麦克风波束成形的基本原理
波束形成算法原理
波束形成算法原理波束形成（Beamforming）是一种通过合理设计信号传输过程中的波束来达到增强接收信号或抑制干扰的技术。
在无线通信系统中，波束形成可以提高系统的容量、覆盖面积和抗干扰能力。
本文将介绍波束形成算法的原理和相关参考内容。
波束形成算法的原理如下：1. 传输信号：首先，发送端根据波束形成算法生成一组复振幅和相位的权值。
这些权值可以根据不同的算法计算，如最大比合并（Maximum Ratio Combining，MRC）、分集最小均方差（Minimum Mean Square Error，MMSE）和零交叉零自相关函数（Zero-Crossing Zero-Autocorrelation，ZZC）。
然后，通过适当的信号加工方法，将这些权值应用到各个天线上的信号上，形成波束。
2. 传输过程：在传输过程中，波束会呈现出不同的形状，如定向波束、扇形波束和全向波束。
这些形状的选择取决于特定的场景和需求。
波束的形成可以通过调整天线的振子阵列或调整天线的振子单元来实现。
3. 接收信号：接收端的天线会检测到波束形成后的信号，并利用相应的算法对这些信号进行处理。
常见的算法包括最大比合并（Maximum Ratio Combining，MRC）、分集最小均方误差（Minimum Mean Square Error，MMSE）和零交叉零自相关函数（Zero-Crossing Zero-Autocorrelation，ZZC）。
这些算法主要用于合并波束形成的信号，并提高接收端的信号质量和抗干扰能力。
波束形成算法的设计和实现涉及到多个方面的知识，包括信号处理、天线设计、无线通信系统的基本原理等。
以下是一些相关参考内容：1. 《无线通信中的波束形成技术》（作者：李维佳，出版时间：2019年）：这本书详细介绍了波束形成技术在无线通信系统中的应用。
书中提供了波束形成算法的设计方法和实现技巧，并以实际案例展示了波束形成技术的实际效果。
波束形成原理
波束形成原理波束形成原理是指在无线通信系统中，如何通过天线来形成指定方向的波束，从而实现对特定区域的信号覆盖和接收。
波束形成技术是无线通信系统中的重要技术之一，它可以提高系统的频谱利用率和抗干扰能力，同时也可以改善用户体验和网络覆盖范围。
本文将对波束形成原理进行详细介绍。
首先，波束形成的原理是基于天线阵列的。
天线阵列是由多个天线单元组成的，这些天线单元之间的间距是根据波束宽度和波束方向来设计的。
在波束形成过程中，通过控制各个天线单元的相位和振幅，可以使得发射的信号在特定方向上形成波束。
这样一来，就可以实现对特定区域的信号覆盖和接收。
其次，波束形成的原理是基于波束赋形技术的。
波束赋形技术是通过对发射信号的相位和振幅进行调节，从而使得信号在空间中形成指定方向的波束。
这种技术可以在不改变信号频率和功率的情况下，实现对特定方向的信号传输和接收。
通过波束赋形技术，可以有效地减小信号的波束宽度，提高信号的方向性和覆盖范围，从而提高系统的频谱利用率和抗干扰能力。
此外，波束形成的原理还涉及到波束跟踪技术。
波束跟踪技术是指在移动通信系统中，通过对移动用户的位置和运动状态进行监测和跟踪，从而实时调整波束的方向和角度，以保证信号能够准确地覆盖到移动用户所在的位置。
通过波束跟踪技术，可以有效地提高移动通信系统的覆盖范围和通信质量，同时也可以降低系统的功耗和干扰程度。
综上所述，波束形成原理是通过天线阵列、波束赋形技术和波束跟踪技术来实现的。
通过这些技术手段，可以实现对特定区域的信号覆盖和接收，提高系统的频谱利用率和抗干扰能力，改善用户体验和网络覆盖范围。
波束形成技术在5G和未来的通信系统中将扮演着越来越重要的角色，它将成为无线通信系统中的关键技术之一。
波束成形矢量
