第 1章 汽车音像系统的组成与技术特点
1.1 汽车音响系统概述由最初的汽车收音机演变成集视听娱乐、通讯导航、辅助驾驶多种功能于一身的综合性多媒体车载电子系统,并成为未来汽车上一个不可或缺的组成部分。
音 响:真实还原音频信号的电声装置。
汽车音响:安装在汽车上,真实还原音频信号的电声装置。
讨论:
1.在汽车上应用音响的条件与特点:
2.汽车音响的现状与发展:
汽车音像系统的基本组成
1.音视频信号源
⑴ 调谐器调谐器实质上就是没有音频放大电路的调幅、调频收音机 。
AM,FM
⑵ 磁带放音机与家用音响相比,汽车音响没有录音功能,只是一个单卡的磁带放音部分,但是它的机芯结构较家用卡座复杂,多了磁带进出盒机构和自动返带机构。
⑶ CD,MP3,VCD,DVD
CD唱机具有动态范围大、信噪比高、失真小、分离度高的优点,
是汽车音响音源的校校者,它以优异的性能、优美的音质受到了人们的青睐。随着 CD唱机的普及,它已成为一些国产中、高档轿车的标准装备。
2,音频处理电路
⑴ 信号源选择电路
① 供电控制:
② 电子音源选择:
⑵ 前置放大与音量、音调控制电路
3,功率放大与静音电路中档立体声汽车音响有左右两个声道,输出功率 2 x10W左右。
高档数字式汽车音响有四个声道,采用高保真、大功率集成电路功放,具有平坦的频率特性和良好的信噪比、动态特性,为得到较大输出功率,常采用 BTL输出方式,输出功率在 4 x 30W左右。
汽车音响的功放一般都有输出短路保护和过热保护电路,当温度达
160oC时保护电路起控,输出端短路时放大器关闭无输出。
4,扬声器扬声器俗称喇叭,不同信号源的音频信号经功率放大后,最终要经过扬声器还原为声音,它是直接影响音质好坏的关键部件。汽车扬声器常采用全频带、同轴二分频或同轴三分频式,分频电容藏在扬声器内,一般功率在 10~ 30W,大功率扬声器为 30~ 100W。
5.汽车音响的电源及供电电路
1.2 汽车音像系统的特点
1,机械结构汽车音响通常是安装在仪表板上,采用金属外壳全封闭式结构
,有利于抗干扰和防尘、抗震。但是仪表板处的安装尺寸有限,汽车音响体积尺寸已标准化,除特殊车型外,一般都比较统一,均以德国 DIN为标准。 178毫米/ 5O毫米 153毫米 (长/宽/深 )
汽车音响的电源、音频线和天线,用插头、插座连接方式,以便于在生产线上安装。
2,调谐器及调谐方式调谐器的调谐方式可分为手动机械式调谐和数字调谐系统
( DTS)两种。
3,抗干扰电路汽车音响所遇到的干扰远远超过家用音响,抗干扰措施可分为以下几方面:
( 1) 在天线输入回路设计抗干扰电路,以消除 AM接收时的高频干扰 。
( 2) 电源部分设计宽频带抗干扰滤波器 。
4,天线系统汽车音响采用金属外壳全封闭式结构,因屏蔽效应,必须用外接天线,又因为汽车的移动性,也不宜采用带方向性的天线 。 目前
,汽车音响所使用的天线有以下几种:
(1)车窗外装拉杆式无线:这种天线装在车头或前窗左侧,常带有三节拉杆,全部拉出时长度约 1.2~ 1.4m,也有些卡车和大型客车采用单节无线,长度约 0.8~ lm。 无线材料一般采用不锈钢或镀铬铜管 。
( 2) 车头或车尾内装天线:这种天线可分为手动和自动两种,
手动天线多装在左前翼子板内,用时用手拉出,有 3节,拉出总长度约 1~ 1,lm。 自动天线可装在左前翼子板或车后尾部,音响开机为时给天线提供电源,天线底部的小电机运转,无线自动伸出,常有 3~ 5节,关机后,天线缩回 。
( 3) 玻璃夹层天线:这种天线制作在后挡风玻璃夹层中,对汽车外观没有影响,且天线永不磨损,所以被国产,进口高档轿车所采用 。 与拉杆式无线相比,其电性能在 AM时稍差,灵敏度要低 5~
10dB,所以一般要加一级无线信号放大器,放大器多安装在 C柱护板内,与之配套的汽车音响常标有,窗式天线专用,字样 。
5.采用低压 12V(或 24V)蓄电池作直流供电
6,AM/ FM接收灵敏度高,动态范围大汽车音响对 AM波段的接收灵敏度一般要求小于 50?V,FM波段的接收灵敏度要求小于 3?V。
