一种9扬声器的汽车音响系统设计

摘 要：本文提出一种9扬声器的汽车音响设计方案，通过合理选择各个扬声器的尺寸规格、性能参数，并且针对各个扬声器的特点提出具体安装布置要求。采用具有DSP芯片的数字功放模块，通过实车调音，以使整车音响频响曲线均衡，声场位于仪表台中间上方位置，以达到重现音乐现场的听觉感受。

关键词：汽车音响 扬声器 功放

A Design of a 9-speaker Car Audio System

Luo Xiao

Abstract：This paper proposes a 9-speaker car audio design scheme， through reasonable selection of the size and performance parameters of each speaker， and puts forward specific installation and layout requirements for the characteristics of each speaker. The digital power amplifier module with DSP chip is adopted， and the real vehicle is tuned to balance the frequency response curve of the vehicle's audio. The sound field is located in the upper middle of the instrument panel， so as to reproduce the auditory experience of the music scene.

Key words：car audio， speaker， amplifier

1 前言

汽車音响发展历程已有几十年的历史，最早的功能是给车内乘客收听无线广播用的，随着扬声器和电子技术的发展，逐渐出现了高音扬声器、低音扬声器、中音扬声器、全频扬声器、重低音扬声器等不同种类的扬声器，功放模块也由电子管功放、三极管功放、场效应管功放等多种类型组成，根据不同的工作原理，又分为A类、B类、AB类、D类等四种。随着人们对汽车音响的要求越来越高，汽车内安装的扬声器数量也不断增加，有2个、4个、6个、9个、10个、12个、15个、22个等不同数量的扬声器音响系统。扬声器数量的增多，各个扬声器独立工作，会导致整车音响音质混乱，使用内置DSP芯片的数字功放可以解决车内声音混响严重、声场低下问题。

2 音响系统架构

本音响系统由4个高音扬声器、4个低音扬声器、1个重低音扬声器和1个功放模块组成，2个高音扬声器布置在左右三角饰板，2个高音扬声器布置在左右中门内开手柄前端，4个低音扬声器布置在前后左右四个车门地图袋前方附近，重低音扬声器布置在备胎轮毂内部，功放模块布置在行李厢右后侧的地板上[1]。具体见图1所示。

3 音响系统电气原理

功放模块接收音响主机输出的4路音频信号，经过内部的DSP芯片处理之后，通过内部的芯片输出6路经过功率放大的音频信号，驱动所连接的9个扬声器播放声音，同时输出2路音频信号反馈给主机。主机通过AMP_ACC和静音两根信号线控制功放模块，控制功放模块的开机/关机、静音/非静音状态的切换。音响系统原理见图2所示。

4 各个零件的参数设计

各个扬声器性能参数需要满足人耳正常听音的全部频率范围，即20—20KHz[2]。由于扬声器自身的结构特点和工作原理，单个扬声器无法满足全频率的发声范围，所以需要使用不同频率特性的扬声器来负责不同声音频率的发声。出于汽车安装空间结构和大批量生产成本考虑，选择三种不同类型的扬声器，分别是高音扬声器、低音扬声器、重低音扬声器，频率范围分别为30-200Hz、80-3150Hz、3150-20000Hz。功放模块为4通道模拟输入、8通道模拟输出的D类数字功放，内置DSP芯片，可以通过音效软件算法实现最佳的音效。各个扬声器和功放模块的规格参数如表1所示。

5 安装布置

5.1 功放模块布置

功放模块布置在第二排右侧座椅底下的后部下车体总成上，利用座椅与工具盒之间的空隙给功放散热。地板上设计一个带焊接螺母的安装支架，和座椅安装脚的两个焊接螺母进行固定，安装支架同时作为功放的电源接地点。

5.2 高音扬声器布置

前门高音扬声器布置左右前门三角饰板上，后门高音扬声器布置在左右后门内开手柄总成上，基本满足上述布置要求。网罩的开孔区域面积基本等于高音扬声器纸盆的面积，保证声音能最大限度地传播出去。

5.3 低音扬声器

低音扬声器安装在前后左右侧门内板上，门装饰板上设计导音筒和拥有开孔结构的网罩，并且要满足空间距离要求。网罩的开孔区域面积基本等于低音扬声器纸盆的面积，保证声音能最大限度地传播出去，低音扬声器安装支撑面为平面。

5.4 重低音扬声器

重低音扬声器安装在备胎总成里面，利用备胎轮毂的圆形空间设计重低音扬声器箱体，固定方式为利用备胎固定螺栓螺母固定，同时对于覆盖在其上的后备箱地毯起到很好的支撑作用。设计上比较简单实用。

6 调音

调音的过程是测试整车频响曲线，调整功放模块各个通道的音频信号输出，再次测试整车频响曲线的循环过程。整车频响曲线测试是在相对安静的空间内，利用主机播放粉红噪声，通过功放模块驱动各个扬声器发声，把全指向电容式麦克风放置在车内听音者的耳朵位置，采集声音的声压级得出的频响曲线。分别测试前、后、左、右四个乘员的位置。调整功放模块各个通道的音频信号输出具体为：调整20-20KHz范围内的增益、延时、相位、响度，直到整车频响曲线低中高频段比较均衡。

7 主观试听

主观试听是在调音工作完成后，通过播放特定的试音曲目，对整车音响的低中高音效果、声场定位、人声效果进行主观评价，一般要求试听员有较高音响主观评价素养。推荐试音曲目为《加州旅馆》、《渡口》、《甜蜜蜜》等。评价项目如表2所示。

8 总结

本文设计一款9扬声器的汽车音响系统，通过合理安装布置扬声器，以及整车调音后获得较好的音质效果，能在零件成本和音质性能之间达到比较好的平衡，也能满足一般用户对于汽车音响的品质追求，对于此类汽车音响系统的设计开发具有一定的指导意义。

参考文献：

[1]韩静，姬圆，王蕾.汽车音响的设计与安装[C].河南省汽车工程学会第六届科研学术研讨会 论文集，2009.11.

[2]王鑫，吴帆，李洋红琳.审听训练与音质主观评价.中国传媒大学出版社，2016：10-13.

作者简介

罗逍：（1988.09—），男，广西玉林人，本科，工程师。主要研究方向：汽车音响系统。