CN110581346B - 天线和具有天线的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种天线(18)、尤其助听设备的天线(18)，用于感应式的信息和/或能量传输，所述天线具有薄膜状的天线基体(24)，所述天线基体(24)具有承载第一线圈(28)的中间的线圈芯段(26)和位于所述中间的线圈芯段(26)两侧的相对置的外侧天线段(30)，其中，所述外侧天线段(30)分别具有与中间的线圈芯段(26)相邻的边缘侧的线圈芯段(32)，所述边缘侧的线圈芯段(32)承载第二线圈(34)，并且其中，所述外侧天线段(30)相对于中间的线圈芯段(26)弯成角度。此外，本发明还涉及一种具有这种天线(18)的设备(2)、尤其听力设备，所述听力设备优选是助听设备。

Description

天线和具有天线的设备
技术领域
本发明涉及一种用于感应式的信息传输和/或能量传输的天线，所述天线具有薄膜状的天线基体，所述天线基体具有承载线圈的中间的线圈芯段。本发明还涉及一种具有这种天线的设备、尤其听力设备。所述听力设备优选是助听设备。
背景技术
有听觉损失的人例如使用助听设备作为辅助器械。在此，环境的声音或声音信号通过机电式声音转换器检测，机电式声音转换器将声音或者说声音信号转换为电信号(音频信号)。该电信号借助放大电路处理并且借助另外的机电式转换器转换为放大的声音信号，该放大的声音信号导入人的耳道。
助听设备的不同的实施方式是已知的。所谓的“耳背式助听器”佩戴在头颅与外耳之间，其中，放大的声音信号借助声波软管导入人的耳道。助听设备的另外的实施方式是“耳内式助听器”其中，助听设备本身设置在耳道中。因此，耳道至少部分地被封闭，从而除了借助助听设备产生的声音信号以外，没有其它声音或仅极大地减弱的声音能进入耳道。
如果人的两耳的听力均受损，则使用具有两个这样的助听设备的助听设备系统，其中，两个助听设备分别配属于每只耳朵。为了使人能够立体地听声或改善立体的听声，需要将借助一个助听设备采集的声音信号提供给相应的另一个助听设备。两个助听设备之间的信息传输在此借助天线无线式进行。在此，所传输的信息的由于人的头部产生的衰减随频率升高而增大。因此，尤其应用例如具有1kHz至300MHz之间的频率的感应式的信息传输。
在专利文献WO 2017/153274中公开一种尤其助听设备的用于无线电通信的天线。该天线包括沿纵向延伸的载有一定数量的线圈的线圈芯和位于线圈芯的端面处的由亚铁磁材料和/或铁磁材料构成的呈平面状的第一屏蔽件，第一屏蔽件相对于线圈芯的纵向弯折。按照该天线的改进方案，在背离第一屏蔽件的端面处布置有呈平面状的第二屏蔽件，第二屏蔽件相对于线圈芯的纵向弯折。
在运行中，这样的天线产生具有磁偶极矩的磁场用于感应式地传输信息。在此，该磁偶极矩相对天线固定地沿(发送)空间方向定向。为了在天线与接收器(尤其第二助听设备或附件的天线或线圈)之间的尽可能强的感应电感耦合和因此尽可能良好的传输质量，接收器需要相对发送空间方向具有相应的定向(指向)。在此尤其地，接收器的用于产生感应的(接收)面垂直于发送空间方向定向。
在助听设备或助听设备系统的至少一个助听设备和附件(例如用于将助听器与另外的装置、如移动电话耦连的远程操作装置或中继器)之间，信息被感应式地传输或交换。在这种情况下，助听器可以相对附件被旋转，例如由于头部的转动而旋转。在这种情况下，典型地刚性地布置在附件中或附件上的接收器也被移动或旋转。因此，由天线产生的磁场和尤其该磁场的磁偶极矩相对接收器被旋转，从而与接收器的关于磁偶极子的空间方向的最佳位置相比，感应耦合和因此信息的传输相对减弱或甚至基本上等于零。
