单一指向驻极体电容式麦克风（Unidirectional Electret Condenser Microphone，简称ECM）是一种广泛应用于消费电子、通信设备和音频采集系统中的微型麦克风。其“单一指向”特性意味着它主要对来自特定方向（通常是麦克风正前方）的声音敏感，而对来自其他方向（尤其是后方和侧面）的声音具有较强的抑制能力。这种指向性有助于提高信噪比、减少环境噪声干扰。

1. 基本结构与工作原理

驻极体电容式麦克风的核心是一个电容式换能器，其关键部件包括：

• 驻极体膜片（Electret Diaphragm）：一种永久带电的高分子薄膜（如聚四氟乙烯PTFE），兼具振膜和永久电荷源的功能。
• 背极板（Backplate）：与膜片构成电容器的另一极，通常为金属或镀金属的刚性结构。
• 场效应晶体管（FET）：集成在麦克风内部，用于阻抗转换和信号放大（因电容变化产生的信号电流极微弱）。

当声波作用于膜片时，膜片随声压振动，导致其与背极板之间的距离发生变化，从而改变电容值。由于驻极体材料自带永久电荷（相当于内置偏置电压），电容变化会转化为电压信号，再经FET放大后输出。

2. 单一指向性实现方式

单一指向（通常为心形指向，Cardioid）的实现依赖于声学结构设计：

• 声学相位延迟结构：在麦克风外壳上设计前后声学通道。前方声波直接作用于膜片正面，而来自后方的声波需通过侧壁或后腔的小孔绕行至膜片背面。
• 压力梯度原理：膜片两侧感受到的声压差驱动振动。正前方声波在膜片两侧产生最大压差，响应最强；正后方声波因路径延迟导致相位抵消，响应最弱。
• 通过精确设计声学延迟路径和腔体结构，可形成典型的心形指向图。

3. 主要特点

• 优点：

  • 灵敏度高、频响较宽；
  • 体积小、成本低、功耗低；
  • 无需外部极化电压（驻极体自供电）；
  • 良好的方向性，适合语音拾取和噪声抑制。

• 缺点：

  • 高温或长时间使用可能导致驻极体电荷衰减；
  • 动态范围和最大声压级（SPL）通常低于专业电容麦克风；
  • 指向性在高频段可能变窄或出现旁瓣。

4. 典型应用

• 手机、耳机、对讲机等便携通信设备；
• 视频会议系统、智能音箱、语音助手；
• 监控录音、车载语音识别；
• 需要抑制环境噪声的语音采集场景。

5. 与全向型ECM的区别

总结：单一指向驻极体电容式麦克风凭借其方向性强、体积小、成本低等优势，成为现代语音交互设备中的主流拾音元件，特别适用于需要突出目标声源、抑制背景噪声的应用场景。