波束成形矢量
波束成形矢量是一种用于无线通信信号处理的技术，它可以使发射和接收设备通过重新分配信号的能量来提高信号质量和增强通信能力。
本文将介绍波束成形矢量的基本原理、应用范围和优势。
一、基本原理
波束成形矢量技术采用的是多天线阵列技术，通过控制每个天线的信号相位和幅度来加强期望方向的信号，抑制无用方向的干扰信号。
波束成形矢量的实现需要先确定期望方向，然后计算得到每个天线上的信号相位和幅度，最后将它们叠加起来，形成一个信号波束。
二、应用范围
波束成形矢量技术广泛应用于无线通信领域。
其中包括无线局域网、蜂窝网络、卫星通信、雷达系统等应用。
在移动通信应用中，波束成形矢量技术能够减少信号的多径效应和淡化效应，提高信道的容量和传输速率；在卫星通信领域，波束成形矢量技术可以实现卫星信号在不同地区的全覆盖，并提高信道的抗干扰性能；在雷达系统应用中，波束成形矢量技术可以提高雷达的探测距离和分辨率。
三、优势
波束成形矢量技术在无线通信领域中优势明显，主要体现在以下几个方面：
1. 提高通信质量：波束成形矢量技术可以减少干扰信号和多径效应，使接收信号的质量得到提高。
2. 提高通信距离和速率：波束成形矢量技术在提高通信质量的同时，
可以扩大通信距离和提高通信速率。
3. 减少系统成本：波束成形矢量技术可以减少天线的数量，从而降低
系统成本。
总之，波束成形矢量技术是一种可靠高效的无线通信信号处理技术。
随着无线通信技术的发展，波束成形矢量技术将会得到更广泛的应用。
波束形成基础原理总结
波束赋形算法研究包括以下几个方面:1.常规的波束赋形算法研究。
即研究如何加强感兴趣信号,提高信道处理增益,研究的是一般的波束赋形问题。
2.鲁棒性波束赋形算法研究。
研究在智能天线阵列非理想情况下,即当阵元存在位置偏差、角度估计误差、各阵元到达基带通路的不一致性、天线校准误差等情况下,如何保证智能天线波束赋形算法的有效性问题。
3.零陷算法研究。
研究在恶劣的通信环境下,即当存在强干扰情况下,如何保证对感兴趣信号增益不变,而在强干扰源方向形成零陷,从而消除干扰,达到有效地估计出感兴趣信号的目的。
阵列天线基本概念（见《基站天线波束赋形及其应用研究_白晓平》）阵列天线（又称天线阵）是由若干离散的具有不同的振幅和相位的辐射单元按一定规律排列并相互连接在一起构成的天线系统。
利用电磁波的干扰与叠加，阵列天线可以加强在所需方向的辐射信号，并减少在非期望方向的电磁波干扰，因此它具有较强的辐射方向性。
组成天线阵的辐射单元称为天线元或阵元。
相邻天线元间的距离称为阵间距。
按照天线元的排列方式，天线阵可分为直线阵，平面阵和立体阵。
阵列天线的方向性理论主要包括阵列方向性分析和阵列方向性综合。
前者是指在已知阵元排列方式、阵元数目、阵间距、阵元电流的幅度、相位分布的情况下分析得出天线阵方向性的过程；后者是指定预期的阵列方向图，通过算法寻求对应于该方向图的阵元个数、阵间距、阵元电流分布规律等。
对于无源阵，一般来说分析和综合是可逆的。
阵列天线分析方法天线的远区场特性是通常所说的天线辐射特性。
天线的近、远区场的划分比较复杂，一般而言，以场源为中心，在三个波长范围内的区域，通常称为近区场，也可称为感应场；在以场源为中心，半径为三个波长之外的空间范围称为远区场，也可称为辐射场。
因此，在分析天线辐射特性时观察点距离应远大于天线总尺寸及三倍的工作波长。
阵列天线的辐射特性取决于阵元因素和阵列因素。
阵元因素包括阵元的激励电流幅度相位、电压驻波比、增益、方向图、极化方式，阵列因素主要包括阵元数目、阵元排列方式、阵元间距。
联发科波束成形技术-概述说明以及解释
联发科波束成形技术-概述说明以及解释1.引言1.1 概述波束成形技术是指利用天线阵列中的多个天线元素，通过对每个天线的相位和振幅进行优化控制，使得天线发射或接收的信号可以在特定方向上形成一个集中束束。