类似地，这样的问题也出现在其它设备例如传感器(传感机构)、佩戴在身上的计算机系统(可穿戴式计算机、可穿戴设备)、佩戴在身上的传感器或执行器系统(人体局域网)的部件上或听力设备如耳机或耳麦上。例如，作为(第一)天线的补充可以使用第二天线，其中，第二天线的发送空间方向相对于第一天线的发送空间方向成角度地定向。在此，第二天线在设备中优选与第一天线相间隔地布置并且如此定向从而防止相互影响。因此，第二天线需要额外的安装空间，从而需要相对耗费(或复杂)的构造或者甚至不适用于设备使用目的的构造。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种天线，所述天线能够即使在不同的空间定向下也实现与接收器的相对可靠的感应耦合(或感性耦合或电感性耦合)。此外还提供一种具有这样的天线的设备以及一种运行这种天线的方法。
该技术问题关于天线按照本发明通过权利要求1的特征解决。该技术问题关于方法按照本发明通过权利要求7的特征解决，并且该技术问题关于设备按照本发明通过权利要求8的特征解决。有利的设计方案和改进方案是从属权利要求的技术方案。
所述天线适合、尤其配置和/或设置用于感应式的信息和/或能量传输。在此，所述天线例如是听力设备、尤其助听设备的构件。所述天线具有薄膜状的、优选连贯的天线基体，所述天线基体具有中间的线圈芯段和位于中间的线圈芯段两侧的相对置的外侧天线段。在此，所述中间的线圈芯段承载有第一线圈(主线圈)。优选地，外侧天线段优选是平坦的。此外，外侧天线段分别具有与中间的线圈芯段相邻的边缘侧的线圈芯段，(每个)边缘侧的线圈芯段承载有第二线圈(副线圈)。第一线圈和第二线圈例如具有不同的绕组数量。
外侧天线段相对于中间的线圈芯段弯成角度(或者说弯曲或弯折)。因此，第一线圈和两个第二线圈沿不同的空间方向定向，换言之，第一线圈和第二两个线圈的线圈轴线彼此成角度。例如，中间的线圈芯段与每个外侧天线段之间的角度处于80°至130°之间或尤其处于85°至110°之间。但特别优选地，边缘侧的线圈芯段垂直于中间的线圈芯段定向，同时产生U形形状。因此，外侧天线段分别构成U形形状的U边段，并且中间的线圈芯段构成U形形状的U连接边段。在此，U连接边段沿纵向延伸并且U边段沿横向延伸。在此，薄膜状的两个外侧天线段在两个相互平行并且间隔的平面内延伸。
在此，信息传输尤其理解为信号的传输或数据的传输，所述数据例如是调节数据或包含关于由助听设备采集的声音或在信号技术上处理的声音信号的数据。在能量传输中接收的能量优选提供用于为能量存储器、尤其蓄电池充电。
在此，薄膜状的物体应当理解为，该薄膜状的物体在一个空间方向上具有这样的尺寸，该尺寸与薄膜状的物体在垂直于所述空间方向定向的平面内的尺寸相比相对较小。换言之，天线基体呈平面状。在此，设计为平面状的面分别称为宽面。
中间的线圈芯段和两个外侧天线段的面向两个外侧天线段或中间的线圈芯段的那些宽面以下也称为相应区段的内侧，其它宽面则称为外侧。至少部分地由天线基体包围的区域形成内部区域。
此外，由于外侧天线段相对于中间的线圈芯段弯成角度(折叠)以及天线基体设计为薄膜状、即平面状，因此天线基体的空间需求减小，从而提供相对紧凑的天线，这样的天线因此也可以布置在提供非常小的安装空间的装置、尤其助听设备中。
优选地，天线基体由铁磁和/或亚铁磁材料、尤其由软磁性铁氧体构成，并且具有小于106S/m、优选小于100S/m的电导率以及μr>5、优选μr>200的磁导率。例如，天线基体是薄膜或由薄膜构成。例如，所述薄膜的厚度、即其垂直于宽侧的尺寸处于25μm至700μm之间、尤其70μm至300μm之间、优选100μm至250μm之间。天线基体优选地可弯曲或可折叠。因此，天线基体可以从平展形状开始通过弯曲两个外侧天线段被弯成角度。
