双波束交叉 AEC 架构解析：A-59 一体化双通道语音 DSP 方案

在门禁对讲、车载语音、小型会议、工业呼叫等音频设备研发中，双通道双人拾音方案长期存在几类共性技术难点：常规双麦阵列仅能生成单拾音波束，多路说话人声源无法分离；双通道对讲存在跨通道音频串扰，常规回音消除算法难以抑制互扰回声，双讲场景易出现啸叫、断音；传统双通道架构需要外置双路 Codec，外围元器件多、PCB 布线复杂，音频增益与时序调试周期长；同时喇叭与麦克风近距离布局、大音量播放时，普通 AEC 算法抑制能力不足，声学稳定性差。

本文基于原厂 A-59 模块规格文档，从双独立波束算法、交叉双通道 AEC、集成式 DSP 音频架构、多标准化硬件链路四个维度，完整拆解一体化双通道语音处理设计思路，为硬件研发、声学方案设计提供可落地的参考思路。

一、传统双通道音频方案固有短板

空间拾音能力受限 市面通用双麦语音模组仅能合成单一拾音波束，多声源信号最终混合为单声道输出，在双人对话、分区域拾音场景下，录音与语音识别易出现严重串音，无法区分独立人声。

跨通道回声无法有效抑制 多路拾音通道同时工作时，各通道喇叭播放音频会互相串入对方麦克风，传统单路 AEC 仅采集本机喇叭参考信号，无法处理通道间互扰回声，双向同时通话会残留回音、卡顿。

硬件架构冗余，开发成本高 两路独立拾音通路需搭配两颗外置 Codec，配套晶振、阻容、电源分压电路同步增加，占用更大主板面积；同时需要分别调试两路 Codec 增益、采样时序，拉长项目开发周期。

极限声学环境适配性弱 当设备结构受限，麦克风与喇叭间距小于 6cm、播放音量超过 95dB 时，常规模组回声抑制能力不足，极易出现自激啸叫，无法适配紧凑结构终端。

二、A-59 核心一体化 DSP 技术架构

2.1 双麦双独立波束成形空间拾音算法

该模块采用并行 DSP 运算架构，在双麦硬件阵列基础上同时生成两组互不干扰的独立拾音波束，区别于传统单波束设计：

阵列布设条件：双麦克风间距控制 6~15cm，波束默认 80° 覆盖角度，波束指向、覆盖范围可通过固件参数调整，无需修改硬件结构；

三层分区拾音逻辑：

核心有效区：波束中心锥形区域，人声信号增益最高，失真最小；

人声跟踪过渡区：说话人小幅移动时信号可稳定拾取，响度平缓衰减；

噪声屏蔽区：侧向、后方环境噪声大幅衰减，依靠空间维度实现降噪；

双通道信号物理隔离输出：两组波束采集的人声信号完全分离，模拟 MIC 输出、I2S 数字双通道可同步输出，满足双人独立录音、分通道语音识别需求。

2.2 交叉双通道 AEC，解决多通道互扰回声（核心设计亮点）

区别于单通道回声消除逻辑，模块采用跨通道参考联合滤波机制： 通道 1 将通道 2 下行喇叭音频作为回声参考信号，通道 2 同步采集通道 1 下行音频作为参考，叠加本机全局喇叭参考信号协同运算；模组回声消除指标可达 100dB，可补偿最高 100ms 回声延迟。 实测声学条件下，喇叭音量 100dB、麦克风与喇叭间距仅 1cm 时，无明显回声残留与啸叫，双向同时说话可保持全双工流畅通信。

2.3 DSP 内置双通道 ADC/DAC，简化音频硬件链路

模块内部 DSP 集成完整双通道模数、数模转换单元，整合上行拾音处理、下行参考音频通路：

传统双通道方案：双麦阵列 + 两颗独立 Codec + 配套外围器件；

A-59 简化架构：麦克风直接接入模组，内置 Codec 完成音频转换，无需额外外挂音频芯片。 该架构可精简音频相关 BOM 元器件，压缩主板音频布线区域，省去外置 Codec 时序、增益匹配调试工作。

