借助良好的机舱隔音效果，剩余的噪音成分可以显着减弱（不考虑风啸和轮胎隆隆声 - 在这种速度下，没有时间听音乐）。 为了吸收道路噪音，该材料应应用于地板、防火舱壁以及车轮区域。 但由于大城市居民熟悉的交通周期是“开一米，停两米”，隔音问题对他们来说并不那么严重。 除了隔音（旨在阻止外部噪音进入内部的路径）之外，大面板（屋顶、门）的减振也用于消除音频系统运行期间可能出现的泛音。 如果放大器的功率较低，则在大多数情况下不需要采取此措施，但是，应最大限度地注意消除装饰物的共振和振动。 内部部件，因为即使在相对较低的功率下，它们也会产生比交通噪音更令人不愉快的嘎嘎声和泛音。 应特别注意扬声器头旁边的面板或用作扬声器外壳一部分的面板。 如果无法完全覆盖大面板，最好在其中间部分应用阻尼层，因为刚性最小。 通常通过覆盖四分之一或更多的区域来消除共振。 “经典”VAZ 车身示例的主要处理位置如图 4 所示。 XNUMX. 这是“最小”程序； “最大”计划还包括车顶、行李箱盖和发动机舱、轮拱的加工。
当开始对汽车内部进行隔音和减振时，遵循以下经验法则很有用：
使用各种材料改善车身面板的减振性能 - 既有专门为此目的设计的材料，也有替代材料。 此类材料的共同特性是它们具有高内粘度。 使用各种厚度的板材以及胶粘剂或泡沫气溶胶。 片材的外观和触感都像橡胶。 Dynamat具有最大的阻尼，同时具有隔音效果，但它的价格并不便宜，当“完全”加工一辆车时，成本可以与一辆二手国产车的成本相称。 因此，驾车者正在尝试寻找替代解决方案。 令人满意地替代进口减振材料：“Shumizol”、“Liplen”、“Vizomat”、“隔音橡胶胶泥”——全部为国内生产，价格相当实惠。 对于填充“鱼雷”和某些身体部位的空腔，建筑泡沫“Macroflex”是完美的。 然而，必须考虑到它的体积显着增加，因此不适合填充封闭的空腔。 驾车者所熟知的（可以说是经典的）隔音材料是油毡。 在建材商店，油毡的剩余部分通常以大幅折扣出售。 然而，其选择应谨慎对待。 编织油毡具有优异的隔音性能，但其基底具有吸湿性，需要对底层表面进行额外的防腐处理。 现代类型的无基底泡沫油毡不吸湿，但吸音效果较差。 然而，没有人费心在重要的地方放双层或三层！ 近年来广泛使用的另一种结构类似的材料是聚乙烯泡沫。 是优良的隔音材料（10mm厚度吸声率为60%）。 另外，它绝对不吸湿、不腐烂、价格便宜。 为了消除门衬里的吱吱声和振动，您需要放弃不可靠的塑料盖，并将衬里安装在自攻螺钉上。 如有必要，可将泡沫橡胶或聚乙烯泡沫细条粘在衬里和门板之间的接触点处。 为此，用于密封窗框的自粘泡沫橡胶条非常适合。 应选择非吸湿等级的泡沫橡胶，其结构孔不向外开口。 将头部安装在门上时，其内部机构需要进行处理 - 必须避免杆和驱动器接触其表面。 为此，可以使用 PVC 管和塑料套管。 此外，仔细的调整消除了机构和橡胶绳支架的间隙。 您可以通过非常简单的方式确定所需的工作量，然后确定内部处理的质量。 通过安装在乘客舱内的功率充足（至少20W）的扬声器，再现来自3小时信号发生器的信号。 发生器在 50 Hz ... 2 kHz 的频率范围内平滑调谐。 身体元素在次低频和低频下的共振可以通过触觉感受到，在较高频率下可以通过听觉上出现的嘎嘎泛音来感受到。 车内隔音、隔振的改善工作应与音响系统电源、信号线路的安装结合起来，特别是安装有很多要求，即使安装最简单的收音机也必须满足这些要求，更不用说高级系统了。 否则，很多工作就会充满不必要的困难，而这些困难是可以避免的。 电源接线 对于低功耗设备（例如收音机和均衡器），通常可以使用现有的电源接线。 单独的放大器（增加功率）消耗更多的电流。 汽车内的布线不是为此设计的。 另外，由于全部组装在线束中，因此存在“汽车”和“音响”电路相互影响的危险。 基于此，建议将放大器的正极电源线直接连接到电池，即使收音机是系统的唯一组件。 系统的负极电源线通常连接到车体。 应尽可能短，其截面不应小于正极线的截面。 与主体的连接应通过主体未上漆的金属进行。 如果是镀锌的，则必须使用制造商提供的连接点之一，以避免对系统产生干扰。 当车身不是新的时候，焊缝的过渡电阻会增大，因此，为了减少电压降，在这种情况下，负极线也应该直接连接到电池端子上。 安装电源接线时，首先必须记住遵守安全要求。 注意事项：电线是否需要绕过角落、穿过门或发动机舱？ 此类问题对接线的选择提出了特殊要求。 它必须具有柔韧性，绝缘层厚，高温下不软化，低温下不破裂。 对于铺设在发动机舱内的电源线部分尤其如此。 使用绝缘层容易破裂的刚性电线可能会引发火灾。 为了防止电源线短路时发生火灾，必须在电路中插入保险丝。 它安装在靠近电池正极端子的电源线断口处。 保险丝座必须牢固固定。 选择的熔断器工作电流比系统消耗的最大电流大 20 ... 30%。 这不会干扰其正常工作，但可以保证在发生短路时立即关闭电路。 在发动机舱内敷设电源线时，可以在发动机护罩上钻一个孔，或者使用转向柱和安装块附近已有的孔。 将电线穿过具有锋利金属边缘的孔需要使用橡胶密封件。 在发动机舱内，需要用波纹管额外保护电线。 不应拉伸它，在自由位置必须用安装夹或捆扎带将其固定。 选择电源线时，会考虑特定类型的特性，特别注意其横截面。 传统上以美国线规（AWG）为单位进行测量，或简称为“规格”（gauge）。 其电线及其配件（分配器、连接器、保险丝座等）在世界各地以该标志生产。 要确定系统的电线尺寸，您首先需要确定最大电流消耗和电缆长度。 然后使用表中的信息。 1 [5]，RASKA（俄罗斯汽车音响竞赛和竞赛协会）在评估安装质量时使用。
为了提高车载供电系统的能源性能，电容器与电池并联，并尽可能靠近音频系统中最关键的功耗设备安装。 这将补偿功率峰值时连接线上出现的压降。 即使在使用没有附加组件的收音机时，安装电容器也是合理的 - 在这种情况下，峰值信号电平的再现得到显着改善，声音不再被“钳制”。 为了确定电容器的电容，使用经经验验证的比率 - 1 法拉每千瓦。 例如，对于功耗为100W的系统，100uF的电容器就可以了。 对于收音机来说，容量为 000 ... 47 微法的电容器就足够了。 一些音响制造商，例如Phoenix Gold，生产专为汽车音响系统设计的大容量电容器，但价格昂贵得令人望而却步。 实际上，当放大器功率高达 68 ... 000 W 时，可以成功使用传统的高容量氧化物电容器或并联连接的较小电容器组。 为此目的使用广泛应用的电容器，有必要关注它们允许的最高温度 - 夏天在阳光下的汽车中，温度可以达到 50 ... 100°C。应优先选择带有安全阀（插头）的电容器，在极端情况下 - 外壳上有凹口。 考虑到车辆车载网络电压的变化，电容器的工作电压必须至少为16V。但是，必须注意以下情况。 如果车载网络中的电压调节器出现故障，则电压可能会从 14 V 升至 18 ... 20 V。因此，为防止电容器击穿，工作电压应选择较大的 - 20 ... 25 V。 从车载网络直接对大容量电容器充电是危险的。 因此，为了限制电流，必须通过阻值为10 ... 20欧姆的电阻或更简单地通过白炽车灯进行初始充电。 当灯熄灭时，可以“直接”进行进一步充电。 如果车主晚上断开电池，建议使用简单的装置给电容器充电，其电路如图5所示。 XNUMX.
