CN103517194A

CN103517194A - 具有槽缝天线的助听器

Info

Publication number: CN103517194A
Application number: CN201310256404.2A
Authority: CN
Inventors: 索伦·奎斯特; 耶斯佩尔·泰森
Original assignee: GN Resound AS
Current assignee: GN Hearing AS
Priority date: 2012-06-25
Filing date: 2013-06-25
Publication date: 2014-01-15
Anticipated expiration: 2033-06-25
Also published as: DK2680613T3; EP2680613A2; US20130343586A1; EP3346733A1; EP2680613A3; EP3346733B1; JP2014007742A; DK3346733T3; CN103517194B; EP2680613B1; JP5577433B2

Abstract

本发明涉及一种具有槽缝天线的助听器。提供一种耳内助听器，包括麦克风，该麦克风用于接收声音并且将接收到的声音转换成对应的音频信号；信号处理器，该信号处理器用于处理音频信号；接收器，该接收器用于将音频信号转换成输出声音信号；面板；以及用于无线数据通信的收发器，该收发器与用于电磁场的发射和接收的天线互连。天线包括被设置在面板上的导电材料；和槽缝，该槽缝被设置在导电材料中，并且当用户将助听器佩戴在其操作位置时在与用户的耳到耳轴线大体上正交的平面中延伸，该槽缝被配置成在激发时引起电磁场的发射。

Description

具有槽缝天线的助听器

技术领域

本公开涉及一种具有用于无线数据通信的助听器，并且特别地涉及一种具有槽缝天线的助听器。

背景技术

助听器是非常小和精细的装置并且包括被包含在小但足以配合到人类的耳道中或者外耳后面的壳体中的许多电子和金属组件。与小尺寸的助听器壳体相结合的许多电子和金属组件利用对射频天线的高设计约束以在具有无线通信能力的助听器中使用。

传统上，助听器中的天线已经被用于从远程控制装置接收无线电广播或者命令。通常，这样的天线被设计成配合到不具有与所获得的产生的辐射图案的方向性有关的特定角的助听器。例如，耳后助听器壳体通常容纳通过与香蕉形状的耳后助听器壳体的纵向方向平行的它们的纵向方向定位的天线。耳后助听器通常已经被提供有如在WO2005/081583中公开的被定位在助听器的面板上的贴片天线；或者如在US2010/20994中公开的在与面板垂直的方向中从助听器壳体外部突出的有线天线。

发明内容

本发明的目的是提供一种改进的无线通信。

在本发明的一个方面中，上述及其它目的通过提供一种助听器来实现，该助听器包括与用于发射和接收电磁场的天线互连的用于无线数据通信的收发器。助听器可以进一步包括麦克风，该麦克风用于接收声音并将接收到的声音转换成对应的第一音频信号；以及信号处理器，该信号处理器用于将第一音频信号处理成补偿助听器的用户的听力损失的第二音频信号。接收器可连接到信号处理器的输出端，用于将第二音频信号转换成输出声音信号。诸如电天线的天线可以包括导电材料和设置在导电材料中的槽缝。当用户将助听器佩戴在其操作位置时，槽缝可在与用户的耳-耳轴线大体正交的平面中延伸。槽缝可以被配置成在激发时引起电磁场的发射。据此，由天线发射的电磁场可以沿用户头部的表面传播，并且其电场基本上与用户头部的表面正交。天线可以是槽缝天线，诸如平面槽缝天线。

槽缝天线因此被设置成与头部的表面平行或大体平行。使用槽缝天线的优点是，当槽缝在与耳-耳轴线大体正交的平面中延伸时，从槽缝天线发射的电场与头部的表面正交。

在本发明的另一个方面中，提供了一种用于诸如身体传感器网络的无线身体局域网络的天线系统。该天线系统包括与用于发射和接收电磁场的天线互连的用于无线数据通信的收发器。天线可包括导电材料和设置在导电材料中的槽缝。当用户将天线系统佩戴在其操作位置时，槽缝可在与用户身体大体平行的平面中延伸，槽缝被配置成在激发时引起电磁场的发射。由天线发射的电磁场可以沿用户头部的表面传播，并且其电场基本上与用户的表面正交。

