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村田智能手机用音频线静噪对策解决方案

2018-01-18
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近年来,高音质化不断发展的智能手机在音质方面到底有怎样一个程度的差呢?以耳机为例。音频失真(THD+N)测量结果如下图所示。

由上图可知,制造商不同音质也会有所差异。


在智能手机内部的音频电路中,THD+N差的智能手机使用一般的铁氧体磁珠进行静噪,而重视音质的则是使用NFZ系列。


人的耳朵是非常敏感的,特别是类似耳机这种与耳朵直接接触进行声音传递时,有时候稍微有点失真都能够听出来。随着专用音频设备、智能手机的高分辨率化,越来越重视对音质产生影响的音频用滤波器。



   D级放大器的静噪对策

图1 智能手机的音频电路框图


智能手机中,无滤波器方式的D级放大器被作为音频信号用放大器使用。


该无滤波器D级放大器,为了不使用音频复调用LC滤波器,仅通过由放大器和扬声器连接的小规模电路构成的半面,将在增强信号的过程中发生的开关噪声释放到空间,通过与自身的天线结合,引起接收灵敏度劣化。


由于这是噪声产生的原因之一,所以想要采用通过其他方式的放大器。无滤波器D级放大器小型且具有优越的高效率,因为能够减少智能手机的消耗电量,成为必不可少的放大器。


图1是测量与天线结合的(突然产生的)噪声事例,可得知蜂窝频带的噪声级变大。


通过使用音频线用静噪滤波器NFZ15SG,噪声级降低,同时接收灵敏度也有所改善。新研发的NFZ系列在蜂窝频带内具有优越的阻抗特性,对于接收灵敏度对策很有效果。


   扬声器、耳机的隔离对策

图2 耳机连接部分的对策事例


为了天线能够高效地发出电波,天线单体需要独立出来。


但是,实际上电子电路配置在天线周边,天线和电子电路结合有时会使天线特性劣化。


对策有如下两种。

① 音频电路和天线的物理隔离方法
② 电气分离方法(绝缘)


近年来由于智能手机电路的高密度化,采用方法① 变得越来越难,需要采用方法②电气分离方法。


为进行绝缘,结合线路和电路连接部分的阻抗变大,或者使电路看起来没有连接是很重要的。


图2是在耳机连接部分实施对策的事例。(测量结果TRP表示天线放射功率的大小)


在蜂窝频带内通过使用高阻抗音频线用静噪滤波器(NFZ系列、LQW系列),确保绝缘,与对策实施前相比,电波能够更高效地放射。



  话筒的TDMA噪声

图3 使用音频线滤波器的静噪效果


由于话筒集音很微弱,所以通过在解码器内置LAN(低噪声放大器)增强,来检测声音。一般来说LAN的接收端是高阻抗,所以当无线通信RF信号侵入时,可作为大的电压被检测出来。


特别是GSM通信时,在音频带域检测出RF信号,会使扬声器、听筒甚至通话对象的听筒中产生嗡嗡的声音(Buzz noise)。(键控载波噪声) 这是在GSM上使用方式的特征,4.6ms间隔会反射33dBm功率,能够听到频率噪声217Hz的声音,至今世界上还在寻求解决对策。


该对策中,作为防止RF信号侵入使用,阻抗在通信频带内对音频不会产生较大影响的滤波器是非常有效的。


如图3所示,未插入滤波器时,能够检测出可听范围(20Hz~20kHz)的噪声频谱,而通过使用音频线滤波器NFZ15SG,能够大幅降低噪声级。


音频线滤波器产品阵容一览


如上所述,音频线的静噪对策/绝缘对策中,在噪声级和接收灵敏度方面满足目标特性的同时,不使音质劣化是很重要的。


为满足这两个方面的要求,村田制作所提供音频线用静噪滤波器NFZ系列、LQW系列。


通过采用这些音频线用对策元件,能够设计出搭载小型且高音质的音频电路的智能手机。


NFZ系列


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