这种技术可以提高通信系统的传输效率和信号质量，并且在无线通信、雷达、无线电频谱利用等领域具有广泛的应用前景。
波束成形技术的核心思想是通过控制天线元素之间的相位和振幅差异，使得它们发出的信号在相应方向上相位相干叠加，从而形成一个更强的信号束。
相比传统的全向天线，波束成形技术可以将信号能量更加有效地聚焦在特定的方向上，从而提高了传输距离和传输速率。
在实际应用中，波束成形技术可以用于无线通信系统中的基站天线，通过将信号聚焦在用户所在方向上，提高了用户接收的信号强度和传输速率。
此外，波束成形技术还可以用于雷达系统，可以通过控制发射和接收的信号形成一个集中的束束，从而提高雷达的目标检测和跟踪能力。
除此之外，波束成形技术还可以在无线电频谱利用方面发挥作用，通过将信号聚焦在特定区域内，减少信号的干扰和功率消耗。
总之，波束成形技术是一项十分重要和有潜力的技术，在无线通信、雷达、无线电频谱利用等领域都有广泛的应用前景。
通过对天线元素的相位和振幅进行优化控制，可以实现信号的有效聚焦和增强，从而提高传输效率和信号质量。
未来，随着技术的不断进步和创新，波束成形技术将在更多领域发挥重要作用，为人们的通信和雷达需求提供更加便捷和高效的解决方案。
1.2 文章结构本文将从以下几个方面对联发科波束成形技术进行全面的介绍和分析。
首先，简要概述联发科技公司是什么，并对其在通信技术领域的地位进行简要介绍。
接着，详细解释波束成形技术的原理，包括其基本概念和工作原理。
然后，探讨波束成形技术在各个领域中的应用，包括通信、雷达、航天等。
在结论部分，总结波束成形技术的优势，如增强信号传输质量、提高信号覆盖范围等。
此外，还展望了波束成形技术的发展前景，包括其在5G通信、物联网等新兴领域的应用前景。
无线网络中的波束成形技术
无线网络中的波束成形技术随着科技的不断进步，无线通信技术发生了翻天覆地的变化。
相较于传统的天线技术，波束成形技术更受到了人们的青睐。
波束成形技术是无线通信技术中的一种新兴技术，通过调节天线方向、幅度和相位等参数，使信号能够准确地被定向传播，从而提高了无线通信的质量和效率。
本文将详细介绍无线网络中波束成形技术的应用以及优势。
一、波束成形技术的基本原理波束成形技术是通过调节发射端和接收端的天线参数来改变信号的传输方向和强度。
在调节天线参数之前，需要对信道进行建模，确定传输路径和信道特性；之后，通过对天线参数的调节，发送端向目标发送更加强有力的信号，而接收端则能够准确地接收到信号。
整个过程，就叫做波束成形技术。
波束成形技术的调节参数主要包括天线方向、天线幅度和天线相位。
天线方向的调节可以使信号覆盖范围更加集中，传输距离更远；天线幅度和天线相位的调节则可以调整信号的信噪比和相位延迟，从而进一步优化信号传输质量。
二、波束成形技术在无线网络中的应用1.多址分配技术无线网络是一个共享资源，信号受多个用户干扰的影响比有线网络更加严重。
传统的无线网络采用TDMA或CDMA等多址分配技术，将无线信道进行分时或者分频复用，但是在高频段等复杂信道环境下，这种技术是无法满足要求的。
波束成形技术可以减少多用户间的干扰，从而大大提高网络效率和信号质量。
2.信道分集技术多路路径信号计算和合成是无线通信中一个重要的技术问题。
传统的单天线无法实现波束成形技术，但多输入多输出（MIMO）技术可以实现这一点。
MIMO技术通过多个天线接收多路独立的信号，然后通过波束成形技术将它们合并为一路更强有力的信号，从而大大提高了网络的容量和覆盖范围。
3.室内分布式天线技术室内分布式总线式天线系统（DAS）是在室内无线通信领域的新兴技术，由于其能够提供更加均匀的网络覆盖以及更优质的网络服务，被广泛应用于大型建筑、高层公寓等环境中。
