Электронная аппаратура, устанавливаемая в автомобиле, постоянно совершенствуется. Начавшись много лет назад с радиоприемника, автомобильная аппаратура имеет в своем арсенале практически все.
Что же представляет собой «стандартный» автомобильный звуковой набор? Это прежде всего так называемое «головное устройство» - магнитола (кассетный магнитофон с радиоприемником), CD-ресивер (проигрыватель компакт-дисков с радио приемником), проигрыватель минидисков.
Производят головные устройства масса фирм - от известнейших японских (AIWA, JVC, SONY и др.) и европейских (PHILIPS, GRUNDIG, BLAUPUNKT) до малоизвестных, в том числе и недавно пришедших на наш рынок, таких как ENERGY, PROLOGY и др. Однако самыми распространенными производителями у нас считаются фирмы KENWOOD, JVC, PIONEER и CLARION,
Другая составляющая - фронтальная (т.е. установленная спереди) акустика.
Динамические головки для «фронта» обычно выбирают исходя из следующих соображений. Сначала следует сделать выбор между двухполосной и трехполосной си -стемами. Двухполосная система состоит из НЧ/СЧ головки, 84 головки (ее еще называют теитером или «пищалкой») и двухполосного кроссовера, т.е. разделительного фильтра, распределяющего звуковые сигналы с частотами 20...3000 Гц на НЧ/СЧ головку, ас частотами 3000...20000 Гц - на ВЧ головку. В трехполосной системе применяют отдельные НЧ и СЧ головки и трехполосный кроссовер. Несмотря на ТО, ЧТО трехполосная система обеспечивает более равномерную АЧХ и лучшие акустические параметры, применяется она реже, чем двухполосная. Объясняется это, прежде всего, сложностью установки дополнительных головок в салоне автомобиля.
Затем следует выбрать диаметр НЧ головок. Наиболее распространены головки диаметром 13 и 16 см, причем первые гораздо проще установить в салоне автомобиля, зато 16-сантиметровые головки обеспечивают более высокое качество воспроизведения «басов». Производством динамиков занимается огромное количество фирм, но дело это настолько тонкое, что абсолютно доверять можно только тем из них, которые специализируются только на этом производстве, например. ALPINE, BOSTON ACOUSTIC, OINAUDIO, DIAMOND, DLS, MOREL. HERTZ. INFINITY, PHOENIX GOLD.
Если фронтальная акустика в автомобиле «отвечает» за создание звуковой сцены и музыкальных образов, то тыловой (т.е. установленной сзади) акустике отводится роль так называемой «подзвучки», без которой нарушается естественное восприятие музыки. Чаще всего на задней полке автомобиля устанавливают овальные головки размером 6x9 дюймов. Площадь их диффузоров значительно больше площади 16-сантиметровых передних головок, поэтому они обеспечивают неплохую «басовую» поддержку.
Подбирая акустику, желательно знать выходную мощность головного устройства, с которым она будет работать. Относительно этого параметра и выбираются головки. Максимальная мощность акустики должна как минимум в три раза превышать мощность головного устройства, а номинальная мощность акустики должна быть на 30 % больше мощности головного устройства. Только в этом случае можно избежать хрипов динамиков на большой громкости (если причина не кроется в головном блоке). В качестве иллюстрации всему сказанному приведем пример простой конфигурации (рис. 1.14), содержащей магнитолу и четыре колонки - две фронтальные и две тыловые, построенной на базе отечественной фирмы «Урал».
Рис. 1.14. Пример простой автомобильной звуковой конфигурации
В последнее время в автомобилях стали широко использовать так называемые чейнджеры - многодисковые проигрыватели компакт-дисков. Они бывают 6-, 10- и 12-дисковые и представляют собой прямоугольный корпус, примерно а два раза большего объема по сравнению с головным блоком, с которым он связан специальным многожильным кабелем (сам по себе чейнджер работать не может).
Главное удобство использования чейнджера - автоматическая смена дисков во время движения автомобиля, что к тому же и оберегает от ДТП. Основными производителями чейнджеров являются уже известные фирмы JVC, KENWOOD, PIONEER, CLARION, ALPINE. В ряде случаев возможностей УЗЧ головного блока владельцу автомобиля не хватает. В этом случае необходим внешний усилитель.