开关可以使用任何类型，唯一重要的是它是针对系统消耗的最大电流而设计的。 信号电路和噪声 所讨论的电源电路的电线选择和安装规则也适用于高电流信号电路。 因此，在选择连接动圈磁头的线段时，可以成功地使用上表，根据放大器通道数减少电流。 通常，制造商提供的带有动态头的电线在大多数情况下完全不适合我们的目的。 2 m 长的双线电阻有时可达 0,5 ... 0,7 欧姆，这会导致无线电放大器中出现明显的功率损耗。 因此，节省“柱”线也不值得。 在车门中安装动态头时，需要特别可靠的电线。 在任何情况下，电线都不应穿过“内饰下方” - 它必须穿过门和架子上的金属孔，并必须受到导管的保护。 这些措施可确保电线不会被挤压、扭结或打圈。 扬声器接线通常不是问题。 某些类型的现代外国制造的汽车除外。 它们充满了电子设备，如果安装不成功，音频系统电线上的拾音器可能会被听到。 为了避免这种情况，您应该首先明确车载计算机的位置以及交换数据的电缆的位置。 互连信号线的安装显着影响声音再现的质量。 当今采用的大多数音频系统布局的主要问题是互连电缆太长。 最常见的是，CD 换碟机放置在行李箱中，用于调整和进一步放大的信号被馈送到安装在仪表板上的收音机的输入端。 如果有额外的放大器，它通常也位于干线中，因此电缆长度至少增加一倍。 这个长度的自电容已经可以影响高频的传输。 因此，汽车放大器和录音机线性输入的输入阻抗非常低（约10 kOhm）。 尽管如此。 最好的出路是系统的合理布局和使用所需最小长度的互连电缆。 隐藏的“看不见的”多余电缆会降低较高频率的再现性能。 为了解决拾音器的问题，最广泛使用的方法有两种：提高信号源的输出电压和使用差分（平衡）通信线。 根据信号源的线性输出和放大器的输入的形成方式，还选择互连的类型。 平衡线路的使用是高价位组件的典型做法，可保证出色的抗噪性。 信号电压反相提供给差分放大器的输入，干扰同相并被抑制（图6）。
然而，只有当耳廓完全对称时，这才是正确的。 使用平衡输入和不平衡输出（反之亦然）会抵消该方案的所有优点。 在这种情况下，最好的解决方案是使用平衡装置，最优雅的是变压器，但它可能太昂贵，无法保证所需的质量指标。 汽车中的主要干扰源是点火系统和发电机，前者会产生噪音，后者的干扰表现为音调可变频率。 点火系统的干扰无法完全消除，但可以显着减少。 在采用传统（接触）点火系统的汽车中，使用内置噪声抑制电阻的点火分配器或具有分布电阻的高压线可以显着降低干扰功率。 屏蔽电缆将进一步降低干扰水平。 交流发电机噪声可能是由不良的集电极和电压调节器条件引起的。 但即使状况良好，如果系统中有多个组件，也会因接地不当而听到干扰。 如果音频系统中有多个接地点，那么当组件连接在一起时就会形成寄生环路。 这就是为什么不应允许组件的公共线通过互连电缆相互连接。 出于同样的原因，屏幕不应该充当信号导体。 实现这个条件很容易：自己在电缆上安装连接器时，屏蔽一侧没有焊接。 使用预制电缆时，可以使用一层薄薄的电工胶带将 RCA 插头的接线片与连接器外壳绝缘。 同样的方法可以让您找出最好从哪一侧隔离屏幕 - 从信号源一侧还是从放大器一侧。 如果此措施没有帮助，则仍然需要为整个系统使用单个接地点，最好是在电池的负极端子上。 声学设计类型和头部特性 为了使汽车中的立体声扬声器能够提供高品质的声音，必须对其进行正确的设计和精心的安装。 本节提供简短的建议，帮助您避免最常见的错误，这些错误可能会使所有设计技巧失效。 任何动圈头都需要一定的声学设计。 您可以为现有的设计类型选择头，或者相反，为可用的头计算必要的声学设计。 最简单的方法是将动态磁头安装在为此目的提供的位置。 这是初学者汽车爱好者通常会做的事情。 然而，汽车设计师关于声学设计的想法可能与普遍接受的想法有很大不同。 通常，前门的常规位置设计用于安装直径为7.5 ... 10厘米的小头，而它们的辐射方向只能由设计师的奇怪想法来解释。 国产汽车在这方面尤其不成功，大多数汽车根本没有（或禁止）安装前置扬声器。 因此，主人无论愿意与否，都必须在扬声器的设计和制造上表现出相当的巧思。 必须记住，随着声学设计复杂性的增加，其对错误和误算的“敏感性”也会增加。 因此，不要盲目相信护照上给出的动磁头的平均特性（实际可能会相差50...80%），而是要自行测量特定实例的谐振频率、品质因数和等效体积。 测量这些参数的方法已在《Radio》杂志（例如[6]）和文献中反复描述。 在汽车扬声器中，在多种声学设计中，“声学屏”（Infinity Buffle）和“开放式箱体”（Free Air）应用最为广泛。 第一个主要用于中频和宽带头，大多数汽车音响系统都是在其上构建的； 第二种有时出现在低音炮设计中。 声阻板（PAS。非周期膜）也可以被认为是一种开放式声学设计选项，但很少使用。 造成这种情况的主要原因是缺乏可靠的计算方法以及“件”生产的复杂性。 “开放”设计中动圈磁头的频率响应在低频区域下降，陡度为每倍频程 6 dB，类似于一阶声学高通滤波器。 理论上，较低频率下的频率响应应该有所上升（考虑到机舱的传递特性），但实际上这不会发生。 在这种情况下，可以预期的最大值是 50...70 Hz 区域内的一个小“驼峰”。 通常不进行计算，依靠动感头的多功能性和在常规场所的安装。 然而，在为特定的开放式设计选项选择磁头时，值得考虑它们的特性。 这种设计的主要优点是平滑的相位响应和瞬态时不存在过冲，这对播放的“音乐性”以及高效率有积极的影响。 缺点是低频的再现减弱（稍后详细介绍）。 因此，纯粹形式的声屏实际上不用于低频磁头的设计。 就流行程度而言，位居第二的是“封闭箱”和反相器（FI、Vented Box、Ported Box、Bass Reflex），它们均用于中低音部分和低音炮。 另外，中频和宽带头的设计也采用了小体积的封闭式外壳，与低频头安装在一起。 锥体后侧与强大低音扬声器的辐射隔离，消除了移动系统的过载和互调失真。 封闭情况类似于二阶高通滤波器。 