第02讲汽车音响技术基础.ppt

第2章 汽车音响技术基础 21 汽车音响调谐器工作原理 调谐器是汽车音响的信号源之一，它的主要任务是接收广播电台 发送的调幅和调频广播信号，并对其进行处理得到音频信号。 调谐器通常由高频放大器、本机振荡器、混频器、中频放大器 、检波器等组成。 汽车音响调谐器可分为手动调谐和数字(自动)调谐两种。 按调谐器的结构分类，调谐器可分为以下三种： (1) 普通手动调谐式汽车音响：fm波段的高放、本振和混频都做 在一个屏蔽盒里，称为fm调频头。调频头输出10.7mhz的中频信 号，中频放大电路及鉴频电路都做在主电路板上；am波段有关组 件都焊接在主电路板上。通常以手动方式选择电台。 (2) 数字调谐式汽车音响：通常是把am收音电路和fm收音电路 分别做在两个屏蔽盒里，采用数字调谐器显示电台信息，调谐过程 有手动和自动的不同方式。 (3) 新型集成度更高的机型：am和fm处理电路采用单片集成电 路，将其做在一个屏蔽盒里，作为一个组件，数字显示电台信息， 采用数字存储方式自动调谐和记忆电台。 各种调谐器，输出的都是经过解调的am和fm音频信号，其中调 频输出的是立体声的左（l）和右（r）双声道音频信号。 2.1.1 无线电波广播 人耳能听到的声音频率（音频）约在20hz至20khz的范围内 要想将声音信息传播到很远的地方，采用无线电广播是常见 的一种形式。 无线电广播的原理可以用图1-1所示的方框图简要说明。 传送的音频信息变换成相应的低频电信号 发射机将这些电信号转变成无线电波通过天线辐射出去 接收机的天线将其接收，并变成电信号还原成音频信息。 发射天线其波形如图所示。 无线电波的特性 1. 无线电波 波长最短的可短到几百微米，波长最长的可长达几万米。 根据电波的传播特性来将它们分成超长波、长波、中波、短波 、超短波、微波等几个波段。 一个周期内所走过的路程称为波长（），它与频率（f）和在媒 质中的传播速度（c）有如下关系。 =c/f 式中：单位是米（m）。 c单位是米/秒（m/s）， f单位是赫兹（hz）。 2.无线电波的传播特点与应用。 无线电波段的划分 波段划分波长范围频率名称频段范围用途 超长波10000010000m330khz甚低频vlf海上远距离通信 长 波100001000m30300khz低频lf电报通信 中 波1000100m3003000khz中频mf无线电广播 短 波10010m330mhz高频hf无线电广播、电报通信 超短波101m30300mhz甚高频vhf 无线电广播、电视、导 航 分米波101dm3003ghz特高频uhf 电视、雷达、无线电导 航 厘米波101cm330ghz超高频shf 接力通信、雷达卫星通 信 毫米波101mm30300ghz极高频ehf 电视、雷达、无线电导 航 无线电波的传播特性 无线电波从发射天线辐射不同的传播方式，如图所示。 通常把无线电波分为两大类：一类是地波，另一类是天波。 长波 长波是沿地球的表面空间向外传播，由于地球表面电性质比较稳 定，白天和晚上传播的变化小，地面对它的吸收比较弱，所以长波 的传播稳定可靠，通常用于远程无线电通信、无线电广播、潜艇海 上通信，导航等。 中波 中波的传播方式与长波基本相同，但地面对中波的吸收较强，中 波在传播途中的损耗较大，且容易受到地面工业电气设备的干扰， 所以沿地面传播不够远。靠天空传播的一部分中波因白天易受阳 光的影响，白天与夜晚对中波的影响也不一样，一般夜间收听效果 比白天好，中波适合传播距离不太远的电台广播。 短波 地面对短波的吸收极强，其地面波易被地球表面吸收，所以沿 地面只能传播几十千米。它的主要传播途径是天空传播，依靠地球 外部的大气电离层与地面间的来回反射。因电离层是由太阳辐射形 成，其高度、电子密度、稳定性随着季节、气候、昼夜、太阳活动 周期和地理位置的变化明显，造成传播信号的强弱变化显著，收听 时声音时大时小。短波多用于远距离广播、无线电报、无线传真等 超短波 超短波一般只能直线传播，遇到障碍物时会发生折射现象，所以 在接收端收到的无线电波包括由发送端直接到达接收端的直线波和 经地面建筑物反射到接收端的反射波两部分。