3.麦克风方向性模式（极性图类型）
方向性麦克风系统的方向性模式可分为固定模式（fixed）和自适应模式（adaptive）。其中根据典型的使用环境又将固定式方向性模式分为心形、超心形、8字形及其他变种。
（1）心形极性图
心形（cardioid）极性图对来自前方及两侧的声压灵敏度较高，对来自后方的声压灵敏度很低，起到抑制后方噪声的作用。外部延时Te＝内部延时时间Ti。Ti/Te＝1，DI＝4.8dB。典型表现为0°～150°和210°～360°范围内信号强度接近最大，几乎无衰减，在其他方位角尤其是在后方有明显的衰减，衰减程度最大的地方称为零位点，当信号从正后方即180°方位角传来时，麦克风对信号的衰减最大。
（2）超心形极性图
超心形（hypercardioid）极性图是心形的变种。Ti/Te＝0.57，DI＝5.7dB。典型表现为0°～120°和240°～360°范围内，信号强度接近最大，但130°～230°之间出现明显的衰减，它两个零位点，后方有一个圆形突出部，但突出部比心形更浅更窄，对正后方传来的声音衰减更为明显，因此它比心形极性图在噪音环境下的清晰度更好。
（3）8字形极性图
在8字形（bi‐directional）极性图中，Ti/Te＝0，DI＝4.7dB。麦克风有前、后声孔，但内部没有延时装置。典型表现为0°～360°信号强度接近最大，几乎无衰减。但在90°和270°有明显的零位点，即前、后两个麦克风声孔之间没有延迟。该设计对某些人有用处，例如出租车司机，需要听到前方和后方的声音，但窗外的噪声应该得到抑制。该型对来自前方及后方的声压灵敏度较高，对来自两侧的声压灵敏度很低，起到抑制两侧噪声作用。
（4）三麦克风方向性灵敏度极性图
在典型的三麦克风方向性灵敏度极性图中，不同颜色的极性图代表的是不同的频率，而其中某些极性图多了一对抵消槽，这正是由于高频信号较低频信号多通过一个抵消器所造成的。因此可以肯定的是，具有两对抵消槽的极性图所表示的必定是大于1000Hz的声音信号。
5.6.3自适应方向性模式
由于传统的固定方向性麦克风模式是根据常见的生活场合所设计的，因此随着该类助听器佩戴者的增加，越来越多的助听器佩戴者和临床听力学家发现，只有当佩戴者处于典型聆听环境时，佩戴者才能够根据当时的情况轻松地选用传统方向性模式来获得相对较佳的助听效果和清晰度。然而事实上，噪声源和信号声源的位置往往不是固定不动的，许多时候噪声环境将随时间而快速的变化。例如汽车快速驶过时，噪声源的移动；教师授课来回走动时，信号声源的移动。因此，当变化的噪声源一旦进入某种固定方向性麦克风模式的有效接收范围内时，该噪声就会被收听到，固定方向性麦克风系统的性能也随之降低。
同时，助听器佩戴者和临床听力学家还发现很多佩戴者并不了解麦克风方向性功能的作用，不知道如何使用这项功能，即使知道这项功能，很多实际场合声音也比较复杂，佩戴者仍不能很准确地判断并及时地进行启用和关闭。再者，就算佩戴者非常了解这项功能，并能够熟练应用，但在很多场合要经常切换也非常麻烦。
因此，麦克风自适应方向性系统（adaptive）应运而生，该系统能够自动实时捕捉和分析噪声源，根据环境的变化始终把噪声排除在麦克风接收范围之外，自动完成最佳极性图的选择，无须佩戴者手动调节，提高信噪比。
1.工作原理
从理论上而言，麦克风的方向性是通过采用改变延时比Ti/Te，控制调整麦克风极性图，改变抵消槽角度实现的。故在日常生活中，尽管噪声入射方向经常实时地变动，但通常仅需通过改变麦克风的Ti/Te比例，就可以连续地改变麦克风的方向性极性图，以便抵消槽符合噪声的入射方向。因此，通过自适性方向性技术的基本法则，调整抵消槽方向（指该方向的声音被最大化抵消的方向），促使其指向被认为是噪声信号传来的方向（仅指在用户90°～270°方向的噪音），用于增强麦克风的方向性和信噪比在理论上是完全可行的。但是，在过去的时间里方向性麦克风自适应延时比的调整，只有采用数字滤波的方式得以实现，而这种数字延时滤波将导致极高的运算量，难以在助听器芯片中实时完成。因此，出于方便实现自适应功能的目的，Elko和Pong提出了一种高效的自适应方向性实现方式，即将麦克风自适应极性图的形状由一个8字形极性图和一个心形图输出信号的加权总和控制。重要的是该方式保证了数字技术实现同步计算抵消槽方位和其对应均衡因子k的可能性，目前已得到了广泛应用。