其主要优点是与汽车内部的传输特性（即二阶低通滤波器）具有出色的耦合性，理论上可以获得平坦的频率响应和出色的脉冲响应。 缺点是效率低，需要使用敏感头或增加放大器功率。 具有反相器的情况类似于四阶高通滤波器，但实际上，根据设计和设置，它可以接近三阶。 因此，即使考虑机舱的传递特性，也无法实现平坦的总频率响应。 优点——效率高。 脉冲响应比封闭情况下的脉冲响应稍差。 主要缺点是，在反相器频率以下，扩散器振荡的幅度仅受悬架刚性的限制，因此可能损坏磁头。 为了防止信号路径中出现这种情况，有必要应用一个截止次低频的滤波器（亚音速滤波器）。 诸如“无源辐射器”（Passive Radiator）和“带通”扬声器（Bandpass）等奇特类型的声学设计，具有四至八阶的 HPF 特性。 专门用于低音炮。 带通扬声器的优点是效率高，但脉冲特性非常平庸，并且随着阶数的增加而恶化。 所列出的声学设计类型实际上仅限于汽车声学系统。 声学喇叭和迷宫由于其尺寸相当大，即使在“家庭”音响中也是罕见的，并且根本不可能在汽车中使用它们。 例外（极其罕见）只是号角“高音扬声器”。 计算反相器和无源辐射器的方法可以在[7]中找到。 然而，目前提出的图形计算方法费力且不太准确。 使用现代计算程序更加方便，其中许多程序可以让您考虑机舱的传输特性。 这使您可以评估所有参数对系统频率响应的影响。 声学设计软件可以在互联网上找到（例如[8-11]）。 随着声学设计软件的激增，设计复杂性不再是限制因素。 随着“自由度”的增加，对于低频扬声器的复杂设计，需要控制动圈头的参数并调整成品。 因此，业余设计中最普遍的是封闭式外壳和反相器。 出于同样的原因，业余安装中的条形散热器通常以成品形式出现，其阶数不高于第四。 即使在工业和专业设计中，更复杂的设计也很少见。 无源辐射器在业余安装中具有很大的前景，在某些情况下它可能比相位逆变器更可取。 当使用具有大扩压器冲程的动态头来消除反相器隧道中的空气噪声时，其横截面和长度必须显着增加，而隧道的长度可能超过壳体的尺寸。 在这种情况下，改用无源辐射器会更方便。 事实上，这是一种反相器。 其中隧道中的空气质量被无源辐射器的移动系统的质量取代。 单独的动圈头可以用作无源辐射器。 通常在业余设计中，它不使用磁性系统，但最好使用成熟的磁头。 在这种情况下，不仅可以通过机械方式（通过改变无源辐射器的移动系统的质量）来调整 PI，还可以通过电方式（通过改变与无源辐射器的音圈并联的电阻器的电阻）来调整 PI [12]。 这种非常规的方法允许您在大范围内改变系统的特性。 上图。 图 7 显示了在带有 25GDN4-7 无源发射器的 25 升封闭箱中，通过实验获得的 4GDNZ-4 动态头的总电阻模量的频率依赖性。 从图中可以看出，通过引入无源头Rsh的分流器，可以调节具有反相器的扬声器的特性。
上图。 图 8 显示了使用 JBL SpeakerShop 程序对此类扬声器的频率响应进行建模的结果，其中考虑了 VAZ 汽车“经典”内饰的传递函数。 曲线 1 - 封闭情况下的频率响应，曲线 2 - 反相器的频率响应。 频率低于 30 Hz 的图表部分没有物理意义，因为传递函数的模拟没有考虑乘客舱的真实属性。
声学设计的选择与动圈头的特性直接相关，主要与其全品质因数 QK 相关。 如果头部的总品质因数小于 0.3 ... 0,35，则认为其较低； 高 - 超过 0,5 ... 0.6。 对于在封闭情况下运行，品质因数不超过 0.8 ... 1 的头适用，对于使用反相器运行 - 品质因数小于 0,6。 对于总品质因数大于 1 的磁头，建议采用开放式声学设计。 此外，还需要知道磁头的等效体积及其在开放空间中的固有谐振频率Fv，它决定了可再现频带的下限。 由于除了开放式设计之外，所有类型的声学设计都会增加头部的共振频率，在知道等效体积的情况下，可以根据其允许的增加程度来估计箱体所需的体积。 磁头再现较低频率的适用性可以通过经验比率 Fv/Qk 来评估。 如果该比率为 50 或更低，则散热器设计为在封闭情况下工作，如果为 90 或更高，则在反相器中工作。 在相同的位置上，对于开放式设计的工作，有必要选择具有高总品质因数（不小于0.5）和谐振频率为40 ... 50 Hz的头。 然而，在这种情况下，必须考虑其他因素。 选择声学设计时，我们建议重点关注 0.5 ... 1,0 范围内的最终品质因数。 如果等于0,5。 那么就达到了最好的脉冲响应，如果是0,707，那么频率响应是最平滑的。 当品质因数为 1 时，截止频率处出现约 1.5 dB 的上升。 被耳朵感知为“刺耳”的声音。 随着品质因数的增加，频率响应上会出现明显的谐振“驼峰”，从而产生特有的“嗡嗡声”泛音。 然而，在某些情况下，考虑到音乐材料的性质和机舱的传输特性，这可能是有用的。 汽车扬声器的开放式设计通常是由内部面板创建的。 它们的特征根本没有必要，而且改变几乎是不可能的。 因此，人们必须提前忍受低频区域频率响应的恶化。 理想声屏的面积，不影响高于磁头共振频率 Fs 的频率再现。 是 S = 0,125(Vs/FsQk)2(m2)。 其中 Vs = 340 m/s 是声速； Qk——磁头的总品质因数。 由于真实声屏的面积比理想声屏小得多，采用这样的动圈磁头设计，在可再现范围的较低频率处会出现频率响应的下降： N=10lg (S'/S) (dB) 其中 S' 是实际屏幕面积。 让我们用一个例子来解释一下所说的内容。 如果我们取Fs = 60Hz，Ok = 0,8（“牛蒡”的典型值），理想的屏幕面积将是6,2平方米！ 后搁架的面积，即使是“四”，也小了六倍，因此在 2 Hz 频率下的频响下降会在 60 dB 左右。 即使考虑到机舱的传输特性，低于 8 Hz 的频率的再现也会明显衰减。 当头部安装在封闭的壳体中时，观察到类似的效果，只是其原因不同。 当安装在体积 V. 与等效 Vas. 相当的封闭壳体中时，磁头的谐振频率和总品质因数。 