CN110100353B

CN110100353B - 包括开放端部传输线天线的bte听力仪器

Info

Publication number: CN110100353B
Application number: CN201680091787.4A
Authority: CN
Inventors: J·阿巴迪亚; Y·厄施; F·卡利亚斯
Original assignee: Sonova AG
Current assignee: Sonova Holding AG
Priority date: 2016-12-20
Filing date: 2016-12-20
Publication date: 2021-04-30
Anticipated expiration: 2036-12-20
Also published as: EP3560032A1; US10764695B2; EP3560032B1; CN110100353A; US20200015023A1; WO2018113920A1

Abstract

本发明提供了一种听力仪器，所述听力仪器包括将佩戴在用户耳后的BTE部件(10)，所述BTE部件包括：第一侧面；基本平行于所述第一侧面的第二侧面；以及将所述第一侧面和所述第二侧面相连接的第三侧面，其中所述第三侧面在所述BTE部件佩戴在耳后时基本垂直于用户的皮肤；天线(24)；以及收发器(12)，所述收发器(12)被设计用于以1至6GHz的频率进行传输和接收并且经由非辐射双线传输线(40)连接至所述天线。

Description

包括开放端部传输线天线的BTE听力仪器

技术领域

本发明涉及一种包括佩戴在用户耳后的部件(即，耳后(BTE)部件)的听力仪器，所述佩戴在用户耳后的部件(即，耳后(BTE)部件)包括天线。

背景技术

通常，不同类型的天线可以与BTE听力仪器一起使用。

WO 2012/059302 A2涉及一种称为“倒L形天线”的天线，所述天线可用在例如BTE助听器中，并且所述天线是一种具有由平行于导电接地平面的导线延长的短竖直元件的竖直天线。所述天线的工作方式与折叠90°的单极天线相似，并且所述天线产生导致所述天线的总体长度略短于λ/4的电容效应。通常，这种天线在低于10MHz的短波频率上使用。

EP 2 458 675 A2涉及一种用于BTE助听器的天线，所述天线具有放置在助听器壳体的一侧的第一L形部件；以及呈曲折线形式并且放置在所述壳体的相反侧的第二部件；并且设有将所述两个部件相连接的导电部件。天线激励点位于所述第一部件和所述导电部件之间。

EP 2 723 101 A2涉及一种具有以2.4GHz使用的平衡天线的BTE助听器，所述平衡天线包括位于壳体的一侧的第一谐振结构以及关于所述第一谐振结构对称并位于所述壳体的相对侧的第二谐振结构，并且设有在所述两个谐振结构之间提供电流桥的导电区段，其中每个谐振结构通过传输线馈电。所述谐振结构可以具有直线、曲折线、片状或闭合椭圆线的形式。EP 2 871 860 A1涉及这种天线类型的变型，其中所述第一谐振结构通过传输线馈电，并且所述第二谐振结构的馈电点被连接至电子模块的接地平面。

US 2016/0183015 A1涉及一种包括天线的BTE助听器，所述天线具有由狭缝分隔开并且沿着壳体的上侧面的长度平行地延伸的两个臂。所述臂包括相对于所述臂成大约90°的角度、并且沿着所述壳体的与所述壳体的上侧面相邻的侧面延伸的负载翼。

WO 2016/130590 A1涉及一种包括天线的BTE助听器，所述天线包括两个臂，所述两个臂中的每一个沿着壳体的侧向侧面中的一个延伸，并且所述臂在一端处通过导电桥相连接。

US 9,466,876 B2涉及一种用于BTE助听器的天线，所述天线包括两个弧形导电元件，所述两个弧形导电元件沿着壳体的平行于用户皮肤的侧面延伸并且在中间部分通过导电桥相连接。

WO 2007/112838 A1涉及一种RF接收器装置，所述RF接收器装置可以经由三针插头连接器连接至BTE助听器，并且包括处于柔性印刷电路板(PCB)上的磁环天线，所述磁环天线包括相对于彼此以约90°的角度定向的两个部件。

