麦克风阵列不同阵形的性能有什么区别？

浅夏110

日常应用的麦克风阵列，大致可以分为：十字阵、平面阵、圆阵、螺旋阵
$ A: b! x& Z) N, r
我们常说的十字阵、平面阵、螺旋阵，其实是阵列形状的描述，本质上则是声传感器的空间排布几何规则不同，决定了不同阵形具备不同的空域滤波性能。
- p# d, ^! _0 `" W- {以16元声呐为例，常见的4种阵列的声传感器分布如下图：
( e6 |0 u. @/ k) F4 Z: _" F2 H
常见的十字阵、平面阵都属于均匀平面阵，圆阵与螺旋阵则是非均匀平面阵，不同的阵列在不同阵列方向具有不同的空域分辨率。话不多数，有图有真相——4种阵型波束形成仿真的波束图（接收信号3000Hz）。

直观来看，4种阵型的波束图的差距还是很大，为了看出来细节差异，我们把三维图统一投影到一个平面来看，如下图所示：
! t& {6 b$ B5 W9 {' R
" q  ~$ L+ Y4 J- f/ x我们一般把中间的小山峰叫主瓣，主瓣越窄说明阵列分辨率越高，性能越好。旁边矮一点的小山峰叫旁瓣，旁瓣越高则意味着阵列抗干扰性能越差。
$ K/ c4 k- ]3 Z可以看出，十字阵波束图的小山峰（主瓣）明显比圆阵，矩形阵，螺旋阵要窄，从主瓣来看，十字阵<圆阵≈矩形阵≈螺旋阵，这也意味着同样阵元个数的条件下，十字阵具有较高的空间分辨率。尺有所短寸有所长，十字阵旁边的小山峰明显较高，从旁瓣来看，十字阵>圆阵>矩形阵>螺旋阵，意味着此时十字阵的抗干扰能力较差。
( Z- ~/ o: B( h


6 y, f5 _; P  ~& A# D' |1 W& Q/ u
$ a( _( {2 ^0 c  V从阵型设计角度考虑，十字阵很容易获得较高的主瓣及分辨率，在各个领域也广泛应用。
圆阵的主瓣旁瓣分布均匀，在0~360°分辨率较为均匀，常被采用作为智能音箱的阵型。
( l0 _. M4 A2 P7 P% Y矩形阵则在均匀分布的阵元范围内具有较高的分辨率，是雷达设计常采用的阵型。
; @! K4 M+ S6 g. J. v: `2 i; E2 p螺旋阵阵元的不规则分布避免重复空间采样，可有效抑制混叠效应，所以这种不规则的阵列设计常常应用于声场成像，是声学相机所采取的主流阵型。
~~~~~~~~~划重点的分割线~~~~~~~~
十字阵，圆阵，矩形阵，螺旋阵，不同的声呐阵型决定了不同的空域滤波性能，各有优劣，实际工程应用中我们往往会根据成本预算，实际需求等来权衡选择，没有最优，只有最合适。
! r5 {3 S% K% _! {- q
* l% V# h  `8 X0 @
作者：联丰迅声
; f2 a( x: N4 v1 D  C9 f% e链接：https://www.zhihu.com/question/379057217/answer/1075479476
" j: Q: ]8 P/ o* q4 p, E# W3 I/ Z来源：知乎
4 ^" @  [$ Z$ t0 b( v  V著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权，非商业转载请注明出处。
8 e- G* ^/ y+ u2 x4 b  X8 t

7 y. Z0 N" w) T2 L5 z. ]

建模小白12138

感谢！！！！！！！！！