FM波段的自动增益控制 (AGC)范围一般要求大于 40dB,且能承受 1000mV大信号输入而不产生阻塞失真。否则,当汽车在高速公路上飞速行驶时,就无法保证正常的收听。对 FM波段的调谐,则要求捕捉稳定可靠,更要求 FM的接收灵敏度,S/N(信噪比 )等都具有较高的性能。
7.具有夜间灯光照明
8.配用功率大、阻抗小、体积小的扬声器
9.其他特殊功能总线视频防盗
1.3 汽车音像系统的新技术
1.3.1 汽车收音机的新技术降低噪音;提高灵敏度;自动调谐技术。使用单片机控制
1.3.2汽车放音机的新技术汽车音响的放音技术处理已朝数码技术发展。高级汽车音响带有 DAT数码音响,DSP(数码信号处理器),MP3技术等,形成了数字化、逻辑化、大功率的 Hi-Fi立体声系统。
1.3.3 汽车激光唱机和视频设备的新技术目前,国内仍然是以数字调谐收录机,CD等为主。而从国际趋势来看,HD-CD、汽车 VCD、汽车 DVD,MP3等正在逐渐成为主流产品。汽车音响的国际发展趋势是从机械式转向电子式,就是说不再用机芯,而用存储卡,不再用机械控制而用电脑控制。
1.3.4多媒体汽车音响随着多媒体技术的应用,汽车音响也加入到其行列之中 。 例如
:阿尔派 OVA-1004多媒体音响系统 。
阿尔派 (Alpine)推出的一款新型的,汽车多媒体音响系统,
型号为 CVA-1004。 它将车用影音系统控制电路,LCD显示屏,
四声道功放电路等组合在一起,并充分考虑到今后增加新功能和升级的可能,预留了多种输入和输出接口 。 这些预留接口包括 XM卫星广播接收机的接口,卫星定位系统接口,大容量硬盘驱动器接口,DVD转换播放器接口,以及前级输出接口等 。 只要配置一台 CVA-1004,就能够满足增加目前最新的各种车用设备的升级需要,使整个车用多媒体系统成为汽车上的娱乐中心和方便驾驶的卫星定位系统组合 。
1.3.5 GPS导航系统汽车音响
1,GPS的作用汽车卫星导航系统最主要的功能就是告诉用户,身在何处,正往何处去,的实时信息,提供,安全,省油,舒适,的驾驶环境 。
(1)安全:就是它随时都能告诉你,现在是在哪一个位置上,有没有走错方向 。 尤其是在夜深人静或者是荒郊野外的地方,可以避免因为找路或者是问路而发生意外 。 甚至在视线不好的地方 (例如浓雾地区,夜间山路等 ),借由,自车位置,以及屏幕上,地图路形
” 的揭示,可以让你及早得知前方路况是不是有,急转弯道,而小心慢行 。
(2)省油:就是通过建议行程的导引,不至于让你在茫茫车海中迷失方向,而多走了一些冤枉路 。 甚至在中途遇到塞车路段时,你也可以透过地图的标示,寻找就近通道,绕道而行,以避开塞车路段
(3)舒适:就是借由语音的导引服务,以及大的设施索引数据资料
,如饭店、餐厅、加油站、停车场、休闲旅游、行政机关、学校
…… 可以轻松引导你到达目的地。
2,GPS发展历程简介全球定位系统 (简称 GPS,是 Global Positioning Systern的缩写 )是美国从 20世纪 70年代开始研制,历时 20年,耗资 200亿美元,于
1994年全面建成,具有在海,陆,空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统 。
近年来,GPS技术被越来越广泛地应用于我国国民生活的各个领域;并随着技术的不断改进,硬,软件的不断完善,开始逐步深入人们的日常生活 。
GPS实施计划共分三个阶段 。,
(1)第一阶段为方案论证和初步设计阶段 。 从 1 973年到 1979年,
共发射了 1 6颗试验卫星 。 研制了地面接收机及建立地面跟踪网 。
(2)第二阶段为全面研制和试验阶段 。 从 1979年到 1984年,又陆续发射了 7颗试验卫星,研制了各种用途接收机 。 实验表明,GPS定位精度远远超过设计标准 。
(3)第三阶段为实用组网阶段。 1989年 2月 4日第一颗 GPS工作卫星发射成功,表明 GPS系统进入工程建设阶段,1993年年底实用的
GPS网,即 (21+3)GPS星座已经建成,今后将根据计划更换失效的卫星。
3,GPS系统的组成
GPS由三个独立的部分组成 。
(1) 空间部分,21颗工作卫星,3颗备用卫星 。
(2) 地面支撑系统,1个主控站,3个注入站,5个监测站 。