增加： F's = kFs; Qk=kQk； k = √(1+Vas/V). 这里 Vas 是当量体积； V是物体的体积。 因此，当磁头安装在体积相等的封闭壳体中时，其谐振频率和品质因数增加1.41倍，在体积为0.5Vas的情况下增加1,73倍，依此类推。 正是这种情况限制了“家用”扬声器在汽车中的使用。 因为在大多数情况下它们需要大量的箱子。 但是，如果在外壳中填充吸音材料，则可以稍微修正外壳的特性。 将吸声器引入体内相当于其体积增加 5...30%。 相应地，扬声器的谐振频率也降低，在极限情况下，它降低到未填充情况下的初始值的0.85。 此外，吸声器可以减少信号反射和共振现象，这对最终的频率响应有有利的影响。 经实验证明，该方法对于小体积情况最有效。 吸声剂的浓度应为每升体积 20...24 克 [13J。 实际上，在头部的共振频率停止降低之后停止添加吸声器。 在封闭的情况下，需要填充头部后面大约60%的体积；在存在反相器或无源辐射器的情况下，在后壁（必需）和侧壁（优选）上应用至少20毫米厚的吸声层就足够了。 在谐振室中 - 高阶声学设计 - 吸声器不是必需的，但在某些情况下，将其应用到具有 10 ..20 毫米层的墙壁之一以降低品质因数可能很有用。 用于填充外壳内部容积的吸声材料必须是疏松且多孔的。 适用垫子形式的棉绒（对于封闭式设计，可以放在布或纱布袋中）、涤纶（合成防寒剂）。 使用厚度为 20 ... 50 毫米的地毯和垫子形式的片状泡沫橡胶（聚氨酯泡沫）也很方便。 请勿将吸音器放置在逆变器开口或管道附近。 因为过度的阻尼会导致其动作完全停止。 垫子用钉子、螺钉或胶水固定在车身的内表面。 从设计上来说，汽车扬声器可分为内置式扬声器和外壳式扬声器。 对于内置扬声器，声学设计很大程度上（而且通常完全）是由车身和内饰的结构元素创建的。 这。 首先，常规或自制座椅位于车门、后货架、仪表板上。 通常，这种情况下的声学设计是开放式外壳或声学屏幕。 箱式扬声器主要用于封闭式和倒相式声学设计。 在任何声学设计中，都应避免任何槽和孔，外壳应尽可能紧密。 扩散器后侧的空气溢出以及与之相关的损耗是低频下测量的频率响应与计算的频率响应存在显着偏差的主要原因。 头部单元附近的孔或槽会导致声学“短路”，从而导致低频再现急剧恶化。 安装逆变管时，还需保证其与面板连接处的密封性。 出于同样的目的，建议在音箱扬声器的设计中使用安装在外壳上的直通连接器，因为通过橡胶衬套的电缆输出不能提供适当的密封性。 由于音频系统组件不应干扰车辆维护，因此插入式连接可提高性能。 对于用于宽带和中音头的“声屏”和“开放式外壳”等声学设计，希望满足整个前面板的密封性要求。 如果这是不可能的，则应至少在头部扩散器尺寸的两倍所限制的区域内确保这种条件。 这主要适用于在车门和后架上安装动态头。 无论选择在车门上安装动态头，所产生的声学设计一方面具有相当大的体积（20 ... 30或更多升，取决于汽车类型），另一方面，该体积的紧密度是非常有条件的。 即使内衬的周边被密封，玻璃密封件、排水孔和锁把手仍然存在。 因此，当安装在门中时，头部的声学设计通常更靠近隔音屏而不是封闭的壳体。 如果需要在门中组织一个封闭的空间或反相器，那么专门隔离那里所需的空间通常比密封整个门更容易。 在后货架上安装发射器时，需要考虑行李箱容积是否与乘客舱隔离。 所以。 在国产VAZ（“经典”）汽车中，后备箱容积与乘客舱仅通过纸板隔板隔开，其松紧程度完全取决于后座靠背的贴合度和设计（靠背可配备折叠扶手）。 相反，在许多外国汽车中，后备箱与乘客室通过坚固的金属隔板隔开。 在旅行车和掀背车中，行李舱与乘客舱根本没有隔离，因此本例中后置扬声器的声学设计是典型的声学屏幕。 将头部安装在面板内侧时，孔的直径必须等于扩散器的直径，并考虑到波纹。 如果面板厚度超过 5...10 毫米。 磁头前面形成的“隧道”（图9，a）会由于干扰现象而增加3 ... 5 kHz以上频率范围内频率响应的不均匀性。 为了消除孔中的这种影响，需要对边缘进行倒角（图9，b）或倒圆（图9，c）。 一个有趣的事实是，与常识相反，许多汽车中的常规座椅的特点是头部深度安装（15 ... 50毫米），并且防护格栅的设计不符合声学要求。 从外部安装时，根据扩散器支架的尺寸选择孔的直径。 这种安装选项更适合宽带和中频头，尤其是面板厚度较大的情况（图 9d）。 安装进口磁头时，可以使用包装盒上印刷的模板来标记孔位。
在任何情况下，必须使用带有 5 ... 10 mm 单元的薄格栅或网来保护头部的扩散器免受损坏。 增加网格尺寸会降低光栅的声阻抗，但会增加意外损坏的风险。 当低音炮位于行李箱中时，它可以以同样的方式保护低音反射通道免受异物影响。 如果动压头没有设计有阀座密封，则必须通过海绵橡胶垫片或橡胶管安装在面板上。 这一要求同样旨在确保结构的紧密性以及头部与外壳的机械解耦。 头部用螺钉、螺钉或螺柱固定。 不宜拧得太紧，以免造成扩压器支架和运动系统变形，增加振动。 对于低频磁头尤其如此。 主体材料必须确保面板的刚性，尤其是安装头部的面板的刚性。 最合适的材料是胶合板、纤维板和刨花板。 为了制造曲面，使用复合材料（玻璃纤维、纸张、纸板、环氧树脂、玻璃纤维、泡沫等）。 汽车音响爱好者开发了许多有趣的技术。 期刊出版的范围不允许详细讨论，但一般原则概述如下。 身体的尺寸和头部的力量越大，身体的材料就必须越厚。 对于低音炮，散热器下方的面板厚度必须至少为 15 毫米，对于其他扬声器，至少为 10 毫米。 大型面板的刚性可以通过在相对的墙壁之间使用额外的间隔件或以连接到面板上的杆的形式的加强肋来增加。 封闭型材框架形式的框架提供了更大的刚性，并粘在面板的凹槽中。 它们还可以形成复杂形状的面板。 框架的材料是 10 .. 12 毫米厚的胶合板（图 10）。
另一方面，需要保证面板弹性振动的阻尼。 确保这一点的最简单方法是在不同材料的界面处。 通过使用多层面板 - “三明治”（胶合板 + 刨花板、刨花板 + 玻璃纤维）（图 11）并使用吸音胶泥对面板进行阻尼，可以获得优异的效果。
