如何解決智能手機(jī)中音頻線路噪聲？

Murata研究了如何保持音頻質(zhì)量，同時(shí)抑制智能手機(jī)內(nèi)部音頻電路中的噪聲。智能手機(jī)音頻質(zhì)量因制造商而異，如耳機(jī)音頻失真圖（下方）所示，其顯示了音頻失真 （THD+N） 的測量結(jié)果。常見鐵氧體磁珠用于智能手機(jī)內(nèi)部音頻電路的噪聲抑制，THD+N結(jié)果很差，但重視音質(zhì)的型號則采用Murata的NFZ系列。隨著向高分辨率音頻轉(zhuǎn)變的持續(xù)推進(jìn)，不僅在專用音頻設(shè)備中，而且在智能手機(jī)中，注重音質(zhì)影響的音頻濾波器將變得越來越重要。

耳機(jī)音頻失真圖

智能手機(jī)中的音頻線路問題

什么是音頻失真？

在不影響音質(zhì)的情況下消除電磁噪聲的濾波器適合用作音頻電路中的噪聲抑制產(chǎn)品。據(jù)說，人耳的可聽范圍為20Hz至20kHz，人們認(rèn)為音頻失真影響該可聽范圍。為了簡單地解釋這一點(diǎn)，Murata以1kHz聲音為例。沒有音頻失真時(shí)，可在圖1（下方）所示的時(shí)域上觀察到正弦波，而頻譜僅顯示一個(gè)基本頻率。

然而，當(dāng)音頻出現(xiàn)失真時(shí)，正弦波的形狀會(huì)發(fā)生變化。查看頻譜時(shí)，除了基本頻率外，還顯示諧波頻譜線路。

將測量表示為音頻參數(shù)THD+N（總諧波失真+噪聲），表示產(chǎn)生的諧波比。對于噪聲濾波器，音頻信號流動(dòng)時(shí)不會(huì)發(fā)生諧波失真至關(guān)重要。

圖1：音頻失真概念圖

D類放大器噪聲抑制

無濾波器D類放大器用于放大智能手機(jī)中的音頻信號。這些無濾波器D類放大器無需音頻解調(diào)的用LC濾波器，因此可將其布局在小型電路中，從而連接放大器和揚(yáng)聲器。然而，放大信號的工藝會(huì)產(chǎn)生開關(guān)噪聲，這種噪聲會(huì)發(fā)射到周圍空間，而且還會(huì)與自己的天線耦合導(dǎo)致接收靈敏度降低。

由于這會(huì)產(chǎn)生噪聲，所以Murata希望使用不同類型的放大器。但是，無濾波器D類放大器非常重要，因?yàn)樗鼈兙哂形⑿统叽绾统錾男?，所以能夠降低智能手機(jī)功耗。

圖2（下方）顯示噪聲與天線耦合（干擾）的示例?？稍诜涓C頻段內(nèi)看到高噪聲。

使用Murata的NFZ15SG音頻線路噪聲濾波器可降低噪聲水平，提高接收靈敏度，具體取決于降低的量。新開發(fā)的NFZ系列在蜂窩頻段具有出色的阻抗特性，可有效提高接收靈敏度。

圖2：智能手機(jī)音頻電路框圖

揚(yáng)聲器、耳機(jī)隔離對策

為了使天線能夠高效發(fā)射無線電波，天線本身必須分開。然而，在實(shí)踐中，電子電路與天線集成并配置在天線周圍，影響了天線的特性。

對策包括以下兩種方法。

1. 將音頻電路與天線物理分離。

2. 將兩個(gè)元件電氣分離（隔離）。

由于近年來智能手機(jī)電路密度不斷增加，很難采用方法1。這意味著元件必須像方法2那樣進(jìn)行電氣隔離。

為了實(shí)現(xiàn)隔離，必須增加集成路徑或電路結(jié)的阻抗，使其看起來電路根本沒有連接。

圖3（下方）顯示了對耳機(jī)結(jié)采用這種對策的示例。（測量結(jié)果TRP表示天線輻射功率的幅度。）

蜂窩頻段使用高阻抗音頻線路噪聲濾波器（NFZ或LQW系列），與沒有對策的天線相比，可提供隔離，并提高無線電波發(fā)射的效率。

圖3：耳機(jī)結(jié)對策的示例

麥克風(fēng)TDMA對策

由于麥克風(fēng)收集的聲音很小，因此由嵌入編解碼器的低噪聲放大器 （LNA） 放大，并檢測為聲音。LNA接收器通常具有高阻抗，這意味著無線通信的射頻信號干擾被檢測為高電壓。

特別是，GSM通信時(shí)，語音頻段中檢測到射頻信號。這可能會(huì)在呼叫著揚(yáng)聲器和接收器以及對方接收器中產(chǎn)生蜂鳴噪聲（鍵控載波噪聲）。這是GSM通信中使用方法的一個(gè)特性。由于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定功率輻射高達(dá)33dBm（4.6ms間隔），所以217Hz頻率分量被認(rèn)為是聲音。因此，全球仍然需要針對這一問題采取對策。

在該對策中，在通信頻段具有高阻抗且不影響聲音的濾波器是防止射頻信號干擾的理想方法。

如圖4（下方）所示，未插入濾波器時(shí)，可在可聞范圍（20Hz至20kHz）內(nèi)檢測到大量噪聲，而使用NFZ15SG音頻線路濾波器時(shí)，噪聲水平顯著降低。

圖4：通過音頻線路濾波器降低噪聲

音頻線路濾波器項(xiàng)目列表

如上所述，避免降低音質(zhì)，同時(shí)滿足音頻線路噪聲和隔離對策中噪聲水平和接收靈敏度的目標(biāo)特性，這一點(diǎn)非常重要。

為了滿足這兩個(gè)要求，Murata提供NFZ和LQW系列音頻線路噪聲濾波器。

通過些音頻線路抑制元件，制造商能夠設(shè)計(jì)出配備微型高品質(zhì)音頻電路的智能手機(jī)。

原文標(biāo)題：智能手機(jī)用音頻線路噪聲抑制解決方案

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