发明内容

本发明的目的是提供一种听力仪器，所述听力仪器包括将佩戴在用户耳后并且包括天线的部件，所述天线对于经由双耳链路进行的无线通信以及与远程装置进行的无线通信来说都应当是有效的。

根据本发明，该目的通过如权利要求1所限定的听力仪器来实现。

本发明的有益之处在于，通过为所述天线提供辐射双线传输线，其中所述辐射双线传输线在一个端部处具有开放连接并且包括两个间隔开的导电支腿，所述两个间隔开的导电支腿彼此平行并且在与所述开放端部相反的端部处通过阻抗匹配基部相连接，所述阻抗匹配基部被配置成使所述天线的阻抗与非辐射传输线的阻抗相匹配，其中每个支腿沿着BTE部件的垂直于用户皮肤的侧面的长度在相反(相对)的外围区域中的一个中以使所述开放端部面向所述BTE部件的电池的方式延伸，所述天线使得能够实现沿着头部表面的高辐射效率。

本发明的优选实施例在从属权利要求中限定。

附图说明

在下文中，将参考附图说明本发明的示例，其中：

图1和图2是根据本发明的听力仪器的BTE部件的组件的示例的两个不同的立体图；

图3是根据本发明的天线的示例的示意电路图；

图4和图5是示出根据本发明的天线的匹配电路的两个不同示例的电路图；

图6和图7是示出根据本发明的具有串联调谐元件的天线的两个不同示例的电路图；以及

图8是用户头部的水平面中的天线增益的示例的表示，其中比较了根据本发明的天线和传统全磁环天线。

具体实施方式

图1和图2涉及听力仪器的将佩戴在用户耳后的BTE部件10。所述听力仪器可以是例如BTE助听器(其中扬声器位于BTE部件中)或RIC助听器(其中扬声器位于耳道中并且电连接至BTE部件)。备选地，所述听力仪器可以是可植入的听力假体(例如耳蜗植入系统)，其中所述BTE部件10则是BTE声音处理器。

所述BTE部件10包括壳体(未示出)，并且具有：在所述壳体佩戴在耳后时与用户的皮肤基本平行的第一侧面；基本平行于所述第一侧面的第二侧面；以及第三侧面，所述第三侧面将所述第一侧面与所述第二侧面相连接并且在所述壳体佩戴在耳后时基本向上定向；因此，所述第三侧面基本垂直于用户的皮肤。

所述BTE部件10还包括用作RF发射器或收发器的无线电电路12、第一麦克风14、第二麦克风16、电池18、由塑料材料制成的用于支撑所述BTE部件的组件的框架20、电子电路22以及放置在所述听力仪器的上侧面上的天线24(即，所述天线24主要位于所述BTE部件的第三侧面处)。通常，所述BTE部件10包括附图中未示出的附加组件，例如具有至少一个按钮的用户界面、扬声器等。在图1和图2的示例中，所述BTE部件10是RIC(接收器处于通道中)类型的BTE助听器的一部分，其中所述BTE部件10在一端处包括RIC连接器19。

所述发射器/收发器12被设计用于以1至6GHz、优选2.40至2.48GHz的频率进行传输。

所述天线24包括辐射双线传输线26，所述辐射双线传输线26包括具有U形轮廓的导体32，所述U形轮廓包括通过阻抗匹配基部38相连接并且具有开放端部28、30的第一支腿34和第二支腿36。所述导体32位于所述BTE部件10的上侧面处，即，其位于所述壳体的向上定向的第三侧面处并且基本平行于所述壳体的向上定向的第三侧面。

所述支腿34、36彼此平行并且优选地在所述壳体的第三侧面的长度的大部分(通常至少三分之二)上延伸。所述支腿34、36之间的距离通常为至少2.0mm，每个支腿34、36的宽度通常为0.2至1.0mm。

所述支腿34、36的开放端部(或天线梢端)28、30位于比所述基部38更靠近所述电池18的位置处，即，所述支腿34、36的开放端部28、30朝向所述电池18定向，并且通常延伸超过所述电池18的边界并在所述电池18的至少一部分之上延伸。塑料框架43被设置在所述电池18和所述支腿的开放端部28、30之间，以便在所述电池18和所述支腿34、36之间提供0.2至1mm的最小间距。

