NR37双麦克风DSP回音消除芯片：波束成型与免提通话的嵌入式方案

一、免提通话的核心技术挑战免提通话Hands-free Calling在手机、车载蓝牙、楼宇对讲、视频会议等场景中已成为基础功能。与手持通话不同免提场景下麦克风与扬声器共处同一空间喇叭播放的声音会被麦克风拾取并送回远端形成恼人的回音Echo。若不妥善处理远端用户会听到自己声音的延迟回荡通话体验严重劣化。回音消除AEC, Acoustic Echo Cancellation是解决这一问题的核心技术其目标是让系统在发送麦克风信号给远端之前将其中由本地扬声器播放的远端声音成分消除干净仅保留近端说话人的声音。除了回音问题免提通话还面临环境噪声的挑战空调风扇声、键盘敲击声、街道环境噪声等都会被麦克风拾取降低语音可懂度和通话质量。噪声抑制ENC, Environmental Noise Suppression与回音消除共同构成免提通话音频前端的两个核心算法模块。二、NR37 芯片架构与 DSP 方案优势NR37 是一款基于 DSP数字信号处理器架构的双麦克风波束成型免提通话芯片专为喇叭/麦克风一体式设计的小型免提通话设备优化。与基于通用 MCU 软件实现 AEC/ENC 算法相比专用 DSP 芯片具有显著的实时性优势和能效优势DSP 内部硬件乘法器与累加器可在单周期内完成滤波运算确保算法在固定采样率下稳定运行不会因 MCU 负载波动产生处理抖动。NR37 采用 20-pin 2.6×2.2mm² 专有 CSP 封装底部视图 pin 间距 0.5mm适合空间受限的嵌入式设计。该芯片采用 180nm 工艺制造在保持低功耗约 25mW 14mA与小体积的同时提供了足够的 DSP 算力支撑实时 AEC 与 ENC 算法。三、回音消除AEC能力分析NR37 标称回音消除能力为 60dB。以分贝换算60dB 意味着回音被压制至原始电平的千分之一10^(-60/20) 0.001对于大多数免提通话场景已足够。然而对比德宇科技旗下 A59P、AU-60 等专业语音处理模组标称 100dB AEC仍有差距后者可以应对更大音量喇叭100dB与更近麦克风距离的严苛场景。影响 AEC 实际效果的关键因素包括喇叭音量音量越大回音信号幅度越大对 AEC 线性处理范围要求越高、麦克风与喇叭的物理距离距离越近直达声耦合越强非线性效应越显著、声学路径的稳定性移动设备中声学腔体变化会破坏 AEC 自适应滤波的收敛条件。NR37 面向的是相对稳定的固定安装场景如楼宇门禁和安防监控。四、波束成型Beamforming技术NR37 使用双麦克风波束成型Beamforming技术实现空间选择性拾音。波束成型的基本原理是利用两个空间分离麦克风之间信号的时间差和幅度差对各方向信号进行加权求和从而增强目标方向主波束的信号衰减干扰方向旁瓣和零陷的信号。NR37 在双麦波束成型模式下可实现约 20dB 的非稳态噪声压制与约 12dB 的稳态噪声压制。非稳态噪声间歇性噪声如键盘敲击、关门声通常难以通过简单滤波器抑制波束成型利用其空间特性差异将其有效衰减稳态噪声持续存在的背景噪声如空调风声在频域有较好的可分离性传统谱减法也可处理波束成型在此基础上提供额外空间维度的增益。五、接口与通信方式NR37 支持两种通信模式外部 I²C 通信最高 400kbps 快速模式与纯模拟通信模式HW bypass mode。I²C 通信允许主控 MCU 动态调整 NR37 的工作参数如麦克风增益、回音消除深度使能/旁路、噪声抑制强度等适用于需要灵活配置的智能设备。HW bypass 模式则将芯片配置为直通模式无需软件干预适合即插即用的固定功能场景。NR37 内置 3 路 16-bit ADCMIC0、MIC1、LINE IN采样率 8kHzSNR 84dB每路内置 PGA 前置放大器可直接接入灵敏度各异的模拟麦克风。DAC 输出 1 路LINE OUT内置可编程增益控制器。所有数字端口兼容 3.3V与主流 MCU 接口电平直接兼容。回音延迟容忍时间高达 100ms可适应大多数扬声器声学延迟场景。六、典型应用与方案选型NR37 的典型应用场景包括手机便携通信蓝牙免提耳机、楼宇门禁对讲、远程视频会议通信、报警监控平台语音对讲等。这些场景的共同特点是设备体积相对紧凑、喇叭音量中等无需 100dB、声学环境相对稳定且成本敏感度高。若系统需要更强的 AEC 能力100dB或 AI 神经网络降噪45-90dB建议评估德宇科技 A59P、AU-60 等模组产品这些产品内置更大算力 DSP支持更深度算法可应对更复杂的声学场景。若系统需要 USB 即插即用接口A59P 的 USB 版本型号含 U 后缀可在免驱基础上直接提供 USB 音频通路。