用胶合板和刨花板制造矩形外壳的技术已在业余无线电出版物的页面上多次描述，因此这里将对其进行简要介绍。 由于在这种情况下，完成外壳的要求是次要的（通常除了主人之外没有人会看到它），主要的要求是强度和可靠性。 连接面板最简单的方法是使用金属角或木块。 木块可以更容易地制作非矩形车身，更适合安装在前排座椅下方或后排后面。 在任何情况下，面板和连接元件都安装在胶水上并用螺钉或螺钉紧固，胶水干燥后，用硅树脂、环氧树脂或密封剂从内部密封接缝。 要密封面板连接处的外部裂缝，您可以准备锯末与胶水或环氧树脂的混合物或使用腻子。 完成的车身必须打磨，然后涂油灰、涂底漆和油漆，或者您也可以用地毯完成它（图 12）。
外壳的内表面应有良好的阻尼。 安装在机舱内的声学设计的外表面通常覆盖有乙烯基。 矩形或梯形的箱子结构简单，技术先进，但浪费了座椅下方或后备箱的空间。 这个缺点在“隐形”（隐形）船体中已被消除。 为了最大限度地利用体积（通常是机翼中的一个壁龛或备用轮胎的空间），一个或多个表面，有时甚至是整个机身，都用玻璃纤维“就位”粘合。 其制造工艺如下[14]。 清洁和准备好的空腔（未来身体的基质）用油润滑并内衬保鲜膜。 然后将两层或三层预先用环氧树脂浸渍的玻璃纤维铺在薄膜上。 最好切割小块，以避免在形成复杂表面时起皱。 玻璃纤维被仔细平滑以去除气泡和多余的树脂。 树脂聚合后，小心地将所得“壳”从“基体”中除去。 进一步的粘合在内部进行，以免影响未来表壳的形状和尺寸。 您不应该急于一次铺设超过两层或三层玻璃纤维。 在粘合过程中，加固元件被模制在车身壁上——木块、胶合板垫片。 如果外壳没有单独的前面板，则在同一阶段您需要模制胶合板环以连接动圈头。 当壁厚达到 5 ... 10 mm（取决于箱体尺寸）后，将箱体与前面板接合。 剩下的就是完成外壳的外表面和内部的阻尼。 为了控制身体的体积和密封性，将水倒入内部。 多余的体积可以通过在外壳内粘贴聚苯乙烯片来消除。 另一项同样有趣的技术也使用玻璃纤维来制造外壳。 它最广泛地用于制造用于将头部安装在门上或踢板上的基座。 它有两种类型 - 根据模型进行粘合，如[15]中所示，以及使用最小曲率表面（“纺织技术”）[16]。 如果要“批量”生产，那么模型当然必须由木材、石膏或金属制成。 在这种情况下，嵌入元件和加强筋的安装会出现许多问题。 在业余条件下，使用一次性泡沫模型更容易。 预先制作一个框架（图13），固定用于固定头部的支撑环相对于讲台安装面的位置。
框架可以是木制的、金属丝的、由箔玻璃纤维焊接而成的。 然后将聚苯乙烯片固定在框架上，表面用 Macroflex 建筑泡沫装饰。 之后，将模型制成所需的形状和尺寸，并用玻璃纤维与调节环粘合在一起，如前所述。 如果完全需要讲台的内部体积，可以将模型部分移除或用丙酮溶解，但更常见的是留下模型以获得额外的刚性和主体强度。 您可以不用泡沫塑料，用薄纸板粘合外壳内层，但这项工作需要非常小心 - 模型的所有表面缺陷都会出现在外层。 “纺织技术”稍微简单一些。 在这种情况下，还制成连接支撑平面和安装环的框架。 然后用织物覆盖框架。 一层薄棉针织品或多层紧身裤已经证明了它们的良好性能。 所得结构用环氧树脂浸渍，然后用玻璃纤维片达到所需的厚度。 您可以从外部粘合（这更容易，但会使饰面复杂化），也可以从内部粘合。 另一种（但不是最后一种！）制作箱子的材料是纸。 由纸浆制成的圆柱形低音炮外壳（“管道”）由于其几何形状，具有很大的强度和刚性，壁厚很小（仅几毫米）。 同样的成功，您可以使用合适截面的塑料管。 端墙由刨花板或胶合板制成。 将扬声器连接到收音机 大多数汽车音响系统的创造者都相信，如果没有强大的放大器和昂贵的扬声器，就无法实现高质量的声音再现。 在某种程度上，他们是对的。 但是，通过对动态磁头的选择、放置和连接采取有效的方法，使用相对便宜的磁头，通过收音机的内置放大器可以获得良好的结果。 而且，完全有可能达到足够高的体积。 所以。 在这些线路的作者的汽车中，由于总功率约为 117 瓦，声压达到 60 分贝。 如您所知，它小于现代无线电磁带录音机的最大功率（80 ... 160 W）。 本文提出的解决方案是新手汽车音响爱好者最感兴趣的，因为它们不需要大量的时间和金钱投入。 除非另有说明，所有建议均适用于具有四通道功率放大器的无线电磁带录音机。 此处不考虑具有低功率双通道放大器的过时无线电型号。 公平地说，应该指出的是，给出的一些建议只有在使用廉价型号的磁带录音机和 CD 接收机时才有意义。 许多现代设备包括可调谐滤波器、均衡器和其他有用的设备。 因此，先锋 DEH-2000R CD 接收器允许您在后通道路径中包含截止频率可在 100 至 250 Hz 范围内可调的低通滤波器，并配备参数均衡器，可针对三个频段中的每一个频段进行中心频率和品质因数调整。 许多驾驶者根据标准的从前到后方案在车门和连接到收音机的后架上安装动态头。 通过售前培训的汽车和二手车上也有类似的音频系统。 这种扬声器变体的声学缺点已经在前面考虑过，但是，由于它仍然很常见，我将提出一种改进它的方法，该方法实际上不需要成本。 当头安装在后架上时，信号的中频和高频分量会导致声场向后过度位移。 您可以通过将后置扬声器的播放带宽限制为较低频率来纠正这种情况。 由于同轴头通常起到这个作用，所以最简单的方法就是关闭“高音扬声器”（它们可以在升级前置扬声器时首先使用）。 也可以使用低频头作为后头。 然而，信号的中频和高频分量的残留水平相当大，因此，为了减少它，需要使用截止频率在0.8 ... 1 kHz范围内的低通滤波器。 另一方面，对于此类前置扬声器设置中使用的最常见的小型扬声器，即使在中等音量水平下，信号的低频分量也会导致过载和失真。 显然，为了消除这个缺陷，需要高通滤波器。 通常使用截止频率约为 200 Hz 的一阶滤波器即可获得良好的结果。 实现这些功能的组合滤波器的一个通道的方案如图 14 所示。 XNUMX.