第一线圈和每个第二线圈有利地可彼此独立地接通(可激活)、也就是说可供应以具有相应电流方向的电流。为此，第一线圈和第二线圈有利地与电流源或电压源连接。因此，第一线圈、第二线圈中的一个分别单独地或这些线圈的组合可以分别以预设的电流方向接通。例如，在第一运行模式下，第一线圈和两个第二线圈可以同时接通，其中，电流方向选择为，由线圈产生的磁场在结构上重叠，也就是说由第一线圈产生的磁场的N极与由第二线圈产生的磁场的S极相邻布置，并且由第一线圈产生的磁场的S极与另外的第二线圈产生的磁场的N极相邻布置。因此，这些线圈以相同方向被电流流过。在线圈如此接通并且天线基体呈U形的情况下，所述天线按照铁氧体棒天线(其具有相对大的端面)的形式起作用，其中，产生的磁偶极矩基本上垂直于外侧天线段定向。
例如在第二运行模式下，仅接通两个第二线圈中的一个线圈。在天线基体设计为U形的情况下，所产生的磁偶极矩不垂直于外侧天线段，而是相对外侧天线段的法线倾斜成一角度。
概括而言，由天线产生的磁偶极矩的发送空间方向或者说定向相对天线不是固定(刚性)的，而是视线圈的接通情况而定在空间上不同地定向。换言之，天线的发送特性分别根据线圈的接通是可调节的并也可以被设置。换言之，由天线产生的磁场被旋转。因此，通过对第二线圈中的一个、两个第二线圈和/或第一线圈的激活、尤其通电如此调节磁偶极矩的定向，从而实现天线与接收器之间的尽可能强的感应耦合。如果接收器例如是线圈，则如此对第一线圈和第二线圈通电，使得借助天线产生的磁偶极矩尽可能平行于线圈轴线或者说尽可能垂直于接收器的接收平面延伸。
在此，天线有利地需要相对较小的安装空间。此外，天线还可以相对简单并且因此也可以节约成本地制造。
为实现信息和/或能量传输，所述天线基于借助天线产生的磁偶极矩与接收器(磁)感应耦合，其中，所述接收器尤其是第二天线或线圈。接收器尤其是附件、例如远程操作装置或尤其携带在身上的中继器。
在接收器相对发送空间方向旋转时，磁感应耦合的强度改变。有利的是，借助按照本发明的天线能够实现，尤其当磁感应耦合相对较弱时，通过接通(控制或激励)的改变、换言之通过改变线圈的电流强度和/或电流方向来改变发送空间方向的定向。在此，优选根据接收器的改变的空间定向调整发送空间方向。例如，在接收器设计为线圈的情况下，使磁偶极矩平行于接收器的线圈轴线定向。即使磁偶极矩不能完全根据接收器被调节，这例如发生在接收器相对天线相对剧烈地旋转、尤其相对天线旋转90°时，基于磁偶极矩的空间定向的改变也能够实现：磁偶极矩的相对大的份额有助于磁耦合。总之，能够实现借助磁偶极子的空间定向的改变如此可调节或如此调节磁感应耦合，从而实现足够的信息传输。
例如，具有接收器的装置、尤其附件或者备选地具有天线的设备、尤其助听设备具有评估单元(信号处理单元)，所述评估单元借助合适的算法、例如信道估计算法或所谓的BER评估(比特误码率评估)确定感应耦合的强度，从而必要时为了天线与接收器之间的足够的传输质量，根据所确定的结果改变线圈的接通或控制。
按照有利的改进方案，两个外侧天线段中的每一个均具有尤其呈弓形(或者说圆区段状、圆弧区段状)的凸缘区段。在此，所述凸缘区段邻接边缘侧的线圈芯段的自由端侧、即边缘侧的线圈芯段的与中间的线圈芯段相对和/或相背离的端侧。换言之，外侧天线段从其边缘侧的线圈芯段的自由端侧开始尤其呈弓形地扩展，其中，边缘侧的线圈芯段和凸缘区段在共同的平面内延伸。换言之，外侧天线段在呈弓形地扩展的情况下呈蘑菇头形。备选地，扩展部呈矩形、T形、圆形或环形。借助凸缘区域有利地扩展或者说增大了有效的天线面积。
按照特别有利的改进方案，所述天线具有优选一体式的薄膜状的屏蔽件。所述屏蔽件分别布置在两个外侧天线段的面向中间的线圈芯段的一侧和中间的线圈芯段的面向外侧天线段的一侧上。换言之，屏蔽件布置在外侧天线段和中间的线圈芯段的相应内侧上。