因为槽缝天线被设置成与身体的表面平行或大体平行，所以从槽缝天线发射的电场可以与身体的表面正交。通常，天线系统设置在可佩戴的计算设备中。

在本发明的又一个方面中，提供了一种耳内助听器。该耳内助听器可包括：麦克风，该麦克风用于接收声音并将接收到的声音转换成对应的第一音频信号；信号处理器，该信号处理器用于将第一音频信号处理成补偿助听器的用户的听力损失的第二音频信号；以及接收器，该接收器连接到信号处理器的输出端，以用于将第二音频信号转换成要提供给用户的输出声音信号。该耳内助听器可以进一步包括面板、与用于发射和接收电磁场的天线互连的用于无线数据通信的收发器。诸如电天线的天线可以包括导电材料和设置在导电材料中的槽缝。当用户将助听器佩戴在其操作位置时，槽缝可在与用户的耳-耳轴线大体正交的平面中延伸。槽缝可以被配置成在激发时引起电磁场的发射。据此，由天线发射的电磁场可以沿用户头部的表面传播，并且其电场基本上与用户头部的表面正交。天线可以是槽缝天线，诸如平面槽缝天线。在激发时，天线可以发射电磁场。

在面板上定位槽缝天线的优点在于，天线因此设置在具有头部的表面的平面中，或者大体上具有头部表面的平面中。据此，发射的电磁场不易于由于周围组织而损失。面板可以形成助听器的外壳的一部分。

在激发时，由天线发射的电磁场的大部分，诸如60%，诸如80%可沿用户头部或用户身体的表面传播，并且其电场基本上正交于用户的身体或用户头部的表面。当电磁场围绕用户的身体或头部衍射时，可以最小化由于与身体或头部的表面相互作用而引起的损失。据此，通过通常位于用户另一耳处的双耳助听器系统中的第二可佩戴的计算设备或第二助听器，或者通过诸如远程控制、电话、电视机、配对麦克风、助听器配合系统、诸如蓝牙桥接设备的中间部件等的助听器辅助设备实现了电磁辐射的明显改进接收。

因此，根据本发明一个或多个方面的天线系统可以被配置成使得能够在至少两个可佩戴的计算设备之间通信。

电磁场围绕用户头部衍射，并且与头部的表面具有最小的相互作用，围绕用户头部的电磁场的强度明显提高。因此，增强了与其它天线和/或收发器（如设置在位于用户另一耳处的双耳助听器系统的第二助听器或设置在如上所述的辅助设备中的）的互连，辅助设备通常位于用户前面。在用户头部周围提供电磁场的另一优点是，提供了对于诸如配件的外部设备的全方位连接。

天线因此可以在使用期间发射基本上TM极化电磁场，以用于沿用户身体衍射，诸如在用户头部周围，即，发射的电磁场关于用户身体的表面来说，诸如关于用户头部的表面来说为TM极化的。

使用槽缝天线的另一优点是，当对槽缝天线施加能量时，即激发槽缝或给槽缝馈电时，电流在导电材料中流动而不限于槽缝的边缘，并且相比使用标准天线，诸如例如标准单极天线来说可以实现更高的辐射场电力。

导电材料可以是支撑基板，诸如印刷物，诸如柔性印刷物，并且槽缝可以是切入支撑元件内的槽缝，诸如切入印刷物内的切口。导电材料还可以为设置在不导电支撑元件上的导电材料，并且导电材料可以在支撑元件上形成导电材料的导电层。槽缝可以设置为导电材料的移除，即，作为导电层中的槽缝。槽缝可以没有导电材料。通常，导电材料将形成槽缝天线的接地平面。

当助听器壳体定位在用户的耳处在其操作位置时，天线不在或基本上不在使用期间在用户的耳-耳轴线的方向上发射电磁场；而是，当助听器壳体在使用期间定位在其操作位置时，天线被配置成发射主要在平行于用户头部的表面的方向上传播的定制电磁场，由此，发射的电磁场的电场具有至少沿头部侧面与头部表面正交或大体正交的方向，天线在操作期间定位在头部侧面处。这样，与具有与头部表面平行的电场分量的电磁场的传播损失相比，减少了头部组织中的传播损失。头部周围的衍射使由连接的天线发射的电磁场从一个耳和头部周围传播到另一耳。

可以使用任何常规手段、使用直接的或间接的或耦合的馈电来激发天线，并且例如，使用馈电线路进行馈电，以在槽缝中激发电磁场。在一个或多个实施例中，使用沿天线的背面或天线的支撑元件的背面设置在槽缝下方的带状线路或微带线路来馈电天线。电辐射据此，尤其是对于高频来说，可以从带状线路耦合到槽缝，甚至没有直接连接。带状线路可以是传输线路，并且可以是线性馈电线路、T线路等。通常，带状线路跨槽缝的宽度延伸。设想也可以使用点馈电或任何其它馈电。

