如何抑製藍牙音頻設備的噪聲和提升其音質?
發布時間:2023-02-21 來源:TDK 責任編輯:wenwei
【導讀】近年來無需有線連接的無線音頻得到日益普及。隨著高分辨音源的增加、手機App音樂訂閱服務的興起,不使用CD等傳統媒體的網絡音頻受眾也在不斷擴大。此類新音頻服務的利用大多以智能手機為中心,通過藍牙(Bluetooth)連接輸出音頻的揚聲器或耳機。
近年來無需有線連接的無線音頻得到日益普及。隨著高分辨音源的增加、手機App音樂訂閱服務的興起,不使用CD等傳統媒體的網絡音頻受眾也在不斷擴大。此類新音頻服務的利用大多以智能手機為中心,通過藍牙(Bluetooth)連接輸出音頻的揚聲器或耳機。
TWS(真無線立體聲)lanyaerjidechuxiangaishanleerjipeidaideshushixing,dakaizhudongjiangzaogongnenghoujishizaicaozahuanjingzhongyewuxutigaobofangyinliang,yiwuxudanxinerjishengyindewailou。ciwai,daiyoulanyagongnengdebofangqizaigongzuoshibuxuyaoyouxianlianjie,bofangshebeizhijiannenggouziyouqiehuan,peibeidianchiqudongheneizhifangdaqihoujiushikeyisuishenxiedaidebianxieshiyinxiang。
雖然藍牙音頻(Bluetooth Audio)shebeijuyouqingqiaobianjiedengzhuduoyoudian,danbixushiyongwuxianxinhaogongzuodetedianyeshiqihuijingchangchuxianyixieyouxianshebeibuhuichuxiandewenti。benqituiwenjiuweininjieshaozailanyayinpinshejizhonghuichuxiandewentijiqiduiceshili。
對於擺脫了有線連接的無線連接設備來說,決定數據收發性能的射頻連接質量(接收靈敏度)會影響到其工作和電池壽命。在小型無線設備中,電路板或各種輸入/輸出的布線會與用於發送和接收的天線距離較近。而天線輸出的射頻信號如果被麥克風、揚聲器等的音頻線吸收就會變成射頻噪聲,從而導致音頻質量降低。
lingyifangmian,yinpinshebeishangshiyongdeshuzifangdaqidekaiguandongzuohuidaozhiyinpinxianluchanshengxiebo,ganraotianxianshoufadelanyashepinxinhao。ciwai,tianxianyuyinpinxianluzhijiandejuliruguojiaojin,haihuifashengdianciouhexianxiang,zheyehuidaozhitianxianxingnengliehuayijijieshoulingmindujiangdi。
圖1 射頻信號和對操作的影響示意圖
Bluetooth Classic Audio的通信方式(TDD通信)shiyigudingzhouqijinxingde,danshidangshepinxinhaojinrudaoyinpinfangdaqishi,huigenjufeixianxingxiaoyingershuchubaoluoboxing。youyuzhezhongbaoluoboxingdepinlvzaiketingfanweinei,yincihuiyuyinpinyiqicongyangshengqishuchu,bianweinengtingdaodezaosheng(TDD噪聲)。
RF射頻無線電的包絡波形引起的可聽噪聲問題並不是藍牙獨有的,而是在蜂窩係統和Wi-Fi中也會出現的一種現象。
圖2 揚聲器線路中的噪聲問題示意圖
噪音示例1 揚聲器線路
youyubaoluoboxingyinqidezaoshengzaiketingpinlvfanweinei,ruoshiyonglvboqiduiqijinxingguolv,yinpinxinhaoyehuifashengshuaijian,congeryingxiangyangshengqishuchu。yincishiyongyuyangshengqixianludezaoshengduiceshiyinggaijinliangshuaijiandaozhibaoluoboxingchanshengdelanyashepinxinhao(2.4GHz頻段)。這可通過添加一個小的無源過濾器來實現,比如TDK的MAF係列噪聲抑製過濾器。圖3顯示了MAF0603GW抑製器(/Z/)的頻率特性。
圖3 MAF0603GW抑製器(/Z/)的頻率特性
此外,TWS耳機在使用時是經常會用手觸碰的產品,外部的靜電很容易通過麥克風和揚聲器進入設備內部,因此與藍牙SoC相連的電路部分需要采取防ESD措施。TDK已推出具有ESD保護功能的陷波濾波器產品,可同時應對音頻信號線路的射頻噪聲和ESD問題。圖4顯示了帶ESD保護功能的AVRF係列陷波濾波器的插入損耗頻率特性(左)和放電電壓波形(右)。
圖4 AVRF係列陷波濾波器的插入損耗頻率特性(左)和放電電壓波形(右)
圖5展示了將音頻線路用噪聲抑製濾波器MAF係列和帶ESD保護功能的陷波濾波器AVRF係列組合形成濾波器時的插入損耗特性。由於在2.4GHz頻段具有較大的衰減特性,因此能防止射頻信號進入音頻放大器,不會因包絡波形而產生噪聲。
圖5 揚聲器線路的噪聲對策
示例2 揚聲器噪音對策
danglanyashepinxinhaojinrudaomaikefengxianlushi,tongyanghuixingchengbaoluoboxingbingyumaikefengdeshuruxinhaojiehe,yuyangshengqixianluzaoyindefashengjizhileisi。laizimaikefengdezaoshenghuilingtingzhongbuyukuai,cizaoyinyeshijiangzaomaikefengfashengguzhangdeyuanyin。
圖6:麥克風線路中的噪聲問題
示例3 麥克風線路中的噪聲
圖7展示了將噪聲抑製濾波器MAF和通用貼片壓敏電阻作為噪聲抑製元件插入到麥克風線路時的效果。貼片壓敏電阻在2.4GHz頻段的阻抗不足導致噪聲的衰減也不足,但MAF可使噪聲被大幅衰減,可聽頻段的噪聲也降低到聽不見的水平。
圖7 麥克風線路的噪聲對策
示例4 麥克風線路的噪聲對策
那麼,采取什麼樣的噪音對策不會降低音質?對於TWS耳機,為何通信質量下降的問題時有發生?對於接收靈敏度下降的問題,又應該使用怎樣的噪聲抑製元件?
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