Совместимость с сетями 2G, 3G и 4G вынуждает смартфоны поддерживать многодиапазонные, многорежимные RF-фронтенды — при всё меньшей площади платы. Побочный эффект: радиочастотные помехи проникают в аудиолинии и искажают голосовой сигнал. Лекарство известно — фильтрующий компонент с высоким импедансом в сотовых диапазонах. Но линии динамиков пропускают 300–500 мА тока, поэтому фильтр обязан держать нагрузку. Решение Sunlord — серия проволочных ферритовых катушек WL-FS — доступна через дистрибьютора YQM ELECTRONICS.

1. Четыре требования к фильтру аудиотракта

Исходя из источников шума и особенностей аудиолиний, компонент подавления помех должен одновременно отвечать четырём требованиям:

• Высокий импеданс на высоких частотах — диапазон импеданса должен максимально перекрывать сотовые частоты телефона;
• Ток до 500 мА для динамиков: малый DCR, электрические параметры сохраняются под током;
• Малые габариты для общей миниатюризации схемы;
• Низкий THD — малые гармонические искажения аудиотракта.

Традиционные ферритовые бусины выше 1 ГГц теряют импеданс, а под постоянным смещением у них проседает индуктивность. Проволочная ферритовая катушка WL-FS разработана именно против этих компромиссов: по сравнению с бусиной близкого импеданса у неё меньше DCR, импеданс продолжает расти на высоких частотах, индуктивность почти не меняется под током смещения, насыщение наступает позже, а искажения звука заметно ниже.

2. Импеданс, растущий за 1 ГГц

Сравните WL1005FSR10JTF и ферритовую бусину HZ1005D301TF — при 1 ГГц их импедансы почти совпадают. Дальше пути расходятся: после 1 ГГц импеданс бусины HZ падает, а катушка WL-FS продолжает расти и остаётся выше бусины во всём диапазоне 1–3 ГГц — там, где сосредоточены помехи LTE, Wi-Fi и Bluetooth. При этом бусине для такого импеданса нужен DCR около 1 Ом, а WL1005FSR10JTF обходится 0,116 Ом — меньше падение напряжения, меньше нагрев, дольше автономность.

Рис. 1: Импеданс от частоты — после 1 ГГц бусина HZ уходит вниз, а катушка WL-FS растёт и остаётся выше во всём диапазоне 1–3 ГГц.

3. Индуктивность, устойчивая к постоянному смещению

Аудиофильтры в реальной работе несут 300–500 мА постоянного тока. В тесте с наихудшим смещением 900 мА катушка WL1005FSR10JTF практически не меняет индуктивность, тогда как бусина HZ1005D301TF теряет значительную её часть сразу после подачи тока — эффективный импеданс фильтра «уплывает», и шум прорывается именно в момент, когда динамик играет.

Рис. 2: WL-FS под постоянным смещением — индуктивность стабильна вплоть до 900 мА, характеристики фильтра не «плавают» под нагрузкой.

Рис. 3: Бусина HZ под смещением — индуктивность резко падает после подачи тока, характеристика подавления шума смещается.

4. THD: разница, которую слышно

THD (Total Harmonic Distortion) — сумма всех гармонических искажений, которые компонент добавляет в сигнальный тракт, и для звука именно он решает, насколько чистым останется голос. При одинаковом корпусе и близком импедансе на 1 ГГц катушка WL-FS показывает -100 дБ THD против -82 дБ у бусины HZ1005D301TF. Запас в 18 дБ означает, что сам фильтр практически ничего не добавляет в сигнал — тракт остаётся чистым для кодека, динамика и слуха пользователя.

Рис. 4: Сравнение THD — WL-FS около -100 дБ против -82 дБ у бусины HZ1005D301TF при том же размере и близком импедансе.

5. Продуктовая информация WL-FS

Серия выпускается в двух компактных корпусах — WL1005FS (метрический 0402) и WL1608FS (метрический 0603), оба в серийном производстве:

Рис. 5: Габаритный чертёж WL-FS — корпуса WL1005FS и WL1608FS с полной таблицей размеров.

Электрические параметры (таблица 1):

6. За пределами аудио: согласующие цепи NFC

Благодаря высокой точности индуктивности, малому DCR и высокой добротности Q (низкие потери) серия WL-FS подходит и для фильтрации и согласования антенн NFC. Для чипа NFC NXP PN548 рекомендованный диапазон индуктивности фильтра — 160–560 нГн, чаще всего 160 нГн. Sunlord рекомендует WL1608FSR16JTFY01: 160 нГн, допуск ±5%, номинальный ток 600 мА, RDC 0,21 Ом, добротность Q выше 25 в диапазоне до 20 МГц.

Заключение: максимальная производительность против шумов в мобильном аудио

Меньший DCR, лучший высокочастотный импеданс, стабильная индуктивность под смещением и более низкий THD — катушка WL-FS закрывает все требования к фильтру аудиотракта и уже выпускается серийно. Это самое производительное решение для подавления ВЧ-шумов в аудиолиниях смартфонов. Полный ассортимент — в каталоге катушек индуктивности.

Нужны и RF-компоненты? Смотрите ассортимент RF-компонентов для согласования и фильтрации или следите за новостями продукции.