Автомобильная аудиоаппаратура

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.