天线可以是共振天线，因此，槽缝可以形成共振结构。在共振天线中流动的电流形成沿天线的长度的驻波，在该情形中特别是沿槽缝的长度。共振天线通常以共振频率或近似地以共振频率操作，在该共振频率下槽缝的长度等于发射的电磁场的波长的一半或其任何倍数，或者四分之一波长或者其任何奇数倍数。由此，在本发明中，槽缝可以具有1/2波长或其任何倍数、1/4波长或其任何奇数倍数的长度。

槽缝可以具有适合于发射电磁场的任何形式。

在一个或多个实施例中，槽缝具有细长天线、棒状天线或单极天线的形式。使用细长天线作为槽缝偶极，可以通过调节馈电和细长天线的端点之间的距离来定制槽缝的阻抗。天线可以直的线、扭曲的线、盘绕线、分形形成的天线等。通常，如果槽缝延伸到导电材料的边缘，则天线特性将变为单极天线的两倍，并且最佳长度可以是1/4波长。

可替代地，槽缝可以具有环的形式，并且在本发明的一个或多个实施例中，槽缝形成单个环。槽缝环可以被折叠、扭曲或分形形成，从而实现在较小空间中较大的长度。共振槽缝环可以是1/2波长以最大化天线的带宽，然而，可以使用具有较短长度，诸如1/4波长或小于1/4波长的槽缝环。

尤其是对于助听器，空间限制是明显的。在本发明的一个或多个实施例中，导电材料可以设置在耳内助听器的面板上或平行于，诸如基本上平行于耳内助听器的面板设置。因此，槽缝设置在面板上的或与面板平行的材料中。

在一个或多个实施例中，导电材料可以设置在耳后助听器的侧板上或平行于耳后助听器的侧板设置，优选地在背离用户的侧板上，即与用户头部相对的侧壁上。

槽缝的表面积可以小于导电材料的表面积。例如，槽缝的总长与面板的周长之比可以小于阈值，诸如小于1，诸如小于1的阈值。

导电材料可以形成槽缝天线的接地平面，可替代地，用于天线的接地平面可以设置在导电材料的背面侧上，诸如在支撑基板的背面侧上，导电材料设置在支撑基板的顶部上。可以根据天线阻抗来定制槽缝的宽度，并且可以通过调节槽缝的宽度来调节天线阻抗。通过增加槽缝的宽度，阻抗可得到增加。而且，如果槽缝太小，则天线的效率可能降低，因为在槽缝中建立了明显的电场，因而增加了损失。在一个或多个实施例中，槽缝具有1/200波长和1/25波长之间的宽度。槽缝的宽度可低于2mm，诸如低于1mm，诸如低于0.5mm。

而且，可以提供用于天线的反射器平面。反射器平面可以设置在导电层下方，诸如支撑基板下方，导电材料作为顶层设置在支撑基板上，诸如较靠近身体的中心。对于耳内助听器，通常，天线将设置在助听器的外部中，通常在耳内助听器的面板上。馈电线路通常刚好设置在面板下方，即关于面板朝耳膜。反射器平面可以设置在面板下方，在存在馈电线路的实施例中，也在包括馈电线路的平面下方。因此，反射器平面通常设置在面板下方或后方，当助听器定位在用户耳内的其操作位置时，较靠近身体或较靠近耳膜。助听器可以因此具有设置在第一层上的导电材料，馈电线路可以设置在第二层中，第二层与第一层平行或大体平行，并且当用户将助听器佩戴在其操作位置时，第二层可以比第一层更靠近用户的耳膜定位。第三层可以被配置成形成天线的反射器平面。

可以在导电材料中设置开口，开口被配置成容纳助听器电池。开口可以设置在导电材料和任何支撑元件或支撑基板中。开口可设置在第一层和/或第三层中，用于容纳助听器电池。在一个或多个实施例中，槽缝可以形成环，并且开口可以设置在导电材料中环内。因此，槽缝可以形成设置在导电表面中的环形的槽缝，并且开口可以设置在环形槽缝内。在一个或多个实施例中，开口设置在距槽缝一定距离处，以便减少开口对设置在槽缝中的电的影响。

通常，提供门以封闭放入电池的开口和助听器内部。在本发明的一个或多个实施例中，门可以具有导电表面，门被配置成封闭电池开口。

在本发明的一个或多个实施例中，可以在门和导电材料之间形成间隙。间隙可以被配置成形成环形槽缝。据此，门和例如设置在基板上的导电材料之间的距离可形成槽缝。间隙可以是沿门的周边延伸的槽缝，诸如沿门的一个或多个侧面，诸如包含开口的环槽缝，或者门和导电材料之间的间隙可以形成槽缝的一部分，诸如环槽缝的一部分。

