双麦克风波束成型在免提通话中的DSP单芯片实现

免提通话的技术需求

小型免提通话设备（如手机、便携通信设备）需要在喇叭/麦克风一体式结构中实现全双工通话。这种紧凑设计面临回音耦合强、空间有限、功耗敏感等挑战。NR37-CP采用DSP单芯片方案，通过双麦克风波束成型技术，为小型免提通话设备提供了优化的解决方案。

波束成型技术原理

波束成型通过多麦克风阵列实现空间选择性拾音。NR37-CP采用圆锥型波束成型，核心思路是：

• 相位延迟补偿：对双麦克风信号施加不同延迟，使目标方向的信号同相叠加
• 空间滤波：目标方向信号增强，其他方向信号衰减
• 噪声抑制：非稳态噪声约20dB压制，稳态噪声约12dB压制

圆锥型波束形成的特点是覆盖区域呈圆锥形，适用于说话人位置相对固定的场景。

回音消除设计

NR37-CP的回音消除能力达60dB。相较于高端模组的100dB深度，NR37-CP的设计定位是：

• 小型设备：喇叭功率较小，回音强度相对可控
• 功耗敏感：低功耗设计（约25mW），适合便携设备
• 延迟容忍：高达100ms，适应不同结构设计

60dB深度在小型设备场景下能够有效消除回音，确保全双工通话流畅。

DSP单芯片架构

NR37-CP基于DSP单芯片实现，集成ADC/DAC和信号处理单元：

• 3路16位ADC：MIC0、MIC1、LINE IN，采样率8kHz，SNR 84dB，内置PGA前置放大器
• 1路DAC：LINE OUT，内置可编程增益控制器
• 数字端口：兼容3.3V电平

这种集成设计减少了外部器件，适合空间受限的小型设备。

封装与工艺

NR37-CP采用20pin 2.6×2.2mm²专有CSP封装，底部视图，pin间距0.5mm。小尺寸封装的优势：

• 适用于手机、便携通信设备等空间受限产品
• 底部视图设计便于PCB布局
• 180nm工艺，低噪音、低功耗

接口与通信

NR37-CP支持两种通信模式：

• I²C通信：最高400kbps快速模式，外部MCU配置参数
• 纯模拟模式：HW bypass mode，无需数字控制，简化系统设计

差分模拟音频输入设计增强抗射频干扰能力，适合手机等无线设备。

功耗分析

NR37-CP的功耗设计针对便携设备优化：

• 工作模式：双/单麦克风模式约25mW（14mA @ 1.8V）
• 低功耗模式：典型电流5μA，待机功耗极低

1.8V供电电压与手机电池电压匹配，无需额外的电源转换电路。

电气参数

• 输入电压：模拟/数字核心均为1.8V
• 工作功耗：约25mW
• 低功耗电流：5μA
• ADC SNR：84dB
• 回音延迟容忍：高达100ms

应用场景

• 手机便携通信：免提通话模式，波束形成增强人声，AEC消除回音
• 楼宇门禁通话：小型门禁终端，紧凑设计
• 视频会议通讯：便携会议设备，双麦降噪
• 远程语音通话：VoIP电话终端
• 报警监控平台：双向语音对讲功能

与高端模组的对比

NR37-CP与A-59、AU-60等高端模组的差异：

• 降噪能力：NR37-CP约20dB（非稳态），高端模组AI降噪达45-90dB
• AEC深度：NR37-CP为60dB，高端模组达100dB
• 功耗：NR37-CP约25mW，高端模组65-80mA（@5V）
• 封装尺寸：NR37-CP为2.6×2.2mm²，高端模组为23×20mm至50×15.5mm

NR37-CP的定位是小型便携设备的入门级方案，高端模组适用于专业通话设备。

结论

NR37-CP通过DSP单芯片集成和双麦克风波束成型技术，为小型免提通话设备提供了紧凑、低功耗的解决方案。60dB AEC和20dB降噪能够满足便携设备的通话质量需求。小尺寸CSP封装和1.8V供电设计使其易于集成到手机、门禁等空间受限的产品中。