智能手机用音频线路噪声抑制解决方案

在不影响音质的情况下消除电磁噪声的滤波器适合用作音频电路中的噪声抑制产品。据说，人耳的可听范围为20Hz至20kHz，人们认为音频失真影响该可听范围。为了简单地解释这一点，Murata以1kHz声音为例。没有音频失真时，可在图1（下方）所示的时域上观察到正弦波，而频谱仅显示一个基本频率。

然而，当音频出现失真时，正弦波的形状会发生变化。查看频谱时，除了基本频率外，还显示谐波频谱线路。

将测量表示为音频参数THD+N（总谐波失真+噪声），表示产生的谐波比。对于噪声滤波器，音频信号流动时不会发生谐波失真至关重要。

图1：音频失真概念图

无滤波器D类放大器用于放大智能手机中的音频信号。这些无滤波器D类放大器无需音频解调的用LC滤波器，因此可将其布局在小型电路中，从而连接放大器和扬声器。然而，放大信号的工艺会产生开关噪声，这种噪声会发射到周围空间，而且还会与自己的天线耦合导致接收灵敏度降低。

由于这会产生噪声，所以Murata希望使用不同类型的放大器。但是，无滤波器D类放大器非常重要，因为它们具有微型尺寸和出色的效率，所以能够降低智能手机功耗。

图2（下方）显示噪声与天线耦合（干扰）的示例。可在蜂窝频段内看到高噪声。

使用Murata的NFZ15SG音频线路噪声滤波器可降低噪声水平，提高接收灵敏度，具体取决于降低的量。新开发的NFZ系列在蜂窝频段具有出色的阻抗特性，可有效提高接收灵敏度。

图2：智能手机音频电路框图

为了使天线能够高效发射无线电波，天线本身必须分开。然而，在实践中，电子电路与天线集成并配置在天线周围，影响了天线的特性。

对策包括以下两种方法。
1. 将音频电路与天线物理分离。
2. 将两个元件电气分离（隔离）。

由于近年来智能手机电路密度不断增加，很难采用方法1。这意味着元件必须像方法2那样进行电气隔离。

为了实现隔离，必须增加集成路径或电路结的阻抗，使其看起来电路根本没有连接。

图3（下方）显示了对耳机结采用这种对策的示例。（测量结果TRP表示天线辐射功率的幅度。）

蜂窝频段使用高阻抗音频线路噪声滤波器（NFZ或LQW系列），与没有对策的天线相比，可提供隔离，并提高无线电波发射的效率。

图3：耳机结对策的示例

由于麦克风收集的声音很小，因此由嵌入编解码器的低噪声放大器 (LNA) 放大，并检测为声音。LNA接收器通常具有高阻抗，这意味着无线通信的射频信号干扰被检测为高电压。

特别是，GSM通信时，语音频段中检测到射频信号。这可能会在呼叫着扬声器和接收器以及对方接收器中产生蜂鸣噪声（键控载波噪声）。这是GSM通信中使用方法的一个特性。由于标准规定功率辐射高达33dBm（4.6ms间隔），所以217Hz频率分量被认为是声音。因此，全球仍然需要针对这一问题采取对策。

在该对策中，在通信频段具有高阻抗且不影响声音的滤波器是防止射频信号干扰的理想方法。

如图4（下方）所示，未插入滤波器时，可在可闻范围（20Hz至20kHz）内检测到大量噪声，而使用NFZ15SG音频线路滤波器时，噪声水平显著降低。

图4：通过音频线路滤波器降低噪声

如上所述，避免降低音质，同时满足音频线路噪声和隔离对策中噪声水平和接收灵敏度的目标特性，这一点非常重要。

为了满足这两个要求，Murata提供NFZ和LQW系列音频线路噪声滤波器。

通过些音频线路抑制元件，制造商能够设计出配备微型高品质音频电路的智能手机。