Если не брать в расчет крайние случаи, его выходная мощность может варьироваться от 25 (как у хорошей магнитолы) до 200Вт на канал. Число каналов - oт одного до четырех. Есть и трансформируемые варианты, которые в зависимости от способа подключения можно использовать либо с большим числом каналов, либо с меньшим, но большей мощностью. Наиболее мощные варианты, как правило, предназначены для сабвуферов (устройств, воспроизводящих НЧ часть слышимого диапазона частот) и имеют один или два канала. Напротив, самые «слабенькие - не для усиления звука, а для расширения аудиосистемы за счет включения в цель других модулей.
Большинство солидных фирм, производящих автомобильную аудиотехнику, предлагают и усилители. В числе таких фирм и давно известные - SONY, PHILIPS, KENWOOD, PIONEER и др., и сравнительно молодые. Приглядимся повнимательнее к продукции трех из перечисленных фирм - SONY, PIONEER и PHILIPS.
Основными характеристиками усилителей являются выходная мощность, частотный диапазон и, конечно, число каналов. Правда, последний параметр варьируется даже у одного и того же усилителя в зависимости от предназначения. Если нужны четыре канала, то подключают четыре или два усилителя (по два канала в каждом). Если нужны стерео и сабвуфер - каналов может быть три. О двух каналах и говорить нечего, а вот для подключения сабвуфера можно использовать либо обычный усилитель, включенный в один канал, либо специальный одноканальный усилитель.
SONY предлагает набор самых разнообразных усилителей на любой вкус - от 20 до 80 Вт номинальной мощности на канал. Максимальная мощность при этом может быть от 30 до 200 Вт. Есть модели усилителей, где предусмотрено шесть каналов: четыре основных и два (или один общий) сабвуферных. Частотный же диапазон необычайно широк - от 5 Гц до 100 кГц у всех моделей. Понятно, что этим достигается чистое воспроизведение слышимого диапазона, но пятикратное перекрытие диапазона слишком усложняет и удорожает аппаратуру.
Почти то же самое можно сказать и об усилителях PHILIPS, хотя они даже более разнообразны. Тот же частотный диапазон -5ГЦ...100кГц. динамический - более 100дБ. А вот по числу каналов эти приборы уступают предыдущим: к ним можно подключить лишь две или четыре акустические системы. Но разброс мощности тог же: самая «верхняя» модель этой марки - DAP6040 - имеет максимальную выходную мощность 4x110 Вт (номинальная - 4x80) или 2x220 Вт и встроенные разделительные фильтры на частотах 60,80,100,120 Гц.
А вот PIONEER отличается реалистичным подходом. Заявленный частотный диапазон - от 20 Гц до 20 кГц. большинство усилителей этой марки могут работать в двух- или одноканальном режимах. Есть, правда, модели с четырьмя или двумя каналами. Зато все усилители имеют встроенные разделительные фильтры для сабвуферов и регулируемое усиление «басов». Можно сказать, что усилители этой марки имеют меньший запас по характеристикам, но зато больше сервисных возможностей. Их отличает большая практичность. Мощность же, по характеристикам, может быть от 2x35 Вт (номинальная 2x22 Вт) до 2x200 или 1x600 Вт (номинальная -2x100 или 1x300Вт) или у «сдвоенных» усилителей - до 4x100 или 2x300 Вт (номинал - 4x50 или 2x150 Вт). Усилители имеют также входы, рассчитанные на напряжение сигнала до 4 В для более чистого звучания.
Проектирование и установка автомобильных аудиосистем предполагает в первую очередь борьбу с искажениями, которые возникают при воспроизведении звука Основными источниками искажений при воспроизведении звука в автомобиле являются как головки акустических систем, так и автомобильные усилители. Но все-таки самое сложное - создать качественную излучающую систему.
Человеческое ухо воспринимает диапазон частот от 10 Гц до 20 кГц. Создать один излучатель, который мог бы качественно воспроизводить такой широкий частотный диапазон, очень сложно. При одновременном воспроизведении одной головкой такого широкого спектра возникают интермодуляционные искажения. Происходит это из-за того, что большое перемещение диффузора на низких частотах приводит к частичной модуляции звуков более высоких частот. Для того чтобы ослабить возникающие таким образом интермодуляционные искажения, создатели систем разбивают систему на полосы. Именно поэтому в автомобилях применяются 2- или 3-полосные акустические системы, а нередко используются и 4- полосные. Этим достигается существенное улучшение АЧХ.
Исходя из этого, приходим к выводу о необходимости разделения частотного спектра на полосы. Обычно это делается пассивными кроссоверами, имеющимися в комплекте к акустике. Наиболее простые кроссоверы, встраиваемые в динамики, представляют собой конденсатор, разделяющий излучатели. Реже вместе с конденсатором встраивается и катушка индуктивности, образуя LC-цепь, настроенную на определенную частоту. Если же взять компонентную АС, то там кроссовер внешний и выполнен в виде отдельной коробочки. Функции, которые внешний кроссовер выполняет, очень различны и зависят от его конструкции.