而且，可提供电容器，电容器被配置成跨槽缝定位，以用于调谐天线的中心频率。在一个或多个实施例中，电容器定位在馈电入口点的相对侧上。

助听器可以包括壳体且包括导电材料和槽缝的天线可以容纳在助听器壳体内，优选地使得天线定位在助听器壳体内部而不突出壳体之外。

优点是，在操作期间，槽缝天线有助于围绕用户头部行进的电磁场，由此提供稳健的且损失低的无线数据通信。

由于电流分量与头部侧面成法向或与任何其它身体部位成法向，所以电磁场的表面波可以被更有效地激发。据此，例如耳-耳路径增益提高诸如10-15dB，诸如10-20dB。

槽缝天线可以发射基本上TM极化电磁场，用于围绕用户头部衍射，即关于用户头部的表面的TM极化。

当助听器壳体定位在用户的耳处其操作位置时，槽缝天线不在或基本上不在用户的耳-耳轴线的方向上发射电磁场；而是，当助听器壳体在使用期间定位在其操作位置中时，天线发射在平行于用户头部的表面的方向上传播的电磁场，由此，发射的电磁场的电场具有至少沿头部侧面与头部表面正交或大体正交的方向，天线在操作期间定位在头部侧面处。这样，与具有与头部表面平行的电场分量的电磁场的传播损失相比，减少了头部组织中的传播损失。头部周围的衍射使由天线发射的电磁场从一个耳和头部周围传播到另一耳。

包括寄生天线元件、第一段和主要天线元件的助听器天线可以被配置成在ISM频带中操作。天线设备可以被配置成在任何频率下操作。优选地，天线设备被配置用于在至少1GHz的频率下，诸如在1.5GHz和3GHz之间的频率下，诸如在2.4GHz的频率下操作。

现将在下文参考附图更充分地描述本发明，在附图中，示出了本发明的示例性实施例。然而，本发明可以以不同形式实施且不应被解释为限于此处阐述的实施例。而是，提供这些实施例使得本发明将是详尽的和完整的，并且将对本领域技术人员充分传达本发明的范围。在整个附图中相同的参考数字表示相同的元件。相同的元件因此关于每个图的描述将不进行详细描述。

附图说明

图1a和1b示出了用户的模拟头部模型，

图2示出了典型的（现有技术）助听仪器的框图，

图3示意性地示出了耳内助听器的槽缝天线的位置，

图4示意性地示出了槽缝天线在耳后助听器上的位置，

图5a和5b示出了在耳内助听器中的位置和反射器平面，

图6a-d示出示例性的槽缝形状，

图7a-d示出用于天线的示例性馈电，

图8a-c示出了本发明的具体实施例，

图9a-c示出了图8a-c中天线的自由空间辐射图案，

图10a-c示出了图8a-c中天线的SAM仿真辐射图案，

图11示出了图8a-c中天线的仿真路径增益，

图12示出了图8a-c中天线的仿真带宽。

具体实施方式

图1a是从前面看的用户的模拟头部模型，并且在图1b中，从侧面看到用户的模拟头部模型连同普通的矩形三维坐标系统。在图1b中，看到耳内耳内助听器的面板，并且槽缝2形成面板的中间中的开口。

当设计靠近人体的用于无线通信的天线时，人头部可通过具有诸如其附有的鼻子、耳朵、嘴和眼睛的感觉器官的圆形外壳来接近。这样的圆形外壳3在图1a和1b中被图示。在图1a中，从前面示出模拟头部模型连同具有x、y和z轴的普通矩形三维坐标系统，用于限定关于头部的定向，并且在图1b中，从一侧示出模拟头部模型连同具有x、y和z轴的普通矩形三维坐标系统，用于限定用户头部的几何解剖学。

头部的表面的每一点具有法向矢量和切向矢量。法向矢量与头部的表面正交，而切向矢量与头部的表面平行。沿头部的表面延伸的元件被认为与头部的表面平行，同样沿头部的表面延伸的平面被认为与头部的表面平行，而从头部表面上一点延伸并从头部径向向外延伸到周围空间内的物体或平面被认为与头部正交。

举例来说，图1a中距图1a中头部表面的左侧最远的具有参考数字4的点具有与坐标系统的yz平面平行的切向矢量，并且具有与x轴平行的法向矢量。因此，y轴和z轴在点4处与头部的表面平行，并且x轴在点4处与头部的表面正交。

利用图1a和1b的模拟头部模型化的用户直立地站在地面（图中没有示出）上，并且地面平面与xy平面平行。从用户的头顶到脚趾的躯干轴线因而与z轴平行，而用户的鼻子沿y轴指向纸外。