波束成形技术可以进一步改善DAS技术中的网络覆盖和服务质量。
无线通信系统中的自适应波束成形技术研究
无线通信系统中的自适应波束成形技术研究自适应波束成形技术是无线通信领域中的一项重要技术，它可以提高无线通信系统的可靠性和效率。
本文将介绍自适应波束成形技术的基本原理、优点和应用，并探讨该技术的未来发展方向。
一、自适应波束成形技术的基本原理在无线通信系统中，波束成形是一种技术，用于使发射机将无线信号向目标方向集中，并提高信号的强度和质量。
自适应波束成形技术是波束成形技术的一种，它使用数字信号处理算法来动态地调整方向和形状以适应特定的信道环境。
自适应波束成形技术基于MIMO（多输入多输出）技术，使用多个发射和接收天线来提高信号的质量和可靠性。
自适应波束成形技术的基本原理是通过接收信号时，使用算法计算出当前信道环境的反射和多径延迟效应，从而确定最佳传输方向和波束形状。
在发射时，通过调整相位和振幅来产生所需的波束形状和方向，以使信号传输更加准确和有效。
二、自适应波束成形技术的优点自适应波束成形技术有以下几个优点：1.提高信号质量和可靠性：使用自适应波束成形技术可以将信号在特定方向上集中和增强，从而减少多路径干扰和信道衰落的影响，提高数据传输的可靠性和稳定性。
2.减少功率消耗：使用自适应波束成形技术可以将信号集中在目标方向上，从而减少了干扰和功率耗费。
这不仅可以提高网络的覆盖范围和效率，还能延长电池寿命，降低能源成本。
3.适应性强：自适应波束成形技术能够根据实时环境的特点动态调整功能和算法。
例如，当环境变化时，系统可以重新计算最佳传输方向和波束形状，以适应新的信道条件和干扰源。
三、自适应波束成形技术的应用自适应波束成形技术的应用领域广泛，包括无线电频谱、卫星通信、无线局域网、移动通信等。
下面介绍一下该技术在不同应用中的应用。
1. 无线电频谱：自适应波束成形技术可以帮助减少不同频段之间的干扰和冲突，提高频段利用率和频带效率。
例如，在军事领域中，自适应波束成形技术被广泛用于雷达和电子通信设备中，以提高信号的强度和可靠性。
无线通信网络中的波束成形技术
无线通信网络中的波束成形技术在日常生活中，我们随处可见的通信设备，如手机、电视、无线路由器等，都依赖于无线通信技术。
而无线通信技术的核心之一就是波束成形技术。
本文将深入探讨无线通信网络中的波束成形技术。
一、波束成形技术的基本概念波束成形技术（Beamforming）是指控制天线发射功率和相位，在不改变载波频率的情况下，快速调整天线辐射方向和强度，以达到波束聚焦的目的。
波束聚焦后，信号强度大大增加，信噪比也随之提高。
从而可以使通信距离增加，减少信号干扰和功率损耗，提高通信速率和网络容量。
波束成形技术基于微波通信理论和数字信号处理技术，主要有数字波束成形技术和模拟波束成形技术两种形式。
其中数字波束成形技术适用于数字信号处理复杂、系统稳定的无线通信网络；而模拟波束成形技术则适用于信号处理简单、系统设计简化的网络。
二、波束成形技术的工作原理波束成形技术的实现基于所用天线阵列的相位控制技术，天线阵列可构成不同的波束。
波束形成的过程大致可以分为以下三个步骤：1. 方向估计在波束成形的过程中，需要先根据移动目标或者用户设备位置来推算其在信号空间中的方向。
方向估计一般采用的方法有最大似然估计（ML）和最小均方误差（MSE）估计等。
2. 波束形成在天线阵列中，每个天线根据所接受的信号情况调整其输出信号的相位和幅度，形成一个具有指向性的冲击波，从而形成波束。
波束的指向主要由相位调控，波束宽度由幅度调控。
3. 波束跟踪波束跟踪主要是指在移动场景下，通过控制阵列天线中每个天线的相位和幅度的变化，以保证波束聚焦在目标上。
波束跟踪需要对目标的移动速度和移动方向进行实时估计，并对波束参数进行调整。
三、应用场景波束成形技术在通讯领域应用较为广泛。