如图1和图2的示例所示，所述导体32和所述阻抗匹配基部38可以形成在柔性PCB48上，所述柔性PCB 48具有用于所述用户界面的按钮的开口50和用于所述第一麦克风14的开口52。可以提供附加的开口以用于所述PCB 48的固定，如固定元件54和56所示。

根据图1和图2的示例，除了在其上实施环形导体32的第一部分58之外，所述PCB48还包括在其上实施非辐射传输线40的第二部分60，并且具有所述传输线40的所述第二部分60相对于所述第一部分58折叠约90°，所述第二部分60位于基本平行于所述BTE部件10的第一侧面或第二侧面的位置处。

根据一个示例，所述导体32可以具有基本呈平面状的构造(在5度内)。然而，所述支腿34、36优选地沿着其长度在所述开放端部28、30和连接至所述基部38的端部之间以大于5°并且小于20°的角度成角度或弯曲，以便顺应(允许)所述壳体的相应侧面的弯曲。

所述天线24的结构是差分的，因此它不需要任何接地平面就能正常工作。所述天线24由非辐射双线传输线40馈电，所述非辐射双线传输线40通过所述阻抗匹配基部38连接至所述导体32，从而形成分别在馈电点44和46处连接至所述支腿34、36中的每一个的差分馈电结构。在图1和图2的示例中，所述阻抗匹配基部38包括处于将所述支腿34、36的端部相连接的部分61中的中央分流(并联)匹配元件62和两个侧向串联匹配元件64(每个支腿34、36各一个)。在图1和图2的示例中，所述非辐射传输线40的两股中的每一股以使相应的馈电点44、46位于所述中央分流匹配元件62和相应的侧向串联匹配元件64之间的方式连接至所述辐射传输线的支腿34、36中的不同支腿。优选地，所述馈电点44、46相对于彼此以镜像对称的方式布置。通常，整个天线结构相对于在所述BTE部件10的纵向方向上延伸的平面镜像对称。

在图1和图2的示例中，每个支腿34、36在靠近所述阻抗匹配基部38的位置处设置有串联调谐元件70，所述串联调谐元件70用于调谐天线谐振频率，特别是在所述支腿34、36的长度与期望的天线谐振频率不匹配的情况下调谐天线谐振频率，如下面将更详细地解释的那样。

图3是根据本发明的天线的示例的示意电路图，其中所述天线24由辐射传输线26形成(在图1和图2的示例中，所述辐射传输线26由所述支腿34、36实施并形成为所述PCB 48上的导体32)，所述辐射传输线26的开放端部/梢端28、30位于所述电池处，其中输入节点74、76被连接至所述阻抗匹配部分38的输出。所述阻抗匹配部分38的输入被连接至所述非辐射传输线40的输出节点78、80，所述非辐射传输线40的输入节点被连接至所述无线电收发器12。所述传输线40是双线传输线并且具有宽度W₁，所述宽度W₁远小于所述收发器12提供的无线电波的波长。所述双线辐射传输线26具有相对大的宽度W₂(至少2.0mm)以及对应于所述收发器12提供的信号的无线电频率(射频)的波长的四分之一的电长度l，以使得所述传输线26进行辐射(辐射强度随着所述传输线26的宽度W₂的增加而增加)。

需要所述匹配部分38来将所述非辐射传输线40的输出节点78、80处的输出阻抗与在所述辐射传输线26的输入节点74、76处看到的阻抗相匹配。通常，所述辐射传输线26的梢端28、30优选地延伸到所述电池18的区域中，以便最大化所述辐射传输线26的长度，以改善辐射性能。然而，应在所述梢端28、30和所述电池18之间设置一些间隔，以使寄生电容耦合最小化；为此，在图1和图2的示例中，在所述电池18和所述梢端28、30之间设置有塑料框架43。

