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)藍lan牙ya耳er機ji的de出chu現xian改gai善shan了le耳er機ji佩pei戴dai的de舒shu適shi性xing,打da開kai主zhu動dong降jiang噪zao功gong能neng後hou即ji使shi在zai嘈cao雜za環huan境jing中zhong也ye無wu需xu提ti高gao播bo放fang音yin量liang,亦yi無wu需xu擔dan心xin耳er機ji聲sheng音yin的de外wai漏lou。此ci外wai,帶dai有you藍lan牙ya功gong能neng的de播bo放fang器qi在zai工gong作zuo時shi不bu需xu要yao有you線xian連lian接jie,播bo放fang設she備bei之zhi間jian能neng夠gou自zi由you切qie換huan,配pei備bei電dian池chi驅qu動dong和he內nei置zhi放fang大da器qi後hou就jiu是shi可ke以yi隨sui身shen攜xie帶dai的de便bian攜xie式shi音yin箱xiang。
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。
另ling一yi方fang麵mian,音yin頻pin設she備bei上shang使shi用yong的de數shu字zi放fang大da器qi的de開kai關guan動dong作zuo會hui導dao致zhi音yin頻pin線xian路lu產chan生sheng諧xie波bo,幹gan擾rao天tian線xian收shou發fa的de藍lan牙ya射she頻pin信xin號hao。此ci外wai,天tian線xian與yu音yin頻pin線xian路lu之zhi間jian的de距ju離li如ru果guo較jiao近jin,還hai會hui發fa生sheng電dian磁ci耦ou合he現xian象xiang,這zhe也ye會hui導dao致zhi天tian線xian性xing能neng劣lie化hua以yi及ji接jie收shou靈ling敏min度du降jiang低di。
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)是shi以yi固gu定ding周zhou期qi進jin行xing的de,但dan是shi當dang射she頻pin信xin號hao進jin入ru到dao音yin頻pin放fang大da器qi時shi,會hui根gen據ju非fei線xian性xing效xiao應ying而er輸shu出chu包bao絡luo波bo形xing。由you於yu這zhe種zhong包bao絡luo波bo形xing的de頻pin率lv在zai可ke聽ting範fan圍wei內nei,因yin此ci會hui與yu音yin頻pin一yi起qi從cong揚yang聲sheng器qi輸shu出chu,變bian為wei能neng聽ting到dao的de噪zao聲sheng(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
由you於yu包bao絡luo波bo形xing引yin起qi的de噪zao聲sheng在zai可ke聽ting頻pin率lv範fan圍wei內nei,若ruo使shi用yong濾lv波bo器qi對dui其qi進jin行xing過guo濾lv,音yin頻pin信xin號hao也ye會hui發fa生sheng衰shuai減jian,從cong而er影ying響xiang揚yang聲sheng器qi輸shu出chu。因yin此ci適shi用yong於yu揚yang聲sheng器qi線xian路lu的de噪zao聲sheng對dui策ce是shi應ying該gai盡jin量liang衰shuai減jian導dao致zhi包bao絡luo波bo形xing產chan生sheng的de藍lan牙ya射she頻pin信xin號hao(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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