По разделению частотного спектра кроссоверы бывают двух- и трехполосные. Двухполосная система состоит из двух диапазонов - «мидбас» и «твитер», частота отсечки одного диапазона от другого составляет 2,5 кГц. В трехполосной системе появляется дополнительная полоса «мидрендж», лежащая в диапазоне 800 Гц...4 кГц. Эта полоса очень важна для качественного воспроизведения, так как именно в ее пределах лежит человеческий голос. Даже небольшие искажения на «мидрендже» сильно заметны на слух. Задача кроссовера заключается в том» чтобы разделить полосы по частотам отсечки, сделать это наиболее добротно и не вносить дополнительные искажения в проходящий через них сигнал.
Для того чтобы повысить эффективность кроссовера, часто используются не пассивные схемы, а активные с применением элементов, позволяющих усиливать сигнал. Функциональность кроссовера в этом случае значительно повышается. Перечислим лишь основные функции активного кроссовера: регулировка усиления для каждой полосы, возможность менять границы частотного разделения и фазу сигнала, индикация отсечки.
Как в активных, так и в пассивных кроссоверах используются фильтры. Они бывают первого, второго, третьего и четвертого порядков. Здесь налицо прямая закономерность: чем выше порядок фильтра, тем круче его фронт и, следовательно, тем быстрее спадает сигнал вне рабочей полосы.
В зависимости от крутизны фронта фильтры применяются в различных системах. Для «Битеров» (пищалок), как правило, применяются фильтры первого порядка. Пищалки сами по себе не очень хорошо воспроизводят сигналы не своего диапазона. Для «мидбас» и «мидрендж» используются фильтры выше первого порядка. Самые критичные по отношению к крутизне спада постороннего сигнала - это сабвуферы. Для них лучше всего использовать фильтры не выше третьего порядка.
Салон автомобиля - это замкнутое пространство, которое обязательно накладывает свой отпечаток на звук. Именно поэтому добиться в автомобильной системе идеально ровной АЧХ очень трудно. Для того чтобы хоть как-то исправить положение, в систему встраивается эквалайзер. Эквалайзеры бывают графические и параметрические.
Графический эквалайзер - прибор с фиксированным набором полос частот, в которых изменяется коэффициент усиления (или ослабления) центральной частоты полосы. В графических эквалайзерах бывает 3, 5, 7, 9,15, 24, 31, 32 полосы. Приборы с количеством полос до 7 слабо решают задачу частотной коррекции и относятся к разряду простых устройств.
Параметрический эквалайзер - прибор, позволяющий изменять три параметра корректирующего сигнала: центральную частоту, крутизну спада и коэффициент усиления (или ослабления) сигнала. Число полос параметрического эквалайзера редко превышает 4, зато а пределах полосы можно варьировать сигнал как угодно.
Если графический эквалайзер можно выставить «на глаз», то применение параметрического эквалайзера невозможно без точного измерения АЧХ.
Звуковой процессор может работать как в качестве активного кроссовера, так и в качестве параметрического эквалайзера. Но это лишь минимум его возможностей: в арсенал процессора входит автоматическая настройка и корректировка всех парам втрое системы. Для этого используется выносной микрофон. Включив режим самонастройки, процессор автоматически выставит фазовые задержки, подправит АЧХ и т.д. Одним словом, сделает максимально возможную линеаризацию всех параметров.
Почти все владельцы автомобилей страдают от монотонности при долгих переездах и даже в городе не прочь разнообразить время, которое они проводят за рулем. Осуществляется это обычно покупкой автомагнитолы или СО-ресивера. Но реально оказывается, что в машине редко слушают кассеты или компакт-диски, а тем более смотрят видеофильмы или телепрограммы. Чаще дело ограничивается прослушиванием радиоэфира, благо радиостанций с хорошим качеством сигнала предостаточно. Поэтому проблема выбора такой мелочи как антенна всегда была актуальной.
В настоящее время основное наполнение радиоэфира а городах создают радиостанции, вещающие на высоких частотах в диапазонах FM и УКВ. Радиоволны на таких частотах (порядка 100 МГц) обладают хорошей проникающей способностью, но при распространении практически не огибают препятствия. Радиус действия подобных радиостанций невелик и при удалении от города километров на 50 их уже почти не слышно. С длинноволновыми радиостанциями ситуация обратная. Их сигнал обладает худшей проникающей способностью, но способен довольно эффективно огибать препятствия, а зона деистами подобных радиостанций простирается на существенно большие расстояния от передатчика.