电容器 C1、C2 - 例如任何氧化物。 K50-24。 如果可以的话最好用220uF无极性氧化电容代替。 线圈L1包含160匝PEV-2 1.0电线，缠绕在直径25毫米的心轴上（缠绕长度24毫米）。 线圈的电感约为0,6 mH。 相同的连接选项（将所有散热器放在前面时）有时也用于组件前置扬声器。 在这种情况下，您不仅需要通过音调控制来调整音调平衡，还需要通过放大器的适当功率分配来调整音调平衡，这在一定程度上弥补了均衡器的不足。 如果有现成的一套二分频音箱。 最简单的方法是使用标准分频器，将 HPF 和 LPF 输入分开，分别连接到前声道和后声道（即所谓的双功放）。 当自制AS时，滤波器的计算根据任何已知的方法进行，例如[7]。 应优先考虑一阶滤波器 - 它们引入的相位失真和损耗最小，易于制造和配置。 交叉频率为 5 ... 7 kHz（小型 HF 磁头的典型频率），在这种包含情况下，前声道和后声道之间功率分布不均的无线电磁带录音机（例如，2X7 W - “前”和 2x25 W - “后”）将表现最佳。 许多廉价设备都满足此条件：CD 接收器 TSN-77（LG Electronics）、收音机 Daewoo AKF-4087X。 AKF-4237X、AKF-4377X、AKF-8017X、ProJogy KX-2000R。 ARX-9751/52。 更新了“乌拉尔”（型号 206、207、208）。 为了简化低频头的滤波器，您不能使用它，因为大多数低频头的频率响应自然下降是从这个频率范围开始的。 诚然，直径超过 13 厘米的锥体磁头也可以在区域辐射模式下工作，但这会导致较高频率下频率响应的不均匀下降。 对于具有相同功率通道的无线电录音机，其中的那些。 在“高音扬声器”上工作时使用的功率不超过三分之一。 在这种情况下，考虑将交叉频率降低至 1.5 ... 3 kHz 是有意义的，但随后您将需要具有低基本谐振频率的高频头和高阶高通滤波器。 它们的成本相当可观，因此三分频前置扬声器可能会更便宜。 作为“门内”安装时三路扬声器系统的低频链接，最好使用直径为 16 厘米或椭圆形 6x9 英寸的汽车宽带或低频头。 较小的汽车头很少能够提供低于 100 ... 120 Hz 的频率的完整再现。 对于“座椅下方”的箱式扬声器，您可以使用国产头 25GDNZ-4（带反相器）和 25GDN4-4（在封闭箱中）。 作为第一级的中高频环节，直径7.5…13cm的同轴头是相当合适的。 在该实施例中，LF和MF-HF频带之间的最佳交叉频率约为350Hz。 在这种情况下，L1 线圈应已包含 240 匝 PEV-2 1.0 电线。 它缠绕在直径为 25 毫米的心轴上（缠绕长度 - 24 毫米）。 线圈电感 - 1,8 mH。 电容器的电容为CI。 C2必须减小到220微法或采用100微法的无极性电容。 在更先进的间隔三路扬声器系统中，使用单独的中频和高频发射器。 如前所述，这消除了许多布局限制，并允许您充分利用每个头。 此类系统中的射频辐射器通常以相对较高的交叉频率（5 ... 10 kHz）运行，因此不需要使用复杂的滤波器。 对于第一个实验，先前从同轴头拆下的“高音扬声器”非常合适，但最好为此目的采用特殊的小型高频头。 带有直径达 10 厘米或宽带的“软”扩散器的可用中音头只能与高通滤波器一起使用。 没有从上面限制频带，因为它们在工作频率范围内的频率响应非常均匀，并且在高频处平滑下降。 如前所述，较大直径的磁头具有显着的频率响应不均匀性。 高刚性锥盆头通常在中音区域产生多次共振，从而产生泛音，因此需要带通滤波器。 为了纠正工作频段中磁头频率响应的局部缺陷，专业工作室有时会使用具有校正 LCR 链路的分频器。 它们的调整必须伴随着声压的强制性频率响应测量。 由于 RF 头的谐振阻尼位于足够接近工作频段 [17]，情况会稍微简单一些。 为此，使用串联 LC 电路，与头部并联连接并调谐到其主要机械共振的频率（图 15）。
电阻器 R1 同时执行多种功能。 首先，它稳定了负载阻抗，同时改善了放大器和滤波器的工作条件。 安装电阻器也会增加陷波深度。 使用该电阻器可以调整高频下的频率响应。 然而，必须记住，其电阻包含在 HPF 的负载中并影响截止频率。 这种阻尼方法对于中音头没什么用，因为它们的主要机械共振频率通常为 NO ... 150 Hz。 校正电路的电感和电容太大。唯一的例外是圆顶中音头，其频率要高得多 - 350...450 Hz。 上述连接扬声器的方法涉及使用无线电的放大通道，但是此类方法的选项列表绝非穷尽。 例如，当使用所有现代无线电磁带录音机都具有的桥式放大器的结构特征时，它们就会被组合起来。 考虑将两路或三路扬声器连接到索尼 1253/1853 和类似收音机的选项 [18]。这些型号的 UMZCH 可以用作最大功率为 2V25 W 的两通道桥，也可以用作具有传统负载连接和“虚拟地”的四通道。 本例中的功率为 4x6 瓦。 作者开发的第三种选择也是可能的。 上图。 图16显示了一个通道的图。
在这种情况下，低音扬声器BA1连接在桥式电路中，同轴或中频BA2（以及三分频扬声器中的高频VAZ）连接在传统电路中。 这种情况下所需的隔离电容器C2、C3同时起到一阶高通滤波器的作用。 极化电压由放大器提供，因此可以使用可用的极化氧化物电容器。 启用此功能后，将使用推子控件来设置音调平衡。 考虑到所选的交叉频率 - 440 Hz 和 4 kHz - 以及磁头的不同灵敏度（对于低频磁头，通常低 2 ... 4 dB），平衡是在调节器靠近中间位置实现的。 提供给磁头的电源对推子滑块位置的依赖性如图 17 所示。 XNUMX.