2.注意事项
自适应方向性系统的注意事项包括以下几方面：
①抵消槽的管理必须是可靠和精确的。应保证该种方向性麦克风系统在0°方向（正前方）不会导入任何不自然的（外加的）和可察觉的声音变化，同时没有自前半球传来的目标声源被抑制（抵消槽被限制于90°～270°的后半球）。抵消槽的深度需要被限制，以防止对助听器佩戴者产生危险。
②自适应过程必须足够快和精确，以便更好地补偿交流时因佩戴者头部转动而导致的言语可懂度下降的情况或跟踪移动噪音源。
③据Schweitzer C、Jesse SK（2006）研究显示，通常情况下，头部正前方声源在鼓膜处的压强均弱于人耳侧后方的声源，故Schweitzer C、Jesse SK认为就本能而言，由于警觉性的需求，人耳对侧后方的声源最为敏感，这与目前自适应方向性麦克风系统的理论存在偏差。因此，目前部分研究提出采用听觉优势耳佩戴自适应方向性麦克风，对侧耳佩戴全向性麦克风的方式，能够更接近人体仿生学的要求，同时解决方向性麦克风对声音信号存在盲点的问题。
5.6.4麦克风相关技术要素
1.麦克风匹配
在由双麦克风组成的方向性系统中，两个麦克风的灵敏度和相位特性必须在任何时候都得到严格的匹配，保证其具有很好的一致性，否则所设计的方向特性将会产生偏移。麦克风匹配包含两个方面：灵敏度匹配和相位匹配。
（1）灵敏度匹配
助听器制造商都会在生产装配每一个助听器时校调每一对麦克风的灵敏度，但这并不能彻底解决问题，因为存在通常所说的“麦克风漂移”。因为当助听器投入使用后，随着持续的佩戴，麦克风的灵敏度等特性将随着元器件的老化而发生变化，而且高温和潮湿也会加速这种变化，但重要的是两个麦克风性能的变化程度往往是存在一定差异的，而这种差异恰恰是引起两个麦克风灵敏度失匹配的关键所在，也是导致麦克风方向性性能下降的主要原因，特别是在低频段。因此，灵敏度失匹配的结果是对称的，任一麦克风的灵敏度降低都会产生相同的方向性。当然，若两个麦克风来自同一批次，则它们的漂移可能会极其相似，而随时间增长对麦克风系统方向性指数所造成的影响也将因此减少。
（a）超心形完美匹配（DI＝6）
（b）超心形失匹配0.25dB（DI＝4.1）
（2）相位匹配
麦克风相位失配也是导致极性图改变的原因之一。研究表明，每个麦克风的相位漂移是不同的，最大的相位差可达到3°左右。在三麦克风系统中，灵敏度和相位的失配会被进一步放大，例如当中间的麦克风与两侧的麦克风灵敏度差0.05dB时，指向性指数就会从9dB下降到2dB。
（a）相位失匹配＋2°
（b）相位失匹配-2°
（3）解决麦克风失匹配的措施
首先，麦克风制造商应做好匹配并成对供货，同样，助听器制造商在装配完成后也应作校调，保证出厂时没有失匹配情况。
其次，麦克风特性发生变化的时间和程度都是无法随时预知的。理论上，在助听器使用一段时间后，需将助听器送回厂家重新校调，以避免“麦克风漂移”现象的出现。当然这十分麻烦，因此，为了方便使用并保持稳定的方向性，目前某些高端助听器出现了智能动态麦克风匹配技术。
该技术不仅可对出厂时的助听器麦克风性能参数进行记忆，在使用过程中实时监测两个麦克风的输出和在相位及灵敏度上的性能变化，并在电路中对两个麦克风加以相应的补偿和校正，使麦克风的信号输出大致相同，以保证麦克风间长期稳定的匹配。同时，该技术还能够区分麦克风的暂时变化和长久变化，通过校正使之与正常麦克风之间的偏差逐渐减小，尽可能接近完美匹配，并保存最新数据。因此，动态麦克风匹配的调整精度需达到0.1dB。当然，智能动态麦克风匹配技术并不能校正严重的不匹配问题，因此助听器使用过程中的清洁和保养仍是首先需要注意的问题。