穿过右耳道和左耳道的轴线在图中与x轴平行。该耳-耳轴线（耳轴线）因而在其离开头部的表面的点处与头部的表面正交。该耳-耳轴线以及头部的表面将在接下来描述本发明的元件的具体配置时用作参考。

由于耳的耳廓主要位于与大部分测试人员的头部表面平行的平面中，所以通常描述耳-耳轴线也作为耳的法线。即使关于耳廓的平面如何定向来说人与人将是不同的。

耳道中类型的助听器将具有形成为配合到耳道内的细长壳体。该类型的助听器的纵向轴线则平行于耳轴线，而耳内类型的助听器的面板将通常处于与耳轴线正交的平面中。耳后类型的助听器将通常也具有最常形成为香蕉形状以搁置在耳的耳廓顶部的细长壳体。该类型的助听器的壳体将因此具有与用户头部的表面平行的纵向轴线。

图2中示出了典型的（现有技术的）听力仪器的框图。助听器组件20包括麦克风21，麦克风21用于接收传入的声音并将其转换为音频信号，即第一音频信号。第一音频信号被提供给信号处理器22，信号处理器22用于将第一音频信号处理成补偿助听器用户的听力损失的第二音频信号。接收器23连接到信号处理器22的输出，用于将第二音频信号转换成输出声音信号，例如，被修改以补偿用户听力损伤的信号，并且将输出声音提供给扬声器24。因此，听力仪器信号处理器22可以包括诸如放大器、压缩器和噪声降低系统等的元件。听力仪器或助听器可以进一步具有用于优化输出信号的反馈回路25。助听器还可以具有用于无线数据通信的收发器26，收发器26与用于发射和接收电磁场的天线27互连。收发器26可以连接到听力仪器处理器22和天线，用于与外部设备或与在双耳助听器系统中位于另一耳内的另一助听器通信。

在图3中，示意性地图示了根据本发明的耳道中类型的助听器，耳内助听器30，并且图3示意性地示出了槽缝天线在耳内助听器30中的位置。壳体31包括助听器组件20，图示有麦克风21、信号处理器22和扬声器24。壳体31通常被模制以配合在用户的耳道内，并且面板32设置在助听器的外端上。壳体31通常包含面板32，然而，为了图示目的，壳体的该部分在图3中没有示出。在壳体中设置有助听器电池33，以给助听器组件供应电力。

在面板32上设有天线34、35，天线34、35包括其中限定有槽缝35的导电材料34。通常，导电材料可以设置在支撑元件上，诸如基板。导电材料34可以是印刷物，诸如印刷电路板。槽缝35通过切掉材料来制成并且槽缝35通常没有导电材料34。槽缝35可以在导电材料34中形成开口。在本示例中，槽缝35形成环，并且因此，具有环形槽缝35的导电材料34形成天线，诸如槽缝环形天线34、35。在图3中看到，在导电材料34中设有另外的开口36以容纳电池33。因此，环形槽缝可以包围开口36。开口应当如此大以致能够容纳助听器电池。电池33可以从开口36突出，或者电池33可以定位在助听器壳体31中面板32后面。看到，当用户将助听器佩戴在其操作位置时，设置在导电材料34中的槽缝35在与用户的耳-耳轴线大体正交的平面中延伸。槽缝35可以配置成在激发时引起电磁场发射。优选地，由天线发射的电磁场沿用户头部的表面传播，其电场与用户头部的表面大体正交。

图4示意性地示出耳后类型的助听器40，即耳后助听器40，并且图4示意性地示出了槽缝天线在耳后助听器40上的位置。助听器40设置在壳体41中以设置在用户的耳后面。声音管42将声音从助听器40引导到耳道（图4中没有示出）。在助听器40的一侧46上设有天线44、45。优选地，天线44、45定位在助听器40的被配置成当助听器40定位在用户耳后面其操作位置时距用户头部最远的侧46上。天线44、45包括导电材料44，该导电材料44具有设置在导电材料44中的槽缝45，导电材料44和槽缝45形成槽缝天线44、45。槽缝天线由馈电线路47馈电。

由于助听器的尺寸限制，并且尤其是，在耳内助听器中的尺寸限制，优点是，根据本发明的天线可以是可以定位在形成与头部的表面平行的平面的助听器的一部分上的平面天线。

通常，导电材料34、44形成天线34、35、44、45的接地平面。设想为了使导电材料形成用于天线的接地平面，导电材料可以在槽缝的所有侧上充分地延伸。然而，还例如，面板32的背面侧或侧面46的内侧上的导电层可以形成用于天线34、35、44、45的接地平面。