实际上，通常，所述辐射传输线26在所述输入节点74、76之间的阻抗小于所述非辐射传输线40的输出节点78、80处的特性阻抗，因此所述匹配部分38必须提供从所述输出节点78、80之间看到的较高阻抗到所述天线输入节点74、76之间看到的较小阻抗的变换。

在图4中，示出了具有匹配部分38的天线24的第一示例，其中阻抗变换通过串联电容C₁、分流(并联)电感L₁和串联电感L_CON实现，其中所述串联电感L_CON是将所述非辐射传输线40的输出节点78、80连接至所述电感L₁和相应的串联电容C₁的公共节点44、46的直导线的寄生电感。在实践中，L_CON的值非常小，因此它们在阻抗变换上的寄生效应可以通过L₁和C₁的值的小的调整来补偿。

根据图4的实施例的变型，所述并联电感L₁可以由其长度在所述节点44、46之间提供适合于所需的阻抗变换的电感值的金属迹线来代替。

在图5中，示出了与图4的示例的阻抗变换相同的备选实施例，其中所述中央分流元件是分流(并联)电容C₂，并且两个侧向串联匹配元件是电感L₂。以与图4的实施例中相同的方式处理寄生电感L_CON。

图6是示出在所述辐射传输线26的物理长度太短的情况下的串联调谐元件70的示例的电路图。在这种情况下，所述串联调谐元件70由电感L₃形成，所述电感L₃串联地放置在所述支腿34、36的每一个中，以便在所述辐射传输线26的长度(即，相应的支腿34、36的长度)小于λ/4的情况下提供λ/4谐振。因此，在这种情况下，所述电感L₃用于将所述辐射传输线26的电长度增加到λ/4。

图7示出了示出所述辐射传输线26的物理长度过大(即大于λ/4)的情况的示例的电路图。在这种情况下，电容C₃串联地放置在所述辐射传输线26的每个支腿34、36中，以便提供λ/4谐振。

必须注意的是，例如，图6的电感L₃可以与图4的电容C₁组合成具有相同的串联阻抗的单个组件。类似地，图6的电感L₃也可以与图5的电感L₂组合成具有相同的串联阻抗的单个组件。当与图4和图5的电路中的一个一起使用时，类似的想法也适用于图7的电路，即，串联调谐元件70可以与所述侧向串联匹配元件64组合成单个电容或电感。

还应注意的是，所述阻抗匹配基部38允许对所述天线24的谐振频率和输入阻抗进行微调。然而，对谐振频率的微调可以有利地通过所述串联调谐元件70来实现。

本发明的天线产生具有正交于皮肤的电场分量的电磁波，所述正交于皮肤的电场分量对于通过围绕头部的衍射来实现的传播来说是最佳的。这在图8中示出，图8比较了具有全尺寸闭合磁环天线的传统BTE部件和设置有根据本发明的天线的BTE部件的模拟辐射图案，其中所述BTE部件在头部72的左侧放置于头骨和耳廓之间。可以看出，传统的磁环天线(图8中的虚线)在正交于头部72的方向上(180°处)具有辐射最大值，而根据本发明的天线(图8中的实线)在头部72的侧面和后面之间具有在约240°处定向的辐射最大值，并且根据本发明的天线在向后方向上(270°)的增益比传统的磁环天线高5dB。

双耳链路的最佳传播路径是通过围绕颈部的衍射来实现的传播路径，因为该路径比其他路径(例如部分被耳廓阻挡的围绕前额的路径或围绕头顶的路径)短。由于图8的示例中的本发明的天线在颈部方向上具有比传统磁环天线大5dB的增益，因此在左耳BTE听力仪器和右耳BTE听力仪器之间的双耳链路中使用本发明的天线将相对于传统的磁环天线提供10dB的优势(左耳处的天线和右耳处的天线在围绕颈部的主传播路径的方向上具有大出5dB的增益)。

Claims

1.一种听力仪器，其包括耳后部件(BTE)，所述耳后部件包括：

第一侧面、基本平行于所述第一侧面的第二侧面以及将所述第一侧面和所述第二侧面物理耦接的第三侧面，其中所述第三侧面被配置成在所述耳后部件佩戴在耳后时基本垂直于用户的皮肤，