在调节过程中，电桥负载上的功率最多减少 6 dB（4 倍），因为在调节器的极端位置，磁头的激励降低到通常的水平（没有信号的放大器臂充当“虚拟地”）。 应该记住，在头部的联合作用区域中，它们是并联连接的，但是。 由于这些频率已经受到音圈电感引起的负载阻抗增加的影响，因此放大器没有真正的过载。 该系统一年来的运行证实了其高可靠性。 同样，双声道录音机的桥式放大器在输出端也有一个衰减器，应将其关闭，以便调节器不会影响滤波器的截止频率。 当然，根据所提出的方案，您可以打开更现代的无线电磁带录音机的负载。 上述所有内容都将继续有效，只有调整前置扬声器功率比的功能将会消失。 例如，已经提到的具有不同功率通道的型号的更强大的放大器是根据桥式电路制造的，而功率较小的放大器是根据通常的放大器制造的。 在这种变体中，您可以使用前头到后声道的混合连接，后置扬声器用于不需要高功率的“亚音”，根据通常的方案或Huffler方案（具有差异信号）连接到前声道。 推子位置“前后”将颠倒，但在操作中这实际上不是必需的。 除了将磁头混合连接到一个通道的放大器之外，长期以来还使用桥接左右通道之间的负载。 同样，您可以组织一个汇总通道来连接低音炮或单独的低音头。 这样的连接方案在英语文献中被称为“混合单声道”（“mixed mono”）。 然而，对于《广播》的读者来说，这并不是什么新鲜事[19, 20]。 让我们考虑一下具有两个桥接通道输出的放大器扬声器的连接方案（图 18）。 动圈头BA1、BA2形成左、右立体声通道的扬声器。 它们通常显示为宽带。 VAZ低频头连接在左右声道放大器的输出之间，同时信号被相加并且头再现单声道信号。
在此连接方案中，必须具有用于立体声通道的两个高通滤波器和用于和通道的低通滤波器。 他们的任务是排除磁头的并行操作和放大器的过载。 通常，一阶滤波器（C1、C2）用于立体声通道，总滤波器用于第二阶（C3L1）或第三阶。 它们以通常的方式计算。 该部分的频率和 LPF 的阶数在 80 ... 200 Hz 范围内选择，具体取决于低频头的位置。 如果它位于乘客舱的后部，则分频频率应选择尽可能低，阶数尽可能高，以避免低音炮再现“声音”范围。 然而，这需要制造相对较大的电感器。 在设计中使用铁磁磁路是不可取的，因为磁芯不可避免的磁化引起的失真会显着降低音质。 对于带有四通道桥式放大器的收音机录音机，几乎所有现代型号都配备了，上述用于打开扬声器的选项可以以多种方式组合。 例如，同时使用“低频单声道”和传统（非桥接）连接方案（图 19），根据生成的方案，您可以连接低音炮和“高音喇叭”或后置扬声器（有带宽限制） ，并将剩余的声道用于前置扬声器。 由于此选项使用反相和非反相 UMZCH 输出，请注意连接磁头的极性。 总之，有很多选择 - 这将是一个幻想。
然而，这里提到的所有解决方案都有一个缺点 - 放大器输出端的无源分频滤波器。 他们必须使用氧化物电容器，其对音质的负面影响是众所周知的。 当然，您可以从纸质或聚丙烯电容器中收集适当的“电池”，但这些滤波器的尺寸和成本将超出所有合理限制。 低频分频链路电感的制造对于无线电爱好者来说也是一个严峻的考验。 当使用直径为1 ... 1,5 mm的普通绕组线时，很难获得小于0,5 Ohm的有源电阻，这意味着内置放大器本来就很小的功率会明显损失。 此外，在调谐过程中，通常需要改变提供给各个磁头的交叉频率或信号电平。 当然，可以提供衰减器、可切换电容和电感，但这极大地复杂化并增加了设计成本，特别是对于高阶滤波器。 领先的汽车扬声器制造商生产了多种具有可切换分频频率的“通用”分频器模型，但通常，他们使用一阶滤波器。 为了增加可靠性并降低分频成本，其中很少使用开关，而是通过将头连接到相应的端子来选择频率。 通过将交叉滤波器从放大器的输出移至其输入并切换至双功放，可以避免大多数问题。 为此，没有必要使用高阶有源滤波器。 即使 UMZCH 输入 (1] 处的无源一阶滤波器也比输出处的滤波器（在相同的交叉频率下）提供明显更好的音质。 当使用具有相同功率的四通道桥式放大器和三路前置扬声器的现代收音机时，此选项最为方便。 在这种情况下，一对通道用于放大 LF 频段的信号，第二对通道用于放大 MF-HF 频段的信号。 为了分离中频和高频信号，放大器输出端使用了无源滤波器，这些频率的无源滤波器设计非常简单。 此外，可以选择混合连接，但最好为低音炮使用单独的放大器。 频段的交叉频率取决于所使用的磁头的特性，并且滤波器的顺序取决于交叉频率（见下文）。 您可以参考以下功率分布图（图 20），该图是为磁头的相同灵敏度而构建的 [21]。 上面的曲线对应于白噪声，下面的曲线对应于平均音乐信号。
因此，在 LF 和 MF 磁头灵敏度相同或接近的情况下，建议交叉频率在 250...400 Hz 范围内。 专用中频磁头的灵敏度通常比低频磁头的灵敏度高 3 ... 5 dB，在这种情况下，需要将交叉频率移至 500 ... 800 Hz 区域。 最后，信号电平的分布由推子调节。 另外，在选择中频频段的下限时，需要考虑主要机械共振的频率，该频率应与工作频段至少相差一个倍频程。 如果谐振频率与中频下限之间的间隔超过两个倍频程，则可以使用一阶滤波器，如果小于两个倍频程，则需要使用二阶滤波器。 对于低频段，一阶滤波器就足够了。 在设计家庭音响系统时，列出的选择分频频率的标准已经足够了，但在汽车中，您还必须考虑内部声学的具体特征。 在 300...700 Hz 范围内，始终存在频率响应不均匀的风险。 而且，其性质取决于动磁头的具体安装位置。 为了校正汽车中的总频率响应，希望能够在标称值上下大约一个倍频程内调整至少一个频带的截止频率。 由于购买调谐二阶滤波器所需的小尺寸四节可变电阻器对于许多无线电业余爱好者来说是一个问题，因此您可以将自己限制为一阶滤波器，或者只能调谐二阶滤波器中的一个链路。 计算滤波器时，您需要知道UMZCH微电路的输入阻抗。 通常为 25 ... 35 kOhm。 对于所选择的滤波器结构，低频通道截止频率的调谐更加方便。 举个例子，如图所示。 21和图22 图1分别示出了根据这些原理设计的一阶和二阶滤波器电路。 最方便的做法是将它们包含在无线电磁带录音机中，而不是在 UMZCH 输入处使用隔离电容器（为此，它们会被传输到滤波器输出）。 大多数录音机制造商都会在电路板上标明微电路引脚的功能用途，并且不难找到所需通道的输入端和相应的电容器。 在没有微电路标记和文档的情况下，可以通过交替向引脚施加频率为 30 kHz、幅度为 50 ...