而且，可以设置反射器平面51以增加天线34、35、44、45的效率，并且图5a和5b示出了反射器平面51和耳内助听器中的位置。在面板32后面的平面中，即，在关于天线34、35来说较靠近耳膜的平面中，设置了反射器，优选地平行于或大体上平行于面板32的平面中。在图5b中，示出了耳内助听器30在耳道52中的位置。

图6a-d图示了具有设置在导电材料61中的示例性槽缝形状62、63、64的天线60。槽缝可以具有基本上任何形式，诸如在图6a中看到的环形式的槽缝62，或者如在图6b中看到的细长槽缝63的形式。可替代地，为了装配具有长度或者四分之一波长或一半波长的槽缝，形状可以是直线、扭曲线、盘绕线、碎片形天线、折叠天线等，诸如图6c中示出的，其中环形槽缝具有第一阶Sierpiensky曲线64的形式。在图6d中，例如，在环形槽缝62中适当地设置了用于容纳助听器电池的开口66。

天线可以按任何已知方式馈电或激发，并且图7a-7d图示了用于天线60的示例性馈电点和馈电线路71。在图7a中，以天线和对应馈电的侧视图示出微带馈电。天线60具有导电材料61和设置在导电材料61中的槽缝62。天线60是设置在延伸yz平面的平面71，即，大体平行于用户头部或身体的表面的平面中的诸如平面天线的天线，参考图1a和1b。

在与槽缝的平面71平行或大体平行地设置的平面72中的槽缝62下方设置了T形馈电线路73。当电流被施加到T形馈电线路73时，通过将来自馈电线路73的场耦合到槽缝62可以在槽缝中引入电磁场。在槽缝平面71和馈电平面72之间的距离74因而被配置成允许馈电线路和槽缝之间的有效耦合。馈电线路可以是微带馈电线路。在图7b中，图示了天线61、62的俯视图，其中馈电线路73以虚线示出位于天线61、62下方。可以看到，馈电线路跨回路延伸，并且因而在多个位置75、76、77跨槽缝62。

在图7c中，示出了其中电流跨槽缝61从接地连接78施加到供应连接79的点馈电。

图7d示出了设置在槽缝62的平面71下方的平面72中，即在距用户头部或身体最近的天线侧上的单个微带馈电线路80。当设置在天线61、62下方时单个微带馈电线路80以虚线示出。

通常，如果存在反射器平面的话，则馈电线路定位在天线61、62和反射器平面之间。

图8a-c示出了本发明的具体实施例并且图示了槽缝天线的几何形状。天线的设计基于提供双向辐射特性的槽缝环形天线。在本实施例中，天线以三层印刷物来制造。在图8a中，示出了顶层82。在顶层中设置了槽缝83并且顶层印刷物的外或表面金属部分81用作接地平面。为导电材料82的外金属部分因而是导电的，并且顶层设置有用于连接馈电的焊接岛84。图8b示出了具有T形带状线86的中间层85。图8c示出了具有反射器平面87和用于连接到馈电86和顶部接地平面82的焊接岛88的底层。底层可以是铜平面。铜平面调节辐射使得辐射模式比没有反射器时看起来更平行于头部。顶层在与大体平行于头部的zy平面中延伸。看到，槽缝环83放置在平行于头部的平面中，即，当助听器定位在其操作位置时，垂直于用户的耳-耳轴线的平面。

为了增加有限区域中的长度，槽缝的形状基于Sierpiensky空间填充曲线的第一迭代。然而，设想天线可以按很多方式折叠以维持有限区域中的总长。

天线被制造在Rogers

6基板82上，层厚为0.381mm且相对电容率为r=6的热定形陶瓷加载的塑料，利用厚度为0.017mm的铜作为导电材料81。天线81、83被限制在圆形板上，诸如直径为20mm的助听面板。所设置的槽缝具有64mm的总长，段长度为L_Seg=4.0mm且槽缝宽度89为W_Seg=0.5mm。在图7b中，看到馈电86且馈电线路86具有W_Feed=0.344的宽度90和L _Feed=7.682mm的长度91。T形交叉带与馈电具有相同的宽度，且长度92为L_Cross=9.406mm。然而，设想这些措施仅是示例性的措施，并且本领域技术人员将知道以任何常规方式折叠槽缝来提供在有效空间中可利用的最佳电力。

天线被设计成用于助听器的面板且在顶层82和地层87中在槽缝环83中设置了孔93。孔93的尺寸在本实施例中为7.8mm乘以4.6mm以装配电池以及配合标准助听器电池（IEC:PR70）的相关弹簧。然而，可以设想其它尺寸，因为其它助听器可以使用不同尺寸的电池。在所有仿真中，电池已经被仿真为铝盒。