2.4 多算法协同优化拾音表现

ENC 环境降噪：最优降噪深度 45dB，可抑制机械轰鸣、风噪、人群嘈杂等稳态与突发噪声；

AGC 远场自动增益：搭配常规 - 42dB 灵敏度麦克风，拾音覆盖区间 10cm~500cm，适配大空间远距离拾音；

上下行音频物理隔离：上行通路仅处理麦克风人声信号，下行通路仅作为回声消除参考，两路信号互不混合，保证音频纯净度。

三、硬件电气与接口系统设计

结构规格：尺寸 37.5mm×16mm，半孔焊盘设计，支持 SMT 贴片、转接板两种集成方式，可兼容替换 A06/A29/A09 同系列旧款模组；

电气参数：供电区间 4~6.5V，稳态工作电流 28~30mA；工业级工作温宽 - 40℃~85℃，适用相对湿度＜90% 环境；

音频电气指标：模拟输出信噪比 91dB，输出阻抗 10KΩ；LINE IN 参考输入阻抗 47KΩ；I2S 数字输出为主模式，16K 采样率、16bit 左对齐格式；

多类型输入兼容：原生支持 PDM 数字硅麦接入，搭配配套 AD-04 转接板可拓展适配模拟驻极体麦克风；

完整音频接口：双路 PDM 数字麦接口、双通道 I2S 数字输出、双路模拟人声输出、双路 LINE IN 回声参考输入、SPK 喇叭下行输出。

四、八套标准化硬件连接链路，适配新旧产品开发

原厂提供 8 套成熟硬件连接方案，覆盖数字麦、模拟麦、模拟输出、数字输出、功放前置 / 后置各类组合，适配新品主板设计与存量设备升级：

数字麦输入 + 模拟双路输出：存量设备改造适配方案；

数字麦输入 + I2S 数字双通道输出：全新数字主板，降低模拟电路底噪干扰；

功放后置链路（新品推荐）：下行音频完整经过模组处理，回声消除综合效果最优；

模拟麦克风全系列链路：搭配 AD-04 转接板，适用于无波束功能需求的场景； 全部链路均支持双通道独立人声输出，全程无需外置 Codec 芯片。

五、典型适配场景与固件选型思路

政务、银行窗口录音设备：双波束分别拾取工作人员与客户人声，双通道分离录音满足音视频存档规范；

别墅、楼宇门禁对讲：门口多人同时对话无串音，紧凑结构下无啸叫问题；

车载蓝牙语音交互：抑制高速风噪、路噪，支持主副驾双人免提通话；

小型远程会议终端：单模组实现双发言位独立拾音，简化整机硬件；

矿山、车间、电梯工业对讲：宽温稳定运行，适配高机械噪音环境。 固件区分三类增益方案（近距离 / 中距离 / 大增益消回声），同时提供带双波束、无波束两种程序版本，可根据场景需求选择。

六、硬件与结构开发调试要点

麦克风选型：双波束场景优先选用 - 26dBFS PDM 数字硅麦，阵列拾音一致性更好；

结构声学设计：双麦克风保持同一水平面，麦克风与喇叭之间增加声学隔离泡棉，减少结构传导回声；

参考信号接线：LINE IN 回声参考接入 DAC 功放前端，回声抑制效果优于功放后端；

波束参数调整：波束角度、拾音距离等参数需通过原厂固件烧录修改，无需改动硬件；

低功耗适配：电池供电设备选用标准增益固件，28~30mA 静态电流对设备续航友好。

七、总结

A-59 依靠单 DSP 集成音频 Codec、双独立波束空间拾音、交叉双通道 AEC 整套系统级设计，系统性解决双通道语音设备人声分离、跨通道回声、硬件链路冗余三大设计难点。标准化 8 套硬件接线方案、工业级宽温可靠性、数字 / 模拟双音频接口兼容特性，覆盖车载、安防、会议、工业自助终端多类音频设备，能够有效降低音频电路开发、调试工作量，是双通道全双工语音设备的标准化集成方案。

交流讨论

文档配套规格书、接线框图、固件选型清单如有需要可留言沟通.

审核编辑 黄宇