隨著無線耳機越來越普及，藍牙的使用也日漸增多。無線技術標準通常用于智能手機和耳機之間的通信。但是，由于通信誤差，音頻可能會跳過，因此需要采取對策。Murata研究了這一棘手問題，描述了解釋設備中干擾機制（導致音頻跳過）的實際案例。Murata研究了解決這個問題的實用對策。

設計問題/范圍

Murata認為主要有兩種設計問題。

?耳機設備內的干擾，絕對需要一種解決音頻跳過問題的方法

? 耳機中有安裝區域限制（下方圖1），包括真無線耳機，左側和右側分開。

第一個設計問題 — 耳機設備內的干擾在這里最為重要。

對策驗證

在許多內部耳機干擾情況下，器件內不需要的無線電微波疊加在通信所需的信號之上。這會產生噪聲并導致音頻跳過。

Murata使用商業產品測量2.4GHz信號的最低接收水平。它希望驗證由于設計對策防止藍牙設備內干擾而導致的音頻跳過的可能性。

在內部器件干擾方面，即使信號弱，大圖值也可指示通信，音頻也不太可能跳過。Murata根據產品確認各種等級，同時還希望找出不同之處。

Murata通過產品A（經常觀察音頻跳過）和產品D（問題不常見）驗證出現這種差異的原因。

圖2：音頻跳過測量

為了了解產品A和產品D的最低接收水平之間的差異，Murata觀察了天線接收的噪聲頻譜。信號通過藍牙天線進行通信，但如果噪聲進入信號流，則會發生通信故障。

圖3（下方）左側顯示產品D，其接收靈敏度良好，而右側顯示產品A，其靈敏度差。

圖中紅色區域顯示電源關閉時的噪聲水平，藍色區域顯示配對時的噪聲水平。

藍牙采用跳頻，因此通信信號顯示為窄帶頻譜。由于靈敏度高，僅在產品D上驗證通信信號，沒有出現其他頻譜。

相比之下，在產品A上確認了幾個MHz頻段的頻譜，其靈敏度（紅色標記）很低。

因為藍牙使用跳頻，當所有通信頻段出現這種噪聲頻譜時，噪聲會與通信信號混合，降低靈敏度。

圖3：音頻跳過測量結果產品比較

為了調查紅色標記所顯示寬帶噪聲的原因，Murata測量了產品D板表面的磁場分布（下方圖4）。

由于噪聲源在實際噪聲抑制方面有所不同，取決于設置和情況，因此必須提前確定有效降噪的電路位置。

圖4右側顯示頻率固定在2.4GHz時磁場分布強度的結果。紅色區域表示強磁場。這表示藍牙RFIC在直流-直流轉換器電路區域具有超高磁場強度，將成為噪聲抑制的有效位置。

該噪聲是開關噪聲，內部產生功率時會發生。Murata假定開關頻率的較高諧波發生在2.4GHz頻段。

圖4：測量產品D板表面上的磁場分布

Murata對處理音頻問題的對策進行了調查。

圖5（下方）顯示用于測量的測量環境以及與藍牙天線耦合的噪聲測量結果。

觀察到極高噪聲水平，因此需要進行噪聲抑制，以降低噪聲水平。

圖5：與藍牙天線耦合的噪聲的測量結果

Murata在實施藍牙噪聲抑制時確定有兩個關鍵實施方面。

第一方面是電源線路，第二方面是時鐘線路。

由于電源線路通過開關產生更高諧波，時鐘信號的更高諧波擴展到2.4GHz頻段，因此在藍牙信號中產生噪聲。濾波是抑制噪聲傳導的有效方法。

Murata將兩種濾波器商業化，設計用于消除2.4GHz頻段的噪聲。

第一類包括用于電源線路的BLF02RD和LQZ02HQ濾波器，第二類包括用于時鐘線路的LQZ02HQ系列。

表1和圖 6（均在下方）顯示了本實例中用于噪聲抑制的BLF02RD和LQZ02HQ濾波器的典型電氣規格和插入損耗頻率特性。

許多情況下，電源線路和時鐘線路是主要的噪聲源，在這些電路區域使用適當的濾波器是有效的解決方案。

表1：電氣規格

圖6：插入損耗頻率特性

測量結果（天線耦合噪聲）

這些是在藍牙通信時與天線耦合的噪聲頻譜測量的結果。

BLF02RD濾波器插入電源線路（下方圖7）。這樣，Murata能夠將窄帶噪聲提高約5dB。如此證明，BLF02RD濾波器是一套有效的解決方案。

圖7：電源線路：BLF02RD測量結果

同樣，LQZ02HQ濾波器插入電源線路（下方圖8）。Murata在窄帶噪聲方面也取得了類似水平的改進，大約為5dB。

圖8：電源線路：LQZ02HQ測量結果

為了繼續下去，Murata將LQZ02HQ濾波器插入時鐘線路，觀察波形和噪聲頻譜（下方圖9）。

由于LQZ02HQ濾波器具有很少的低頻衰減特性，因此僅消除了2.4GHz頻段中的問題頻譜，同時保持信號質量。

Murata得出以下結論：它是抑制信號線路（例如時鐘）中噪聲的一種有效方法。

圖9：時鐘線路：LQZ02HZ測量結果

總結

這種情況下，將噪聲濾波器插入直流-直流轉換器電路非常有效，但某些情況下，噪聲源可能有所不同。上個示例中探索的驗證方法僅僅是一個例子，但確定噪聲源對于處理噪聲抑制至關重要。

Murata建議在不同電路區域使用BLF02RD/LQZ02HQ系列噪聲濾波器。兩個系列均適用于電源線路，LQZ02HQ系列也適合用于時鐘線路。BLF02RD/LQZ02HQ系列在2.4GHz高頻范圍內具有顯著衰減，預計可提供顯著噪聲衰減。

這種情況下，Murata推出一個噪聲抑制示例，其中同一電路中的噪聲干擾藍牙通信信號。該技術還可用于通信頻率為2.4GHz的非藍牙設備。Murata實施的噪聲抑制元件在2.4GHz高頻范圍內非常有效，采用0.4mm x 0.2mm超小型尺寸，可節省空間。Murata推薦其元件，防止微型化音頻跳出。

原文標題：無線耳機噪聲抑制解決方案

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責任編輯:haq