在天线的仿真中，馈电被直接匹配到50Ohms。为了优化耳-耳连接，在2.45GHz下的辐射图案需要具有沿头部的表面最大化的辐射，如所给出的。在图9a-c中绘制出关于图8a-c描述的在自由空间中在天线的2.45GHz下的指向性图案，其中θ和Φ线分别表示θ极化辐射和Φ极化辐射。图9a示出了在xz平面中的辐射图案，图9b示出了在xy平面中的辐射，而图9c示出了在yz平面中的辐射。希望天线主要在zy平面方向辐射并在x方向具有最小值，其中x轴线对应于耳-耳轴线。

看到辐射图案是非全向的并且可因此减少头部尺寸的影响。此外，电容器跨馈电入口点的相对侧上的间隙放置。这可减少中心频率并且在本实施例中8.2pF的电容器值被发现当天线放置在耳内时提供2.5GHz的中心频率。通过改变电容器的尺寸，在利用模拟头部3的仿真之后，已经获得了约2.5GHz的中心频率，尽管通过头部引起了去谐。通过头部引起的去谐被发现使中心频率减少0.05GHz(2%)。

在本实施例中，希望从例如在用户的一个耳内的一个助听器到用户的另一个耳内的另一助听器的通信。为了评估耳-耳结果，已经使用如图1所示的模拟SAM头部3。当天线被设计用于在耳内助听器的面板上使用时，天线刚好放置在耳道的顶部上，在与头部平行的yz平面中，如图1所示的。耳道被仿真为6mm半径和20mm深度的圆柱体。当天线在自由空间中的辐射图案是不均匀时，如在图8a-c中看到的，天线已经被定位成在至少由耳引起的方向上具有最佳指向性指向。

图10a-c示出了图8a-c中的天线的SAM仿真辐射图案，图11示出了图8a-c中天线的仿真路径增益。

放置在耳内的天线的仿真辐射结果在图10a-c中被显示，并且分别在xz平面、xy平面和yz平面中绘出。辐射是以对数标度绘制在2.45GHz下的E场的大小。仿真仅利用一个辐射助听器天线61、62执行。绘图示出了头部周围电场的强度。绘图中场强度由灰度水平的色调来表示。场强度越大，灰度水平越暗，然而，没有场强度或具有非常低的场强度的区域也示出为黑灰色或黑色。例如，定位在头部3的右耳处的辐射天线周围的绘图是黑的。因此，天线周围的场强度是高的。灰度水平随着距天线距离的增加而变得越来越灰白。在头部相对侧处的接收天线的场强度非常低并且接收天线周围的绘图再次几乎为黑的。

图10a示出了从前面看的头部和在xz平面中的辐射。看到在另一耳处的场强度是非常低的。图10b示出了从顶部看的头部和在xy平面中的辐射，并且在该平面中，看到较亮的区域，即具有较高场强度的区域延伸到头部3的第二耳。图10c示出了从侧面看的头部，并且看到场强度靠近耳是最大的。绘图示出电力沿头部辐射。

可以通过耳-耳路径增益来评定天线的总体性能，该耳-耳路径增益作为[S21]参数的大小来实现。图11示出了路径增益。在表1中，针对图7中示出的天线来示出天线参数。通常，收发器的限位值是约85dB，使得收发器将能够检测从第一耳发射到第二耳的信号。

表1：

中心频率，f_c2:50GHz

带宽，BW_3dB5:3%

BW_6dB3:1%

辐射效率5:3%

路径增益，[S21]峰值-73:3dB

[S21]2.45GHz-80:4dB

可发现在2.45GHz下最大可实现的路径增益（MRPG）为-75.0dB，如图11中看到的。绝对带宽BW_6dB可被估计为76.4MHz（3.1%）且可在2.50GHz下获得。在2.45GHz下，可以发现最大BW_6dB为54.2MHz（2.2%）。

本发明可以进一步以如下项为特征：

1.一种助听器，所述助听器包括：

麦克风，所述麦克风用于接收声音并且将接收到的声音转换成对应的第一音频信号；

信号处理器，所述信号处理器用于将所述第一音频信号处理成补偿所述助听器的用户的听力损失的第二音频信号；

接收器，所述接收器被连接到所述信号处理器的输出，用于将所述第二音频信号转换成输出声音信号；

用于无线数据通信的收发器，所述收发器与用于发射和接收电磁场的天线互连，

其中所述天线包括：

导电材料；

槽缝，所述槽缝设置在所述导电材料中，并当由用户将所述助听器佩戴在其操作位置时在与所述用户的耳到耳轴线大体正交的平面中延伸，所述槽缝被配置成在激发时引起电磁场的发射。

