TDMA噪音产生机制及抑制

Posted 2022-04-26 bobuddy

智能手机等麦克风线中，若蜂窝或WiFi的通信电波引起干扰并侵入时，其一部分会变为称为TDMA噪音的可听频带噪音成分，此时会从扬声器中发出令人不适的杂音。通过TDK噪音滤波器与贴片压敏电阻的组合进行的对策不会对信号造成影响，其不仅能够极为有效地抑制TDMA噪音，而且还能带来改善蜂窝及WiFi通信的接收灵敏度，以及抑制ESD(静电放电)等各种优点。

智能手机等麦克风线中，若蜂窝或WiFi的通信电波引起干扰并侵入时，其一部分会变为称为TDMA噪音的可听频带噪音成分，此时会从扬声器中发出令人不适的杂音。通过TDK噪音滤波器与贴片压敏电阻的组合进行的对策不会对信号造成影响，其不仅能够极为有效地抑制TDMA噪音，而且还能带来改善蜂窝及WiFi通信的接收灵敏度，以及抑制ESD(静电放电)等各种优点。

将音频接口运用于IoT设备

在IoT社会中，AI扬声器(智能扬声器)的市场迅速扩大。AI扬声器与传统型ICT设备的不同点在于，其接口是通过音频使人与设备相互联系，而其关键设备则是作为声音传感器的麦克风。TDK提供有使用半导体微细加工技术开发的各类MEMS麦克风。
使用MEMS麦克风时重要的是确保无失真地传输信号波形的电路技术、噪音对策，以及防止人体产生的ESD通过麦克风的小孔侵入到电路内的ESD对策。

通过同时使用噪音滤波器与贴片压敏电阻抑制TDMA噪音以及ESD(静电放电)

TDMA噪音产生机制

通信电波的高频信号侵入到麦克风线中时，扬声器会发出称为"蜂鸣(buzz)"或"蜂鸣噪音(buzz noise)"的杂音(令人不适的可听声)。由于以前在TDMA(时分多址)方式的电话中出现过重大问题，因此普遍称为TDMA噪音。图1所示为在智能手机中连接耳机麦克风时产生TDMA噪音事例的示意图。进行蜂窝通信时，高频信号侵入到麦克风线中导致产生TDMA噪音。

图1:TDMA噪音发生事例(示意图)

具有代表性的TDMA方式是在欧美及亚洲等世界各地广泛使用的手机标准GSM。在GSM通信中通过4.615ms周期的间歇性突发信号进行传递。该突发周期为217Hz的可听范围频率，因此在不采取对策的情况下会听到杂音，因此有必要将其去除。

图2:GSM通信中TDMA噪音发生机制

通过同时使用MAF与贴片压敏电阻对于抑制TDMA噪音拥有极佳的效果

TDK开发了音频线用噪音滤波器MAF系列作为抑制此类问题的元件。通过将MAF系列用于麦克风线中，能够在不降低音频质量的情况下抑制TDMA噪音。

同时，在移动设备中，开关及麦克风的小孔会成为人体产生的ESD的入口，因此需要采取ESD对策。贴片压敏电阻可保护电路免受ESD(静电放电)及浪涌等的影响，同时在通常情况下发挥着电容器的功能，因此还拥有抑制噪音的效果(图3)。

图3:贴片压敏电阻的功能

图4所示为噪音滤波器MAF系列与贴片压敏电阻的麦克风线噪音对策事例及其效果。

 

图4:MAF系列与贴片压敏电阻的麦克风线噪音对策

通过MAF与贴片压敏电阻的滤波器电路，与只有MAF单体的情况相比，其蜂窝带的插入损失更大。

最终使TDMA噪音等级得到大幅改善。(图5)

图5:MAF与贴片压敏电阻滤波器电路的TDMA噪音抑制效果

通过同时使用噪音滤波器与贴片压敏电阻改善接收灵敏度，抑制ESD(静电放电)

内置于移动设备中的天线接近麦克风以及扬声器等音频线。为此，天线与音频线相结合后会引起蜂窝及WiFi通信的接收灵敏度降低。(图6)

图6:天线与麦克风线的结合

由此，隔离天线与音频线可改善接收灵敏度。TDK通过使用新开发的MAF系列作为音频线用噪音滤波器，提高结合电路的阻抗。最终成功隔离了天线与音频线，改善了接收灵敏度。(图7)

图7:MAF系列的插入损失-频率特性与接收灵敏度的改善效果

同时，与抑制TDMA一样通过同时使用贴片压敏电阻与MAF系列，在抑制ESD的同时还可更为有效地改善接收灵敏度。(图8)

图8:通过同时使用贴片压敏电阻提高接收灵敏度的效果

总结

使用以上说明的噪音滤波器MAF系列以及贴片压敏电阻AVR系列可获得如下效果。

• 抑制TDMA噪音
• 改善蜂窝或WiFi通信的接收灵敏度
• 由于是低THD+N特性，因此可实现低失真，同时由于其电阻较低，因此信号劣化较少，从而可实现高音质
• 兼顾ESD对策与抑制噪音(贴片压敏电阻)

用于抑制麦克风线TDMA噪音、改善接收灵敏度以及抑制ESD(静电放电)的推荐产品

TDK推荐用于抑制麦克风线蜂窝网络频带(700MHz~1GHz、1.5GHz~2.8GHz)以及WiFi(2.4GHz、3~5GHz)的TDMA噪音、改善接收灵敏度、抑制ESD的MAF系列与贴片压敏电阻AVR系列的产品组合示例如下所示(图9)。

MAF系列由于Rdc(直流电阻)较低，因此能够通过蜂窝带对策用＋WiFi对策用，亦或2.4GHz带WiFi对策用+3~5GHz带WiFi对策用等串联连接两种MAF进行使用。请配合目的进行选择。

图9:麦克风线中MAF与贴片压敏电阻AVR的组合示例