2.低频滚降（roll‐off）
如上所述，助听器的方向性功能主要是基于不同麦克风之间信号叠加抵消的原理实现的，因此，所有方向性系统无论采用何种方式实现，均会遭受相同的问题：低频滚降，即低频信号的灵敏度呈坡度下降。就单一方面而言，低频滚降在存有很多低频噪音的环境中（如风扇声中）的存在是助听器佩戴者所希望的，然而对于具有较大低频听力损失的助听器佩戴者而言，该种低频滚降是十分有害的，这将严重影响其对言语信号的识别。
（1）低频滚降存在的原因
对于一个从正前方入射的纯音信号，无论是低频信号还是高频信号，到达差分器时它们间的时差应该是外部延时和内部延时之和（Te＋Ti）。但高低频信号在相同时差下对相位的改变是不同的，信号频率越低则后麦克风的输出在相位上的滞后越少，即两个信号越相似，进入差分器后就会被抵消得越多。由此可见，低频滚降与外部延时和内部延时之和（Te＋Ti）有关，时延之和越大，则相位差越大，抵消越少，也就是说，两麦克风口间距离越大，低频滚降越少。
声波的频率与波长成反比，高频声波的波长短，低频声波的波长长。相同的时延高频声波波长的变化大，即相位变化大，方向性效果明显；低频声波则相反。
f＝c/λ式中：f为频率，c为声速，λ为波长。
（2）解决低频滚降的方法
当然低频滚降完全可以通过控制增益、提升低频区域的灵敏度等手段，达到使整个系统恢复到平坦的频响特征的目的，但随之而来的问题是，这也将导致内部麦克风噪音的放大，最终是实际的信噪比并未得到提升。而事实上这种麦克风内部噪音在嘈杂环境下的确可以被掩蔽，但在十分安静的环境下，若麦克风仍处于方向性模式，该麦克风内部噪声就能被助听器佩戴者所听到。因此，具备方向性功能的助听器必须设有可供佩戴者切换方向性模式的办法，特别是对于助听器制造商而言，应衡量体积和低频滚降效应，合理选择双麦克风间的距离。
3.噪声
（1）风噪声问题
风噪声是风通过头部和肩部时由层流变成涡流而产生的。对于普通人而言，由于鼓室位置较深以及耳屏和耳道的遮挡，通常不受影响。而对于助听器佩戴者而言，麦克风口距离噪声源很近，因此，风噪声对其或多或少地存在干扰，特别是对于佩戴具备方向性功能助听器的用户而言，受到的影响将更明显。因为方向性麦克风不仅具有对近场声音更为敏感的特性，更重要的是方向性功能不仅不能有效地抑制风噪声，相反有些助听器对方向性功能具有低频补偿功能，反而会加大风噪声的干扰。故在有风噪声的情况下就需要关闭方向性功能，变成全向性，才能起到减轻风噪声干扰的作用。因此，具备方向性功能的助听器，设有能让用户自行切换麦克风设置的功能（在方向性和非方向性之间）是很有必要的。
（2）内部噪声问题
由于方向性麦克风系统中低频滚降的存在，部分助听器为此引入了低频的自动补偿功能，以解决助听器整体限度降低的问题。然而事实上麦克风和线路本身均具有一定的本底噪声，因此，助听器在对低频进行补偿的同时，相对的本底噪声也将被放大，尤其是在多麦克风的方向性系统中，麦克风数量越多，本底噪声相对也将越大。
但是，在实际的使用过程中，听力损失较重的佩戴者对这部分本底噪声并不敏感，而较大的周围环境声也会在一定程度上掩盖这部分本底噪声，同时如果开有通气孔，因为一部分低频能量可以通过通气孔释放，因此也能够减轻本底噪声对佩戴者造成的影响。另外，目前数字助听器流行的低压缩拐点技术（low level extension）正是针对减轻细微的低水平机械噪声所研发的，能很大程度地减小助听器内部的本底噪声，以满足佩戴者清晰度和舒适度的需求。
4.验配定制
（1）通气孔
通气孔可以降低堵耳效应，能够促进耳道内外气压的平衡，但也会使来自佩戴者后侧的低频噪声直接进入耳道。特别是随着通气孔直径的增加，方向性麦克风低频区域（250～1000Hz）的方向性指数也将降低，因此选用方向性麦克风系统时应尽量避免使用直径较大的通气孔。
（2）麦克风口位置
耳背式助听器的麦克风口需处于同一水平冠状面，偏差应≤10°；而耳内式助听器则需注意佩戴者的对耳屏是否遮挡了麦克风口。