在低频率通信系统中，波束成形主要应用于雷达和无线电方向查找设备；而在高频率通信系统中，波束成形主要应用于无线电通信网络中。
其中，模拟波束成形技术应用非常广泛，如模拟波束成形的无线电接收器、基站、天线、电视、测向仪等。
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麦克风波束成形的基本原理 2012/04/06 简介 所有MEMS麦克风都具有全向拾音响应，也就是能够均等地响应来自四面八方的声音。多个麦克风可以配置成阵列，形成定向响应或波束场型。经过设计，波束成形麦克风阵列可以对来自一个或多个特定方向的声音更敏感。 麦克风波束成形是一个丰富而复杂的课题。本应用笔记仅讨论基本概念和阵列配置，包括宽边求和阵列和差分端射阵列，内容涵盖设计考虑、空间和频率响应以及差分阵列配置的优缺点。
图1:空气中声波的频率与波长的关系 方向性和极坐标图 方向性描述麦克风或阵列的输出电平随消声空间中声源位置的改变而变化的模式。ADI公司的所有MEMS麦克风都是全向麦克风，即它们对来自所有方向的声音都同样敏感，与麦克风所处的方位无关。图2所示为全向麦克风响应的2轴极坐标图。无论麦克风的收音孔位于x-y平面、x-z平面还是y-z平面，此图看起来都相同。
图2:全向麦克风响应图 本应用笔记中，阵列的"前方"称为轴上方向，指拾取目标音频的方向，在极坐标图上标为0°；"后方"为180°方向；"侧边"指前后方之间的空间，中心方向分别位于90°和270°。本应用笔记中的所有极坐标图均归一化到0°响应水平。 涉及声音频率和波长的所有公式都使用以下关系式：c = f × λ，其中c为343 m/s,即声音在20℃的空气中的传播速度。图1显示了这些条件下声波的频率与波长的关系。本应用笔记末尾的"设计参数计算公式"列出了本文所用阵列设计参数的计算公式。 宽边阵列 宽边麦克风阵列是指一系列麦克风的排列方向与要拾取的声波方向垂直（见图3）。图中，d是阵列中两个麦克风元件的间距。来自阵列宽边的声音通常就是要拾取的声音。 图3:双麦克风宽边阵列 宽边阵列可以通过基本处理实现，阵列中的麦克风简单地相加。此类阵列的缺点是它只能衰减来自阵列侧边的声音。后方响应始终与前方响应一致，因为阵列具有轴对称性，无法区分从前方与从后方到达麦克风的声压波。宽边阵列适用于阵列背面或上下方没有很多声音的应用，例如壁挂式电视。 在双麦克风宽边阵列中，响应的最小值出现在90°和270°。这些点的信号衰减在很大程度上取决于频率。当入射频率的半波长接近麦克风的间距时，响应接近完全抵消。对于两个间距75 mm的麦克风组成的阵列，理论上，当频率约为2.3 kHz （343 m/s ÷ （0.075 m × 2）≈2.3 kHz）时，响应完全抵消。 高于理想衰减的频率时，频率将混叠，极坐标响应开始在其它角度显示零点。此时，侧边衰减再次开始降低。例如，图4中的3 kHz信号（淡蓝色线）发生混叠。
图4:间距75 mm的双麦克风宽边阵列的响应 频率响应 宽边波束成形器具有平坦的轴上频率响应，因为它只是将接收同一信号的两个麦克风的信号相加。图5显示了间距75 mm的双麦克风宽边波束成形器的归一化响应。在轴外，该图清楚地显示了响应的零点。
图5:不同入射角时宽边波束成形器的归一化频率响应 具有更多元件的宽边阵列 也可以构建具有两个以上元件的宽边阵列，只需将额外的麦克风与原来的两个麦克风对齐，如图6所示。宽边阵列中的麦克风数量越多，对来自阵列侧边的声音的衰减就越强。图7显示了间距75 mm的三麦克风宽边阵列的响应。该阵列中，来自侧边的声音衰减6 dB,而在双麦克风宽边阵列中，声音只衰减3 dB.然而，发生混叠（立体交叉型）的频率现在更低，因为所有麦克风之间的总距离已从75 mm增加到150 mm.
