智能手机音频滤波器的射频抑制与低失真设计

智能手机中的音频滤波器需要同时满足两个目标：减少音频线路向无线接收通道耦合的噪声，并尽量不改变有用音频信号。选型时，通信频段的阻抗曲线和音频频段的 THD+N 表现应一起评估，不能只依据静噪能力作出判断。

1 从音频连接线识别干扰路径

一部手机往往同时集成 2G、3G、LTE、无线局域网和 Bluetooth 等通信功能。功能密度提高后，内部电路产生的噪声可能耦合至天线，使接收灵敏度下降，并增加整机调试和设计修改的工作量。

主板与扬声器之间通常通过柔性印制电路 FPC 连接。这段连接虽然承担音频传输任务，也可能成为噪声辐射路径。因此，音频线路上的静噪设计会直接影响无线通信表现，不能仅作为音质问题处理。

载噪比 C/N 表示载波功率与噪声功率之比。在载波功率不变时，降低接收端受到的噪声就能提高 C/N。音频连接线产生的干扰若进入天线，噪声功率会增加；在相应路径中加入合适的滤波器，有助于减轻这种接收劣化。

C/N = 载波功率 C ÷ 噪声功率 N

对于电感型静噪器件，应关注其在实际通信频段内的阻抗，而不是仅比较某一频点的额定值。不同电感值对应不同的阻抗频率特性，足够的可选范围有助于匹配蜂窝通信、无线局域网及其他无线功能所需的抑制频带。

图1 通信频带与电感型滤波器阻抗的对应关系

高分辨率音源对播放链路提出了更高要求。滤波器即使能够抑制射频噪声，也可能改变音频波形。一般静噪器件引入的非线性失真，可能抵消高品质音源带来的收益，因此需要在实际音频工作范围内检查其影响。

图2 一般静噪滤波器引入音频失真的频谱示例

总谐波失真加噪声 THD+N 是评估这一影响的常用指标；在相同测试条件下，数值越低，表示失真和噪声越小。比较滤波器时，应保持负载、频率和输出功率条件一致。

图3是在 32 Ω 负载、1 kHz 信号条件下得到的对比。一般滤波器的 THD+N 在部分功率范围内明显恶化，而音频专用 NFZ 系列的曲线接近未安装滤波器时的结果。这说明，在该测试条件下，专用器件能在提供静噪功能的同时，对音频质量保持很小的影响。

图3 不同滤波方案随输出功率变化的 THD+N 曲线

耳机与扬声器线路的电流和安装位置不同，需要分别考察。下列原始选型表同时列出噪声抑制、声音失真、电流等级及适用位置，便于把通信性能与音频性能放在同一框架中比较。

表1 耳机音频线路的静噪器件推荐及性能比较

表2 扬声器音频线路的静噪器件推荐及性能比较

村田的相关器件包括通用 BLM 系列，以及面向音频电路的 NFZ 和 LQW_CA 系列。具体选择应结合表中的用途与工作条件；不能将通用滤波器的射频抑制能力直接等同于音频适用性。

音频输出功率与音质要求提高后，设计的关键仍是兼顾两项性能：通信频段内足够高的阻抗，以及音频工作范围内良好的 THD+N。将两项指标共同纳入验证，才能在改善接收灵敏度时保持音频链路质量。