汽车天线的设计及噪声控制

天线可以看成是一个圆柱体，如图6-52a所示。当气流吹到天线时，形成强烈的旋涡流。旋涡流沿着圆柱体的轴线向上攀升，形成了向上的波动升力。这种波动的升力形成了双极子噪声源，产生单频噪声。生活中，模拟天线产生的噪声很容易，手拿一根细长棒在空中挥舞，棒子就会发出声音，而且这个声音通常是高频的纯音。受气流激励的天线频率可以按照Strouhal数来计算，即

式中，S为Strouhal数，对于一端固定的天线，S约为0.21；f是频率；D是天线的直径；v是气流速度。

图6-52 车身天线

天线的频率通常为1000～2000Hz，处在人听力最敏感的频率区域。当人听到这个声音后，会觉得不舒服。即便这个声音的声压级很小，人耳对它也非常敏感。图6-53为有天线和去掉天线的车内噪声曲线。有天线时，在1300Hz处有个峰值，声音听起来像“嘘嘘”的单音声。去掉天线后，这个峰值消失。

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图6-53 有天线和没有天线的车内噪声对比

降低天线噪声的出发点就是要破坏旋涡流，使不稳定的气流不沿着圆柱体的轴线向上攀升，不能形成波动的升力。最简单的办法就是在天线上螺旋式地缠一层铁丝或者胶条。因为这层铁丝或者胶条打破了紊流，所以它不能发出纯音。鉴于此原理，天线要设计成螺旋形，如图6-52b所示。

类似于天线在气流中产生单频噪声的例子在生活中有很多，挥舞棍棒就是一个典型的例子。在空中挥舞一根细长的棒子，会听到单频的“嘘嘘”声。如果在棒子上缠一层布再挥舞，声音就降低了很多，而且频带变宽。

近20年来，天线的种类增加了很多，如隐形天线。置于后风窗玻璃上的隐形天线没有任何凸出物，因此不存在天线带来的噪声问题。鲨鱼鳍天线的尺寸小，而且具备良好的流线形设计，因此它带来的噪声非常小。目前，虽然图6-52那样明显天线的使用越来越少，但是在经济型汽车上，还是经常使用。

天线的安装位置和角度也会影响其噪声大小。安装点应该是车身原点刚度比较大的地方。