您可以在滤波器设计中使用任何部件，最好是小尺寸的部件，因为收音机内部没有太多可用空间。 推荐固定电阻器 - MLT-0,125，电容器 - K73 组，双路可变电阻器 - SP2-6v、SPZ-4dM、OPZ-23、SPZ-33，四路可变电阻器 - SPZ-33。 安装可以是铰接式或印刷式——这完全取决于业余无线电爱好者的能力。 滤波器的公共线必须连接到收音机的公共线，最好是连接到电源滤波电容器的负极（收音机中是容量最大的氧化电容器，通常为4700微法或更大）。 必须放置截止频率控件以便您可以访问它。 在可拆卸型号的无线电磁带录音机中，它可以从“插槽下方”取出，或者通过后面板、顶部或侧面板上的凹进手柄取出。 在具有可拆卸或折叠控制面板的收音机中，将调节器放在前面板上会更方便，以便快速操作。 通常，LPM 左侧有足够的空间来安装调节器（安装区域）（图 23）。 在 CD 接收机中，“传输”几乎占据了外壳的整个宽度，但也可以在其中放置一个小尺寸的可变电阻器。
所有系统组件安装完毕后，剩下最后一步。 SETTING 调谐的主要标准是获得不是平坦的，而是最平滑的频率响应。 从实践中可知，汽车音响系统的声音，即使具有完全平坦的频率响应，在某些情况下也会在高频处刺痛耳朵。 显然，这是由于人类听觉的特殊性，人类听觉对直接信号和反射信号的感知不同。 测量麦克风无法将它们分开。 实验证明，当声压频率响应在低于 2...3 Hz 的频率下略有上升 (150...200 dB)，而在高于 3...7 kHz 的频率下则有相同的下降时，汽车中就会实现最自然和最具表现力的声音。 频率校正的确切值取决于特定舱室的声学特性，并通过实验确定。 有两种方法可以测量系统的频率响应。 第一个涉及使用白噪声或粉噪声源和音频频谱分析仪。 这种方法需要的时间最少，而且测量结果非常清晰。 不幸的是，由于设备成本高昂，业余爱好者实际上无法接触到它，但它在专业安装工作室的频率响应调谐过程中被广泛使用。 或者，可以使用带有声卡和频谱分析仪程序[22]的PC来测量频率响应，但在没有校准的测量麦克风的情况下，测量精度不太可能令人满意。 然而，如果我们拒绝测量声压的绝对水平，而仅限于评估频率响应的相对不均匀性（这实际上是我们感兴趣的），那么这种方法就非常合适。 只需要考虑到并非所有声卡都能同时工作在输入和输出上，并且麦克风（考虑到可能出现的频率响应不均匀）应在声压高达110 dB时正常工作。 测量是在 90 dB 的标准水平下进行的，这在听觉上相当于略高于平均水平的音量。 另一种虽然更便宜但更耗时的方法是逐点测量频率响应。 为此，您需要一个测试信号源（三分之一倍频程网格 CD 或信号发生器）和一个声压计。 不幸的是，这种设备也供不应求（尽管它的价格并不比中国万用表贵多少）。 然而，它将完全被频率响应众所周知的麦克风和毫伏表所取代。 测量质量几乎不会受到影响，但您必须考虑麦克风本身的频率响应，并仅评估频率响应的不均匀性。 此方法还使用带有声卡的 PC，它允许您使用任意精细的频率网格，直至滑动音调。 用于此类测量的软件可以在互联网上找到[23]。 分析获得的频率响应后，可以得出需要进行频率校正的结论。 宽度不超过 0,5 个八度音阶且值高达 4 ... 5 dB 的中频和高频区域的谷值和峰值很难被人耳察觉，较大的不均匀性会被感知为音色颜色的变化。 在大多数情况下，不需要在此范围内进行“详细”校正。 通常他们通过高音控制进行积分校正。 低频区域中允许的频率响应局部不均匀度小于 - 2 ... 3 dB，但频率响应中的下降比峰值更不易被耳朵察觉。 该区域中频率响应的不均匀性被耳朵感知为通道中各个音符的声音的不同响度。 根据缺陷的性质，选择修正方法。 对于频段部分频率附近的小误差，首先，您需要尝试稍微分散它们，或者相反，重叠它们，以补偿频率响应中的上升和下降。 但这种方法的可能性是有限的，因此需要均衡器来校正其他区域的频率响应。 不均匀度高达 6 ... 8 dB 的部分需要使用均衡器进行校正。 更深入的修正可以通过耳朵注意到，首先表明系统设计中存在严重错误计算。 一般来说，峰值抑制的声音比下沉上拉的声音小，下拉上拉需要相同的余量（每 3 dB 对应于校正频带中信号功率的两倍）。 不幸的是，由于几乎所有无线电磁带录音机都没有功率放大器输入，因此通常只能使用外部 UMZCH 来使用外部均衡器。 然而，无线电爱好者可以使用上述连接滤波器的建议对无线电的设计进行适当的更改。 为了纠正大量的局部频率响应缺陷，需要15频段（2/3倍频程）或30频段（XNUMX倍频程）图形均衡器。 由于调整之间的相互影响太大，为了获得有保证的结果，调整过程需要不断监测频率响应。 在没有频谱分析仪的情况下，设置的复杂性会增加很多倍，因此，在业余安装中，多频段图形均衡器尚未得到广泛分布 - 这是专业人士的特权。 如果我们仅限于消除汽车内部发生的最明显的特定频率响应误差，则可以减少中频和高频的控制频带数量。 根据这一原理制造的五到七个频段的汽车均衡器模型是已知的，包括那些内置于收音机中的均衡器。 通过低频区域（三到四个频段）的密集频率网格和高频区域的稀疏频率网格（两到三个频段），很容易将它们与其他频率网格区分开来。 在这种情况下，很有可能以可接受的精度设置校正，而无需求助于频率响应的恒定控制，这使得该选项更适合业余爱好者。 作为第一个近似值，您可以设置均衡器上相对于测量频率响应的“镜像”频率响应，但最好还是进行控制测量。 在那些幸运的情况下，当仅需要在三个或四个频段进行校正时，使用参数均衡器会更方便，它允许您为每个控制选择中心频率和控制带宽（品质因数）。 这将允许您仅在所需的频段进行调整，而不会影响其他区域。 从信号干扰最小的角度来看，此类均衡器是无与伦比的，但尚未普及。 不幸的是，在汽车均衡器中，全参数化（质量可调） - 几个单位。 还有更多具有固定品质因数的型号，但它们的功能稍差。 该组均衡器的分布也受到对调谐结果的客观控制的需要的限制。 一些收音机和高端 CD 接收器将电子均衡器与频谱分析仪结合在一起，并且能够使用附带的测量麦克风自动纠正大多数频率响应误差。 对于没有测量设备的音乐爱好者来说，这是理想的解决方案。 所描述的创建音频系统的过程（选择概念、安装、测量、选择最佳校正方法、调音）适用于不受时间因素限制的真正的鉴赏家。 对于专业安装，通常根本不进行频率响应的初步测量，而是首先在系统中安装图形均衡器。 通过在使用频谱分析仪监测频率响应的同时进行调整，可以实现必要的校正。 计划的实施程度取决于安装人员的专业水平和分配给他的工作时间。 无论如何，现在读者应该清楚，在两个小时内，汽车中的“正确”声音效果不佳...... 文学
作者：A. Shikhatov，莫斯科
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