在许多内部耳机干扰情况下,器件内不需要的无线电微波叠加在通信所需的信号之上。这会产生噪声并导致音频跳过。
Murata使用商业产品测量2.4GHz信号的最低接收水平。它希望验证由于设计对策防止蓝牙设备内干扰而导致的音频跳过的可能性。
在内部器件干扰方面,即使信号弱,大图值也可指示通信,音频也不太可能跳过。Murata根据产品确认各种等级,同时还希望找出不同之处。
Murata通过产品A(经常观察音频跳过)和产品D(问题不常见)验证出现这种差异的原因。
图2:音频跳过测量
为了了解产品A和产品D的最低接收水平之间的差异,Murata观察了天线接收的噪声频谱。信号通过蓝牙天线进行通信,但如果噪声进入信号流,则会发生通信故障。
图3(下方)左侧显示产品D,其接收灵敏度良好,而右侧显示产品A,其灵敏度差。
图中红色区域显示电源关闭时的噪声水平,蓝色区域显示配对时的噪声水平。
蓝牙采用跳频,因此通信信号显示为窄带频谱。由于灵敏度高,仅在产品D上验证通信信号,没有出现其他频谱。
相比之下,在产品A上确认了几个MHz频段的频谱,其灵敏度(红色标记)很低。
因为蓝牙使用跳频,当所有通信频段出现这种噪声频谱时,噪声会与通信信号混合,降低灵敏度。
图3:音频跳过测量结果产品比较
为了调查红色标记所显示宽带噪声的原因,Murata测量了产品D板表面的磁场分布(下方图4)。
由于噪声源在实际噪声抑制方面有所不同,取决于设置和情况,因此必须提前确定有效降噪的电路位置。
图4右侧显示频率固定在2.4GHz时磁场分布强度的结果。红色区域表示强磁场。这表示蓝牙RFIC在直流-直流转换器电路区域具有超高磁场强度,将成为噪声抑制的有效位置。
该噪声是开关噪声,内部产生功率时会发生。Murata假定开关频率的较高谐波发生在2.4GHz频段。
图4:测量产品D板表面上的磁场分布
Murata对处理音频问题的对策进行了调查。
图5(下方)显示用于测量的测量环境以及与蓝牙天线耦合的噪声测量结果。
观察到极高噪声水平,因此需要进行噪声抑制,以降低噪声水平。
图5:与蓝牙天线耦合的噪声的测量结果
Murata在实施蓝牙噪声抑制时确定有两个关键实施方面。
第一方面是电源线路,第二方面是时钟线路。
由于电源线路通过开关产生更高谐波,时钟信号的更高谐波扩展到2.4GHz频段,因此在蓝牙信号中产生噪声。滤波是抑制噪声传导的有效方法。
Murata将两种滤波器商业化,设计用于消除2.4GHz频段的噪声。
第一类包括用于电源线路的BLF02RD和LQZ02HQ滤波器,第二类包括用于时钟线路的LQZ02HQ系列。
表1和图 6(均在下方)显示了本实例中用于噪声抑制的BLF02RD和LQZ02HQ滤波器的典型电气规格和插入损耗频率特性。
许多情况下,电源线路和时钟线路是主要的噪声源,在这些电路区域使用适当的滤波器是有效的解决方案。
表1:电气规格
图6:插入损耗频率特性