2.根据第1项所述的助听器，其中由所述天线发射的电磁场沿所述用户头部的表面传播，并且其电场基本上与所述用户头部的表面正交。

3.根据第1项或第2项所述的助听器，其中所述槽缝总长与面板的周长之比小于阈值。

4.根据第3项所述的助听器，其中所述阈值为1。

5.根据前述任一项所述的助听器，其中所述天线是槽缝天线。

6.根据前述任一项所述的助听器，进一步包括用于向所述槽缝内激发电磁场的馈电。

7.根据前述任一项所述的助听器，其中所述槽缝没有导电材料。

8.根据前述任一项所述的助听器，进一步包括用于槽缝的馈电线路。

9.根据第8项所述的助听器，其中用于槽缝的所述馈电线路跨槽缝的宽度延伸。

10.根据前述任一项所述的助听器，其中所述槽缝形成共振结构。

11.根据前述任一项所述的助听器，其中所述槽缝的长度为1/2波长、1/4波长或其任何倍数。

12.根据前述任一项所述的助听器，其中所述槽缝具有棒状或单极天线的形式。

13.根据第1-11项中任一项所述的助听器，其中所述槽缝具有环的形式。

14.根据前述任一项所述的助听器，其中所述导电材料设置在耳内助听器的面板上或平行于所述耳内助听器的面板设置。

15.根据第1-13项中任一项所述的助听器，其中所述导电材料设置在耳后助听器的侧板上或平行于所述耳后助听器的侧板设置。

16.根据前述任一项所述的助听器，其中所述槽缝的表面积小于所述导电材料的表面积。

17.根据前述任一项所述的助听器，其中根据天线阻抗来定制槽缝的宽度。

18.根据前述任一项所述的助听器，进一步包括用于所述天线的反射器平面。

19.根据前述任一项所述的助听器，其中在导电材料中设置有开口，所述开口被配置成容纳助听器电池。

20.根据前述任一项所述的助听器，其中所述导电材料设置在第一层上，并且其中在第二层上设置了馈电线路，所述第二层与第一层平行。

21.根据第20项所述的助听器，进一步包括被配置成形成所述天线的反射器平面的第三层。

22.根据第20项或第21项所述的助听器，其中在所述第一层和/或所述第三层中设置有开口，用于容纳助听器电池。

23.根据第22项所述的助听器，其中所述槽缝是设置在所述导电材料中的环形槽缝，并且其中所述开口设置在所述环形槽缝内。

24.根据第23项所述的助听器，进一步包括具有导电表面的门，所述门被配置成封闭所述电池开口，其中在所述门和导电材料之间形成的间隙被配置成形成环形槽缝。

25.根据前述任一项所述的助听器，进一步包括电容器，所述电容器跨所述槽缝被定位，以用于调谐所述天线的中心频率。

Claims

1.一种助听器，所述助听器包括：

其中所述天线包括：

导电材料；以及

槽缝，所述槽缝设置在所述导电材料中，并当由用户将助听器佩戴在其操作位置时在与所述用户的耳到耳轴线大体正交的平面中延伸，所述槽缝被配置成在激发时引起电磁场的发射。

2.根据权利要求1所述的助听器，其中由所述天线发射的电磁场沿所述用户头部的表面传播，并且其电场基本上与所述用户头部的表面正交。

3.根据权利要求1所述的助听器，其中所述槽缝的总长与所述面板的周长之比小于阈值，诸如小于1。

4.根据前述项中任一项所述的助听器，进一步包括用于向所述槽缝内激发电磁场的馈电。

5.根据前述权利要求中任一项所述的助听器，其中所述槽缝形成共振结构。

6.根据前述权利要求中任一项所述的助听器，其中所述槽缝具有棒状、单极天线或环的形式。

7.根据前述权利要求1-6中任一项所述的助听器，其中所述导电材料设置在耳后助听器的侧板上或者平行于耳后助听器的侧板。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的助听器，其中开口被设置在所述导电材料中，所述开口被配置成容纳助听器电池。

9.根据权利要求8所述的助听器，其中所述槽缝是设置在导电表面中的环形槽缝，并且其中所述开口设置在所述环形槽缝内。

10.根据权利要求9所述的助听器，进一步包括具有导电表面的门，所述门被配置成封闭所述电池开口，其中在所述门和导电材料之间形成的间隙被配置成形成环形槽缝。