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TDK如何助力于无线耳机音质的不断发展?
发布:2022-8-1
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如今,无线入耳式耳机与头戴式耳机正在全球范围内迅速普及,带领着市场逐步扩张的正是左、右听筒独立无线的完全无线型耳机。TDK正通过其内置ESD保护的陷波滤波器支持无线入耳式耳机与头戴式耳机的发展。

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无线入耳式耳机和头戴式耳机的市场正在全球范围内迅速扩张。根据富士总研社(Fuji Chimera Research Institute)发布的《2021年全球电子市场》(2021 Worldwide Electronics Market),估计2019年市场上无线耳机数量已达到2.1亿个,并预测2026年将增长到7.76亿个(大约是2019年的3.6倍)。一个驱动因素就是出现了左侧和各部分均为独立无线连接的完全无线入耳式耳机(TWS: 真无线立体声*1)。


TWS的主要优点是它没有耳机线的烦恼。您可以通过比传统有线耳机更加舒服的方式,在上下班或上下学途中、运动、做家务或购物时享受音乐。未来,TWS将不仅用于听音乐或作为智能手机的配件,它还有望成为改变我们生活和社会的可听戴设备*2。所谓可听戴设备,就是戴在耳朵上的电脑:专注于语音输入和输出的可穿戴设备。其预期还可以实现免提通话、生物识别监测和同声传译等应用。


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为了让TWS能在未来得到持续发展,提高音质和缩小尺寸则至关重要。虽然TWS和其他配备无线音频设备给我们带来了便利,但它们本身存在一个结构性问题:无线信号会作为噪声渗透到音频信号中,表现为可听到的嗡嗡声。尽可能地抑制这种噪声是实现高保真音质的首要条件。


更具挑战性的是,TWS与同类有线产品不同,它需要将天线和电池安置在听筒内,从而限制了放置放大器和驱动器振动的空间。这导致了更大的外壳以及劣质的音质,因此需要更小的电路和更少的元件。

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在此背景下,TDK开发了内置ESD保护的陷波滤波器AVRF系列。陷波滤波器是一种通过阻断特定频率的信号(例如用于无线通信的频率)来消除噪声的元件。


由于其独特的材料和结构设计,AVRF系列在特定频率下具有优异的衰减特性*3。它可以抑制噪声并提高TWS和其他无线通信的接收灵敏度,有助于实现出色的音质。


带与不带TDK滤波器的区别(基于TDK的研究)

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另一个优点是其内置ESD(静电放电)*4和浪涌保护功能。ESD是人体等带电物体与电子设备接触时产生的静电放电,由于无线音频设备和其他电子设备通常由人手操作,因此需要ESD保护。


一种叫做TVS二极管*5的元件通常用于保护电子设备免受ESD影响。虽然能够提供ESD保护,但TVS二极管作为噪声对策并无效果,因此还需要另一个元件,比如MLCC。AVRF系列利用TDK专有的积层工艺和材料技术,整合了滤波器(噪声抑制)和ESD保护功能。这样一来,噪声和ESD对策都可以通过单个芯片来实现,无需使用比陷波滤波器大的TVS二极管,从而实现电路尺寸的大幅度减小。


单芯片上的噪声和ESD对策

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TDK压电和保护器件事业部经理武井克行谈到了AVRF系列的未来前景。“AVRF系列陷波滤波器是理想的EMC(电磁兼容)*6措施,不仅适用于TWS,也适用于智能手机和智能音箱等设备的音频电路。实施EMC对策意味着设备可以建立一个抗噪声的环境。无线和通信设备有望在未来连接所有设备,因此噪声对策将变得越来越重要。目前,AVRF系列主要针对无线通信的音频设备,但我们希望将其范围扩大到汽车、工业设备、能源和医疗健康领域。”


通过陷波滤波器,TDK将继续为高保真音频设备提供优化解决方案,为未来的通信网络奠定基础。


无线通信音频设备的噪声和ESD保护

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内置ESD保护的AVRF系列陷波滤波器

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该系列包括涵盖用于蓝牙和Wi-Fi的2.4、5GHz频段、蜂窝频段(700MHz至2.7GHz)以及用于D类放大器中噪声抑制的产品。


术语解说

1. 无线入耳式耳机/头戴式耳机:有两种类型,分别是左右两侧完全独立的完全无线型(真无线立体声),以及两侧通过线缆连接的集成型(半无线)。

2. 可听戴设备:可以戴在耳朵上的电脑和终端,以及内置语音助手功能的无线入耳式耳机,统称为可听戴设备。

3. 衰减特性:表示滤波器电路中整个频谱的降低有效性的数值。

4. ESD:静电放电的缩写。ESD的一个典型例子是在地毯上行走时人体产生的静电,当接触金属或其他物体时会释放。ESD的电压一般在几千伏,会对电路造成严重损害。

5. TVS二极管:瞬态电压抑制(TVS)二极管保护电压敏感元件免受静电放电(ESD)的影响。

6. EMC:电磁兼容性的缩写。它是电磁干扰(EMI)和电磁敏感性(EMS)概念的结合。


文章来源:电子元件技术

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