图6:三麦克风宽边阵列
图7:间距75 mm的三麦克风宽边阵列的响应 缩小宽边阵列中的麦克风间距可以提高混叠频率，但会降低低频时的衰减。设计宽边阵列时，必须权衡考虑这两个因素。对多麦克风宽边阵列中的各麦克风应用不同的加权系数，可以进一步减少混叠。此外，通过延迟各麦克风的输出，可以将宽边阵列的主响应角调整到前方以外的角度。系数和延迟的计算以及相应的极坐标图形超出了本应用笔记的范围。 端射阵列 在端射阵列中，多个麦克风的排列方向与声音传播的目标方向一致。如果阵列中前方麦克风（声音在轴上传播最先达到的麦克风）的信号与后方麦克风的反转延迟信号相加，则这种配置称为"差分阵列".图8显示了一个双麦克风端射差分阵列，麦克风间距为d,后方麦克风的信号在到达减法（或反转求和）模块之前延迟n个采样周期。这可以用来创建心型、高心型或超心型拾音模式，其中来自阵列后方的声音被大大衰减。
图8:双麦克风端射阵列 当麦克风间距和时间延迟均选择得当时，针对混叠频率以下的频率，延迟求和波束成形器的响应是心型图案（见图9）。心型图案不会衰减阵列前方的信号；理论上，它会完全消除以180°入射到阵列的声音。一阶（双麦克风）延迟求和波束成形器的侧边信号衰减6 dB.
图9:双麦克风端射心型波束成形器的响应 假设声音是可近似为平面波的远场传播，那么在端射阵列中，不同麦克风拾取的声音仅有到达时间上的差别。为了创建心型拾取模式，应当延迟来自后方麦克风的信号，延迟时间等于声波在两个麦克风元件之间传输所需的时间。这为设计端射波束成形器的系统设计工程师提供了两个自由度：麦克风的间距和应用于处理器的延迟时间。在许多音频应用中，延迟时间的选择取决于采样速率（fS）。如果DSP的延迟时间由单一样本的周期决定，则当fS= 48 kHz时，最短延迟为21μs.20°C时，声音在空气中的传播速度为343 m/s;因此声波在21μs内大约行进7 mm.利用不同滤波器，如延迟同步滤波器、全通滤波器和FFT滤波器组等，可以实现小数采样延迟，但此类处理超出了本文的范围。 与宽边阵列一样，麦克风的间距决定目标方向响应的第一个零点。麦克风之间距离越近，零点频率越高（因而带宽更宽）。距离越远，则阵列的物理长度越长，可能会与工业设计限制相抵触。再次假设fS= 48 kHz,取3样本延迟时间，则声音时间延迟约为63μs.这是声音行进约21 mm所需的时间，该距离即为实现心型图案所需的麦克风元件间距。8.2 kHz声波的半波长为21 mm,因此这就是零点频率。图10显示了图9所示相同端射配置的响应，此外还显示了10kHz时的响应。除了后方的零点以外，大约±52°处还有两个零点。
图10:双麦克风端射波束成形器的频率混叠 为实现良好性能的波束成形阵列，具有电气延迟的麦克风之间的距离匹配至关重要。图11显示了在保持延迟时间不变的同时改变麦克风之间物理距离的影响。本例同样使用3样本延迟时间，对应于大约21 mm的距离，以便实现心型响应图案（fS = 48 kHz）。当麦克风之间的距离小于21 mm时，后方零点并不突出，响应为准心型图案。当物理距离大于21 mm时，响应为高心型图案，两个后方零点相对于180°点等距分开。在需要抑制的不是正后方，而是稍微散开方向的应用中，这可能正合适，而且侧边抑制也强于心型响应的侧边抑制。