Условия приема в автомобиле существенно отличаются от тех, к которым мы привыкли при настройке радио в спокойных домашних условиях. Во-первых, автомобиль не стоит на месте, поэтому условия приема постоянно меняются. Например, в городе бесконечное нагромождение домов создает массу препятствий, от которых радиоволны отражаются, в результате чего могут появляться «теневые» области, где интенсивность излучения резко падает, приводя к уменьшению доли полезного сигнала и, следовательно, ухудшению качества приема. Особенно это касается диапазона УКВ. На СВ, а тем более на ДВ, этот эффект не столь заметан.
Следует учитывать также, что автомобиль - это фактически металлический короб с небольшими отверстиями в виде окон. Поэтому внутрисалонное пространство очень хорошо экранировано, что также пагубно сказывается на качестве приема радиоволн в случае, если антенна располагается внутри салона автомобиля.
Вообще существует большое количество типов антенн. В первую очередь их можно разделить на активные и пассивные. Активные антенны помимо штыря имеют в своем составе усилитель сигнала, пассивные же представляют собой обычный штырь без всяких дополнительных устройств. Если отвлечься от требований комфорта, то пассивные антенны определенной длины - безусловно, лучший выбор, поскольку обеспечивают более чистый прием и лучшее соотношение сигнал/шум. Связано это с тем, что на входе усилителя активных антенн сигнал не селектируется по частоте, поэтому усилению подвергается не только сигнал принимаемой радиостанции, но и различные шумы и сигналы других радиостанций. В результате в приемном тракте головного устройства могут возникнуть перекрестные помехи, когда мощные сигналы других радиостанций накладываются на основной сигнал. Кроме того, при приеме на активную антенну особо мощных сигналов возможна перегрузка приемного тракта тюнера.
С пассивными антеннами ситуация значительно проще: приемные тракты современных тюнеров обладают очень хорошей чувствительностью, а частотная селекция сигнала производится до усиления, поэтому даже слабые сигналы могут уверенно приниматься без перекрестных искажений. Но проблема заключается в том, что оптимальный прием УКВ радиостанций обеспечивают антенны длиной порядка 1 м, что для автомобиля малоприемлемо. Единственный выход - уменьшить длину антенны, включив в ее состав усилитель.
Некоторые производители идут на всевозможные ухищрения и увеличивают эффективную длину антенны путем изменения формы приемных элементов (один длинный проводник заменяется несколькими короткими в виде гармошки). Недостатком активных антенн является также необходимость в дополнительном питании.
Активные антенны в силу их небольших размеров часто являются и внутри салонными. Чтобы уменьшить влияние экранировки кузова, их размещают прямо на лобовом стекле автомобиля.
Есть и оригинальное решение - использовать в качестве антенны обогреватель заднего стекла, представляющий собой набор горизонтальных проводников. При подключении к нему усилителя можно добиться качественного приема.
С другой стороны, можно с уверенностью утверждать, что активные антенны - не лучший выбор для любителей слушать ДВ радиостанции. Связано это с тем, что малая длина антенны и ее расположение внутри салона сильно ослабляют уровень сигнала и, главное, уменьшают соотношение сигнал/шум. Поэтому для любителей дальних путешествий рекомендуется остановить свой выбор на пассивных внешних штыревых антеннах.
Внешние антенны рекомендуется устанавливать как можно дальше от моторного отсека автомобиля, так как в системе зажигания генерируются короткие мощные электрические импульсы, способные создавать серьезные помехи. Поэтому лучшее место для установки пассивных антенн - заднее крыло автомобиля.
При установке антенны необходимо уделять особое внимание ее надежному заземлению, вернее занулению, не кузов автомобиля. Если по какой-либо причине контакт будет плохой, то антенна превратится просто в кусок обычного провода.
Способов крепления антенн к корпусу автомобиля достаточно много. Основной из них - сверление дырки. Это, конечно, неприятно, так как повышается вероятность коррозии кузова, но ничего лучшего для внешних антенн пока не придумано, так как при таком способе обеспечивается наилучшее заземление. Некоторые антенны приклеиваются к наружной стороне боковых стекол, но это крайне неудобно, да и надежность такого способа внушает опасения. Часто используют крепление на магнит или на желобок для багажника. В этом случае возникает проблема прокладки кабеля внутрь салона, поскольку отверстий для этого в машине не предусмотрено.