(3) 用户设备部分:接收 GPS卫星发射信号,以获得必要的导航和定位信息,经数据处理,完成导航和定位工作。 GPS接收机硬件一般由主机、天线和电源组成。汽车上安装的就是用户设备部分。
4,GPS定位原理
GPS的基本定位原理是:卫星不间断地发送自身的星历参数和时间信息,用户接收到这些信息后,经过计算求出接收机的三维位置
,三维方向以及运动速度和时间信息 。 目前,GPS系统提供的定位精度是优于 10m.,而为得到更高的定位精度,通常采用差分 GPS
技术,即将一台 GPS接收机安置在基准站上进行观测 。
根据基准站已知精密坐标,计算出基准站到卫星的距离改正数,
并由基准站实时将这一数据发送出去。用户接收机在进行 GPS观测的同时,也接收到基准站发出的改正数,并对其定位结果进行改正
,从而提高定位精度。
1.4 汽车音响的主要性能指标
1,整机频率特性频率特性又称频率响应特性或有效频率范围,它是指汽车音响能够重放音频信号的频率范围及在此范围内允许的振幅偏离量 。 汽车音响的频率范围越宽,振幅偏离越小,则频率特性就越好 。
高保真汽车音响的频率响应已达 20Hz~ 20kHz(4-1dB)。
2,信噪比信噪比是指放大器输出的声音信号 (S)功率 (或电压 )与噪声 (N)功率 (或电压 )之比,信噪比越大,汽车音响性能越好 。
目前高档汽车音响信噪比可达,CD>90dB;磁带放音 >50dB;
FM>60dB; AM>45dB。
3,灵敏度灵敏度指调谐器接收微弱信号的能力 。 它表示在规定的音频输出信噪比下,产生标准功率输出所需要的最小输入信号强度 。 其值越小,灵敏度越高,调谐器性能越好 。
汽车音响的灵敏度可达,FM<1,5?V(在 S/ N=30dB时 );
AM<15?V(在 S/ N=20dB时 )。
4,失真度失真度主要指谐波失真,又称谐波畸变,它是指音响设备重放后的声音比原输入信号多出来的谐波成分,由放大器的非线性引起 。 失真度常用各谐波成分之和的有效值与原信号有效值的百分比来表示,因尔又称为总谐波失真 。 音响设备除谐波失真外,还有互调失真,相位失真,瞬态失真等 。
目前高档汽车音响的失真度可达,CD<O.01% ;收音 <O.1% (1 kHz,1W)。
5,左,右声道串音衰减左,右声道串音衰减又称立体声分离度,它是指立体声放音设备的左,右声道信号互相串扰的程度,如果分离度过小,立体声效果将被减弱 。
目前高档汽车音响的左,右声道分离度达,CD>75dB;磁带放音 >40dB; FM
立体声分离度 >35dB。
6,选择性选择性是指收音机选择不同电台的能力的一项指标,它表明调谐器分离邻近电台的能力 。 选择性的规定方法是这样的:先将收音机调谐在某一电台信号频率上
(如已知频率为 99.2MHz),然后再将收音机调偏规定的频偏?f,逐渐加大输入信号强度,使收音机达到标准功率,将此时的输入信号强度与调谐准确的信号强度的比值换算成分贝表示,这个分贝数就是收首机选择性的标称值 。
汽车音响的选择性可达,FM>70dB; AM>40dB。
7,带速误差磁带放音时是以 4.76cm/ s恒速走带,只有都采用这一恒速走带标准,不同磁带的节目信号间才能互换使用 。 带速误差是以磁带的实际走带速度与标准走带速度之差的百分比来表示 。 普通家用盒式收录机带速误差为 ± 2% ~ 3%,高档汽车音响带速误差达 ± 1.5% 。
8,抖晃率在放音时,磁带经过磁头时所产生的不规则运动而引起的放音信号频率变化称为抖晃率 。 抖晃率一般在 200Hz以下,通常听觉上能察觉到的音调变化较快的成分称为抖;把听觉上听到的音调变化较慢的成分称为晃;更缓慢的变化称为漂移
。 由于人耳对放音时音调的变化十分敏感,所以机芯的抖晃率是一项重要的指标
。 我国采用计权峰值计抖晃率,有的国家如日本,采用 JIS标准,按计权有效值计抖晃率 。 汽车音响机芯的放音抖晃率一般 <O.35% 。
9,输出功率音响设备的标称输出功率即额定输出功率,它是指应该达到的最低限度的不失真输出功率 。 普通汽车音响输出功率在 2× 1OW左右,中高档汽车音响在 4× 30W左右,有些发烧友自行加装的带功放的低音炮功率可达 100W以上 。