图11:改变端射波束成形器麦克风距离的影响 频率响应 差分阵列波束成形器的频率响应不是平坦的，在零点频率范围内，它具有高通滤波器响应特征。一阶波束成形器（两个麦克风元件）的响应以6 dB/倍频程的速率随频率而提高，在混叠频率以上归于平坦。在零点频率，阵列理论上没有输出，因为延迟信号恰好与前方麦克风的信号抵消。 图12显示了不同入射角时双麦克风差分阵列波束成形器的频率幅度响应。图中，0 dB点是单个全向麦克风输出电平。该波束成形器使用21 mm间距和3样本延迟时间，因此轴上零点出现在大约8.2 kHz时。在轴上，响应以6 dB/倍频程的速率提高，直到入射信号的四分之一波长与麦克风间距相同时。过了这一点后，响应降低到零点，然后再次在3/4波长点时提高到最大值。除了阵列元件间距与入射信号半波长相同时的轴上零点以外，在半波长的各倍数处也存在零点。
图12. 不同入射角时端射波束成形器的频率响应 注意，入射角为90°的信号响应比入射角为0°的信号响应低6 dB,在轴上零点频率时具有最大输出电平。 差分波束成形算法的输出通常会应用一个均衡（EQ）滤波器，以使响应平坦。 零点频率应适当选择，不应干扰目标频率，但又不能太高，以至于造成低频信号被过分衰减。在使用单样本延迟时间（fS= 48 kHz）和7 mm麦克风间距的端射差分阵列中，零点频率约为24.5 kHz.如果麦克风间距为84 mm,并且使用6样本延迟时间，则混叠频率为4.2 kHz.设计通常要求零点频率位于以上两者之间，这样既不至于太低，导致零点频 率干扰语音的带宽，又不至于太高，导致低频响应被高度衰减。基于这样要求，麦克风间距的选择一般要与两个到四个样本的延迟时间匹配。同样，以上均假设fS= 48 kHz.所有这些计算均与采样速率成线性比例关系。 高阶端射阵列 通过增加更多的麦克风并使它们与最初的两个对齐，可以构成高阶差分阵列波束成形器。这将能更好地抑制来自后方和侧边的声音，但是，构建波束成形器的物理距离当然也更长。图13显示了一个二阶（三麦克风）端射波束成形器的例子。在阵列后方的零点相同的情况下，二阶端射波束成形器可以实现12 dB的侧边衰减，如图14所示。图中，蓝色线是一阶（双麦克风）波束成形器的响应，红色线是二阶波束成形器的响应。
图13:二阶差分波束成形阵列 图14:一阶与二阶端射波束成形器的比较 对于更高阶端射波束成形器，可以运用同样的思路，不过阵列尺寸显然会增大。 麦克风匹配 为实现良好性能的麦克风波束成形器，阵列中不同元件的灵敏度和频率响应必须精密匹配。如果不同元件的这两个参数有差异，就无法实现阵列的期望响应，零点可能不那么突出，阵列的方向性可能不是很恰当。ADI公司MEMS麦克风的灵敏度和频率响应均精密匹配，非常适合用于波束成形阵列。 阵列处理对系统噪声的影响 对信噪比（SNR）的影响取决于阵列配置和处理，阵列拓扑结构不同，可能会导致系统SNR提高或降低。必须选择SNR规格最高的麦克风，从而使总体系统性能最高。 在轴上，宽边波束成形器的输出类似于将两个相同信号简单相加以改善SNR.在宽边求和阵列中，多个麦克风本身的噪声以指数形式相加。因此，麦克风数量每增加一倍，噪声就会提高3 dB.这种情况下，信号电平加倍，提高6 dB,而噪声则以非相干形式相加，总电平仅提高3 dB,因此SNR性能提高3 dB.