Murata Soppressione del rumore di linea audio per smartphone

Cos'è la distorsione audio?

I filtri che eliminano il rumore elettromagnetico senza influire sulla qualità audio sono adatti per l'uso come prodotti di soppressione del rumore nei circuiti audio. La portata udibile dell'orecchio umano è detto essere da 20Hz a 20kHz e si può considerare che la distorsione audio influisca su questa portata udibile. Per spiegare questo in termini semplici, Murata ha utilizzato come esempio un suono da 1kHz. Quando non vi è distorsione audio, è possibile osservare un'onda sinusoidale nel dominio del tempo come mostrato nella Figura 1 (sotto), mentre lo spettro di frequenza mostra solo una frequenza fondamentale.

Tuttavia, la forma dell'onda sinusoidale è modificata quando si verifica una distorsione nell'audio. Nel rivedere lo spettro di frequenza, le linee dello spettro armonico appaiono in aggiunta alla frequenza fondamentale.

L'espressione di misurazione come parametro audio si traduce in THD + N (distorsione armonica totale + rumore), che indica il rapporto armonico prodotto. Per un filtro antirumore, è essenziale che la distorsione armonica non si verifichi quando scorre un segnale audio.

Diagramma concettuale della distorsione audio

Soppressione del rumore amplificatore di classe D

Gli amplificatori di classe D senza filtro sono usati per amplificare il segnale audio negli smartphone. Questi amplificatori di classe D senza filtro non richiedono un filtro LC per la demodulazione audio che permette di disporli in un circuito su piccola scala che collega l'amplificatore e l'altoparlante. Tuttavia, i processi che amplificano il segnale generano rumore di commutazione, emesso nello spazio circostante, e provocano anche una perdita di sensibilità di ricezione attraverso l'accoppiamento con la propria antenna.

Data la produzione di rumore, Murata voleva utilizzare un altro tipo di amplificatore. Tuttavia gli amplificatori di classe D senza filtro sono essenziali a causa delle dimensioni miniaturizzate e dell'efficienza superiore, che consentono di ridurre il consumo di energia dello smartphone.

La Figura 2 (sotto) mostra un esempio in cui il rumore è accoppiato (interferito) con l'antenna. All'interno della banda cellulare, si possono vedere elevati livelli di rumore.

L'utilizzo del filtro del rumore di linea audio NFZ15SG di Murata riduce il livello di rumore e migliora la sensibilità di ricezione, a seconda del livello ridotto. La nuova serie NFZ presenta caratteristiche di impedenza superiori nella banda cellulare ed è efficace per migliorare la sensibilità di ricezione.

Schema a blocchi di un circuito audio per smartphone

Altoparlante, contromisure di isolamento auricolare

L’antenna deve essere separata per poter emettere in modo efficiente onde radio. Tuttavia, in pratica, i circuiti elettronici sono integrati e configurati intorno all'antenna, degradando le caratteristiche dell'antenna.

I due seguenti metodi possono essere considerati contromisure.
 1. Separare fisicamente il circuito audio dall'antenna.
 2. Separare elettricamente i due elementi (isolamento).

A causa della crescente densità di circuito degli smartphone negli ultimi anni, è difficile adottare il metodo 1. Ciò significa che i componenti devono essere isolati elettricamente come nel metodo 2.

Per ottenere l'isolamento, è essenziale aumentare l'impedenza dei percorsi integrati o della giunzione del circuito per far sembrare che i circuiti non siano affatto collegati.

La Figura 3 (sotto) mostra un esempio di applicazione di tale contromisura alla giunzione degli auricolari. (Il risultato di misurazione TRP indica l'entità della potenza irradiata dall'antenna).

L'uso di un filtro di rumore di linea audio ad alta impedenza (serie NFZ o LQW) nella banda cellulare fornisce isolamento e migliora l'efficienza dell'emissione di onde radio rispetto all'antenna senza contromisure.

Un esempio di contromisure per la giunzione degli auricolari

Contromisure TDMA microfono

Poiché il suono raccolto dal microfono è sottile, è amplificato dall'amplificatore a basso rumore (LNA) integrato nel codec e rilevato come suono. Il ricevitore LNA in genere offre alta impedenza, il che significa che l'interferenza del segnale RF dalla comunicazione wireless viene rilevata come un'ampia tensione.

In particolare, i segnali RF sono rilevati nella banda vocale durante la comunicazione GSM. Ciò può causare un forte rumore nell'altoparlante e nel ricevitore del chiamante, nonché nel ricevitore dell'altra parte (rumore di supporto con chiave). Si tratta di una caratteristica del metodo utilizzato nella comunicazione GSM. Poiché lo standard specifica le emissioni di potenza fino a 33dBm a intervalli di 4,6ms, il componente di frequenza 217Hz è sentito come suono. Pertanto, sono ancora necessarie contromisure per questo problema in tutto il mondo.

In questa contromisura, un filtro con alta impedenza nella banda di comunicazione che non influisce sul suono è un modo ideale per prevenire le interferenze del segnale RF.

Come mostrato nella Figura 4 (sotto), un ampio spettro di rumore è rilevato nella portata udibile (da 20Hz a 20kHz) quando un filtro non è inserito, mentre l'uso di un filtro di linea audio NFZ15SG è in grado di ridurre in modo significativo il livello di rumore.

Rumore ridotto grazie all'uso di un filtro di linea audio

Elenco elementi filtro linea audio

Come spiegato in precedenza, è importante evitare di degradare la qualità audio, soddisfacendo al contempo le caratteristiche del livello di rumore e la sensibilità di ricezione del rumore di linea audio e le contromisure di isolamento.

Per soddisfare entrambi i requisiti, Murata offre la serie NFZ e LQW di filtri di rumore di linea audio.

L'adozione di questi componenti di contromisura della linea audio consente ai produttori di progettare smartphone dotati di circuiti audio miniaturizzati di alta qualità.

Forum della comunità

Il Forum della community di Murata offre contenuti ricercabili con vari argomenti di discussione, blog popolari e articoli. L'ampio team di supporto al mercato di Murata effettua revisioni periodiche per discutere questioni aperte, consentendo una risposta tempestiva alle richieste. Il contenuto del forum è liberamente accessibile al pubblico. Tuttavia, gli utenti devono accedere per pubblicare domande o risposte. La registrazione è gratuita.