射频电路对音频的影响分析

   概要

•          1、音频传输原理及编码介绍

•          2、TDMA干扰的形成

•          3、PA部分、电源部分的处理

•          4、PCB的布线处理

•          接听电话出现的吱吱噪声，经常被消费者、品质部、产品线投诉到产品开发工程师，要求解决。

•          手机设计中需要关注的一个共同问题是RF噪声，需要防止RF噪声耦合到音频电路，经过解调后产生可闻噪音。

•          这些噪声往往会随着PA的功率变化出现或消失。

 语音传输过程

    信源编码

•          模数转换过程。13Kbit/s值是GSM协议规定的数据流。前面的采样和PCM量化，不同的芯片厂家各数据不一样，如TI的采样频率为40MHz,然后再抽值。 Microphone——>采样——>PCM量化——>64Kbit/s数据流——>A律非线形量化（13bitGSM协议规定）——>104Kbit/s数据流——>RPE-LTP语音编码——>13Kbit/s数据流

•          260bit——>CRCcode——>267bit——>Convolutionalcoe——>456bit——>ReorderingandPartitioning——>456bit——>块间交织——>456bit既22.8Kbit/s——>GMSK调制——>RF

TDMA的噪音形成

•          TDMA帧的数据构成。一个TDMA帧为156.25bit,有用的话音信息为114bit，如下：尾比特3bit+话音信息比特57bit+1bit+训练序列26bit+1bit+话音信息比特57bit+尾比特3bit+保护期8.25bit

217HZ产生

•          逻辑信道话音以复帧形式发送，一个复帧为26个TDMA帧。

•          复帧中其中24个TDMA帧用于传送话音信息，1个TDMA帧用于随路控制，1路TDMA帧空闲。则可以分析出复帧包含的信息量为：24*114=8*3*114bit=2736bit

•          2736/22.8=120ms。说明一个复帧中包含120ms的信息量。物理信道上仍旧以TDMA方式发送，则一个TDMA发送时间需要120/26=4.615ms,那么其倒数就正好是217Hz。

噪音的界定

217HZ及其倍频在音频范围内

PA突发工作时带动电源产生的干扰

PSRR(Power supply rejeection ratio)

用于衡量器件的纹波抑制性能的

PSRR的对应

•          电源纹波来自于电源内阻，选用内阻小的电池对减少纹波尤为重要。

•          电池端接滤波电容时，应选用大容量的低阻抗电容，容量大可以减少电源的波动，用于电容和电池的并联，低阻抗有利于进一步降低电容内阻

开关频率

•          Switch的开关，频率为217HZ，

•          当手机处于工作状态时，PA工作，消耗的电流很大，电源压降可高达500mV。

•          空闲状态时电源，电源压降相对变小。

•          电源形成217HZ的纹波，叠加到其他单元电路中会形成很强的干扰。

麦克风电路的辐射

Beat的应用

•          bead滤除高频noise，虽然其本身听不见，但如果这个noise以一定的频率（音频范围）出现（比如GSM中的TDDnoise），这样，其就会造成可听见的噪音。还有出于EMI的考虑，通常音频通路比较长，比如喇叭的绕线，耳机线等，会拾取和发射高频noise，所以要添加bead滤掉。

双PI滤波电路

消除麦克风电路的噪音

射频处理

•          1、充分考虑射频单元间的匹配

•          2、RF前端双工滤波器的隔离

•          3、优化天线驻波比，减少反射

Transcieverd布线和建议

1、transciever的所有空闲脚都接地

2、减少电容负载，匹配网络下的金属层需要除去H＞400um

PCB设计布线处理

•          将PCB划分成模拟、数字和RF区域后，需要考虑模拟部分的元件布置。元件布局要使音频信号的路径最短，音频放大器要尽可能靠近耳机插孔和扬声器放置，使D类音频放大器的EMI辐射最小，耳机信号的耦合噪音最小。模拟音频信号源须尽可能靠近音频放大器的输入端，使输入耦合噪声最小。所有输入引线对RF信号来说都是一个天线，缩短引线长度有助于降低相应频段的天线辐射效应。

手机布局方案

总结：至此形成整个TDMA的噪声可以概括叙述为：是由于GSM的工作机理产生的突发射频脉冲直接或间接的影响到某些电路单元，被处理后形成噪声，经电声器件表达最终被人耳感知。采用尽可能多的防护手段使进入到电路中的干扰信号尽可能少，是减少射频干扰引起的噪声主要手段。而对电源纹波引起的噪声我们可以通过提高器件的PSRR特性来减少。

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