直接波十分稳定，但 由于受地球表面弯曲或地形及建筑物的影响，其传播距离受到限制 ，为了扩大覆盖面积，须建立地面中转站或利用卫星进行中转。超 短波多用于电视和调频广播 ，传播距离一般为几十km。 无线电信号的发送 无线电波的调制 人耳所能听到的声音频率，大约在20 hz20000 hz，所以我们 称这个频率范围为音频。这么低的频率不易通过天线直接发射出去 ，即使发射出去，因为所发出信号的频率相近，收音机无法从中选 出所要接收的节目。所以，广播电台都采用发射高频电磁波，将音 频信号”携带” 至空间中去，达到无线电广播的目的。这种能发射 出去的高频振荡波叫载波，音频信号即调制信号，调制后的信号称 为已调波，将音频信号加到载波上去的过程叫调制。 我国无线电广播的频率分配 无线电广播应用的波段有中波、中短波、短波和米波。我国无 线电广播在调幅制中采用的频率范围有两个：中波段 535khz1605khz，短波段1.6mhz26mhz。调频制的频率范围 是88mhz-108mhz。 振幅、频率、相位称为正弦高频振荡信号的三个要素，调制就是 使高频振荡信号的三要素之一随音频信号的规律而变化的过程 。 工作原理见图 工作原理： 两种广播制式的比较 调频广播具有以下特点。 （1）抗干扰能力强 （2）频带宽、音质好 调幅电台相邻间隔为9khz，调制信号的最高频率约为4khz 调频广播处于超短波频段，相邻电台的问隔为200khz，播放 的频率可以从20hz15000hz （3）传播距离短 无线电波的发送 如图所示，声音经话筒转换为音频电信号，再经音频放大器后送 入调制器。同时，高频振荡器产生的等幅高频振荡信号作为载波也 送入调制器。调制信号用音频信号对载波进行幅度或频率调制，形 成调幅或调频波，再经高频功率放大器放大后，使之获得足够的输 出功率，送入发射天线向空间发射。 无线电广播的接收 直放式接收电路 有众多的电台在同时进行无线电广播，我们如何选择所要收听 的电台并将其信号变为声音呢？简单来讲，不同的电台发出不同频 率的无线电波，我们通过选择不同的频率，就选择了不同的电台信 号，这是一个调制信号，把它放大后经过解调(检波)，就得到音频 信，这个音频信号再经过功率放大，就能推动扬声器还原声音。 超外差式接收电路 超外差收音机在输入凋谐回路之后增加变频电路，它把输入调谐 回路选出的高频已调波载频变成频率固定且低于载波的中频，然后 对这个中频信号进行固定频率的放大，对放大后的大信号进行解调 。变频电路由本机振荡与混频、变频电路组成，对调幅收音机而言 ，假设所要接收的信号频率是f外，则本机振荡电路产生一个比f信高 465khz的振荡信号f中，两者在混频电路中混频，产生中频信号f中。 f中=f中-f信=465khz，然后再将中频信号进行放大、检波和功放，就 可以还原出品质良好的声音。 接收无线电信号时都必须完成以下三个任务： （1）选择信号 收音机选择信号的任务，是利用谐振电路对信号频率的 调谐来完成的。 （2）解调信号 在调幅收音机中称为检波，在调频收音机中称为鉴频。 （3）放大信号 放大高频已调波的放大器称为高频放大器； 放大恢复出来的音频信息的放大器称为低频放大器。 收音机的主要性能 灵敏度 灵敏度是用来表示收音机接收微弱信号能力 当收音机的输出端满足一定的信号、噪音功率比和输出一定功 率时，天线上所需的最小感应电动势称为收音机的灵敏度。 一般广播收音机的灵敏度约为几十到几百v。 还有一种灵敏度表示方法，叫做场强灵敏度，单位为v/m为了 达到很高的灵敏度，收音机必须有足够高的增益。 选择性 把有用的信号选择出来，并对信号载波频率附近的其它没有用 的信号施加一定抑制能力， 我们把这种功能称为收音机的选择性 收音机选择性的好坏决定各级谐振回路的谐振特性 保真度 保真度是用来衡量收音机输出的信号与高频载波所运载的调制 信号相似的程度。 收音机使信号产生失真的原因 可分为频率失真和非线性失真。 不同用途的收音机，对保真度的要求也有所不同 高保真立体声收音机要求频率特性由30hz18000hz，非线性失 真小于2。 普及收音机，频宽要3003000hz，非线性失真系数小于10 输出功率 输出功率是指收音机输送给扬声器的音频电信号强度。 由于输出功率和信号失真的关系，把失真度为10时的最大输 出功率称为收