放大器从多个音频源获得音频信号,经过音频系统进行处理后,通过汽车内最多可达24个扬声器来进行播放。所以整车厂在开发汽车广播和音响系统时,需要强大的音频分析仪来测试这些输入、输出信号。
FM立体声广播仍然在众多汽车中得到应用,并且需要在生产和研发过程中进行测试。大多汽车电台设备包括CD播放机、扩展音频接口或USB设备接口。不仅是整车中,在模块的生产过程中也需要音频测试。
测试系统搭建和参数
测试系统由信号源和音频分析仪两部分组成(见图1)。其中,信号源用于产生高频测试信号,音频分析仪用于分析从汽车音响系统输出到扬声器的音频信号。对于广播接收机的音频测试,需要配合一个RF信号源来执行,用于将FM立体声的代码调制并变频到高频载波上。由信号源产生的RF信号通过DUT天线输入,经过广播接收机将收到的信号解码后,输出到音频分析仪来分析信号质量。产品测试指标包括频率响应、总谐波失真、信噪比及串扰等。
高测试速度也是非常必要的,特别是在生产线上。现代的音频分析仪可以实现同步音频测试信号产生和分析。信号源和分析仪的内部设置和稳定时间均采用数字信号处理方式进行了优化,大大简化了测试流程。在音频分析仪中直接产生音频测试信号,并通过RF信号源调制到载波非常方便。面对音频广播的复杂测试需求,要求RF信号源具有强大的功能,不仅可以处理FM频段,也需要产生RDS和ARI功能的立体声多通道测试信号。
汽车音响系统由独立的组件构成,各组件在内部通过模拟和数字接口连接。S/P-DIF是最常用的数字格式,虽然HDMITM多媒体格式也经常使用。串行数字接口I2S总线也被广泛地应用于模块和设备芯片之间的内部互联,一个先进的音频综合分析仪必须具备这些接口。
多通道测试
在较差的声学环境和缺乏空间来布置传感器的条件下,如何给驾驶员提供良好的听觉体验是个很大的挑战。现代的音响系统通过数字控制声学特征进行优化。由此,即使中端汽车仅为前后排的乘客提供2个立体声通道,也需要8个放大器和扬声器来播放。在环绕立体声系统中,有多达16个甚至24个通道(见图2)。为了节约测试时间,测试设备就需要具有同时测试所有通道的能力。测试中通常采用主从架构,将8通道音频分析仪扩展实现多达48个通道,从而形成一个紧凑的系统。这种方式远远优于只能处理2个通道,采用音频开关切换的解决方案。
在生产线上,吞吐量和测试成本是关键。因此,测试仪器厂商会尽量减少在测试工具上安装计算机、显示器和前面板操作等,而是通过扩展的PC进行操作。但是,在音频测试时,也会使用集成PC和专用开发芯片组(FPGA)的设备。高可靠性也是产线生产的重要因素,仪器必须能够连续长时间运行,确保低故障率和较长的校准间隔时间。另一方面,还应具有通过总线(IEC,LAN)实现便捷的远程控制能力。
如今的汽车音响是高度专业化的音响系统,能够不断提供更多的接口和功能,反过来,也要求音频测试系统能够支持对这些新功能的测试。因此,音频测试测量仪器需要具有更多通道同步测试的能力。
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