天线，

收发器，所述收发器被配置用于以1至6GHz的频率进行传输和接收，并且经由非辐射双线传输线连接至所述天线，

其中，所述天线包括辐射双线传输线，所述辐射双线传输线在一个端部处具有开放端部并且包括两个导电支腿，所述两个导电支腿以至少2.0mm的距离彼此平行并且在与开放端部相反的端部处通过阻抗匹配基部相连接，所述阻抗匹配基部被配置成使所述天线的较低阻抗与所述非辐射双线传输线的较高阻抗相匹配，

其中，所述非辐射双线传输线经由所述阻抗匹配基部连接至所述天线，其中所述非辐射双线传输线的两股连接至所述辐射双线传输线的导电支腿中的不同导电支腿，并且

其中，每个导电支腿沿着所述耳后部件的所述第三侧面的长度沿着外围区域延伸。

2.根据权利要求1所述的听力仪器，其中，所述天线的所述导电支腿基本上在所述第三侧面的整个长度上延伸。

3.根据权利要求2所述的听力仪器，其中，所述导电支腿的所述开放端部在所述耳后部件的电池的至少一部分之上延伸。

4.根据权利要求3所述的听力仪器，其中，所述听力仪器还包括处于所述电池和所述导电支腿的开放端部之间的塑料框架，其中所述电池和所述导电支腿相距至少0.2mm。

5.根据权利要求4所述的听力仪器，其中，所述天线由柔性PCB上的导体形成。

6.根据权利要求5所述的听力仪器，其中，所述PCB包括用于麦克风的开口和用于所述两个导电支腿之间的按钮的开口中的至少一个。

7.根据权利要求6所述的听力仪器，其中，所述导电支腿沿着其长度在所述开放端部和连接至所述阻抗匹配基部的端部之间以小于20度并且大于5度的角度成角度或弯曲。

8.根据权利要求7所述的听力仪器，其中，所述导电支腿的每一个的宽度为0.2至1.0mm。

9.根据权利要求8所述的听力仪器，其中，所述天线的每个导电支腿包括用于调节所述导电支腿的电长度的串联调谐元件。

10.根据权利要求9所述的听力仪器，其中，所述串联调谐元件包括用于增加所述导电支腿的电长度的至少一个串联电感。

11.根据权利要求9所述的听力仪器，其中，所述串联调谐元件包括用于减小所述导电支腿的电长度的至少一个串联电容。

12.根据权利要求1所述的听力仪器，其中，所述阻抗匹配基部包括中央分流匹配元件和两个侧向串联匹配元件。

13.根据权利要求12所述的听力仪器，其中，所述两个侧向串联匹配元件是电容。

14.根据权利要求12所述的听力仪器，其中，所述非辐射双线传输线的两股中的每一股在处于所述中央分流匹配元件和相应的侧向串联匹配元件之间的馈电点处连接至所述辐射双线传输线的所述导电支腿中的不同导电支腿。

15.根据权利要求14所述的听力仪器，其中，所述馈电点相对于彼此镜像对称地布置。

16.根据权利要求1所述的听力仪器，其中，所述非辐射双线传输线包括处于PCB的第二部分上的两个平行的间隔开的导体，所述PCB包括第一部分，所述天线由导体形成在所述第一部分上。

17.根据权利要求16所述的听力仪器，其中，所述PCB(48)的具有所述非辐射双线传输线(40)的所述第二部分(60)相对于所述PCB的所述第一部分(58)折叠。

18.根据权利要求17所述的听力仪器，其中，所述PCB(48)的所述第二部分(60)基本平行于所述耳后部件(10)的所述第一侧面或所述第二侧面，并且其中所述PCB的所述第一部分(58)基本平行于所述耳后部件的所述第三侧面。

19.根据权利要求1所述的听力仪器，其中，所述收发器被配置成以2.40至2.48GHz的频率进行操作。

20.根据权利要求1所述的听力仪器，其中，所述耳后部件是助听器或耳蜗装置的一部分。