在此根据一种改进方案，所述屏蔽件大于或等于所述天线基体并且覆盖所述天线基体。换言之，所述屏蔽件在分别与外侧天线段或中间的线圈芯段平行的平面内具有的尺寸大于或等于外侧天线段或中间的线圈芯段的尺寸。
优选地，屏蔽件具有大于106S/m的电导率。附加地，屏蔽件具有μr<1000、尤其μr<100、优选μr<2的(磁性的)磁导率。因此，屏蔽件由抗磁性(0≤μr<1)或顺磁性(μr>1)的材料、尤其由铜构成或者包含抗磁性或顺磁性的材料。在此，屏蔽件的厚度选择为，避免屏蔽件被借助天线产生的磁场穿透。例如，屏蔽件具有的厚度为用于屏蔽件材料的磁场穿透深度的0.25倍至1.5倍。
优选地，天线基体的磁导率大于屏蔽件的磁导率，并且屏蔽件的材料的电导率有利地大于天线基体的电导率。尤其由于遵循楞次定律在屏蔽件的表面中感应产生的电流和相应的反向磁场，因此磁场不透入屏蔽件，而是从屏蔽件被挤出。磁场被挤入天线基体并且因此基本上在天线基体处延伸。由于屏蔽，避免了磁场线向内部区域的传播。因此有利地提高了天线基体的有效磁导率以及天线的灵敏度。
通过天线基体相对于屏蔽件的设计、尤其天线基体的尺寸设计可以使天线的灵敏度和质量适应于按照运行产生的要求。例如，相对于屏蔽件缩小的外侧天线段引起天线的改善的质量，同时敏感度有利地仅略微降低。尤其地，磁场线偏离内部区域或避免磁场线透入内部区域。相对于屏蔽件缩小的外侧天线段指的是，外侧天线段在屏蔽件上的投影完全被屏蔽件覆盖。
借助天线产生的磁偶极矩的通过线圈相应的接通或控制可实现的空间定向与天线的形态、尤其是中间的线圈芯段与相应外侧天线段之间的角度、凸缘区段的形状和屏蔽件的形状有关。如果在运行中在天线与接收器之间预设或预期有典型的或相对频繁出现的转动，则天线优选如此布置在承载该天线的装置、例如助听设备中，使得这样的转动借助磁偶极矩的相应改变(在考虑天线的设计方案和因此可实现的空间定向的情况下)尽可能地可补偿或被补偿，因此感应耦合尽可能强或保持尽可能强。例如，人的头部的转动通常比头部的倾斜更频繁和/或以更大的角度出现。在这种情况下，天线优选如此布置在助听设备中，使得在这样的转动发生时，通过相应地针对这种转动调节磁偶极矩的空间定向、实现助听设备的天线与附件的接收器之间的尽可能良好(强)的感应耦合。
例如，借助卷绕机将第一线圈和/或第二线圈围绕尚未折叠的、由可折叠的薄膜形成的天线基体缠绕，并且将线圈例如通过压接与相应的电气接头连接。例如，随后将构造为铜薄膜的屏蔽件布置在天线基体上并且折叠天线基体和铜薄膜。备选地，天线基体由刚性并且已经弯折的铁氧体磁芯构成。在此，第一线圈由卷绕机布设。第二线圈被预缠绕并且随后被套在边缘侧的线圈芯段上。如果外侧天线段具有凸缘区段，则凸缘区段如此设计，使得第二线圈可以越过凸缘区段被套在边缘侧的线圈芯段上。
但备选并且优选地，按照适宜的改进方案，所述天线基体集成在电路板中。屏蔽件在制造天线的过程中被粘贴在电路板的设置为面向内部区域的那一侧上。
在另外的备选方案中，所述屏蔽件和天线基体集成在优选柔性的电路板中。在大多数情况下，在天线基体的(两个)相对的宽面上布置有第一绕组层和第二绕组层。换言之，天线基体、第一绕组层和第二绕组层相互堆叠。天线基体和绕组层尤其构成电路板的多个层。例如，在制造电路板的过程中将这些层粘贴或层压在基底上或这些层之一上。
所述绕组层分别具有一定数量的导体电路(或称为印制导线或线路)，第一线圈的匝和第二线圈的匝由这些导体电路构成。导体电路基本上垂直于纵向或横向延伸。两个绕组层的导体电路通过金属化通孔(导孔)电气地(导电地或电镀式)相互连接，同时形成相应的线圈，所述金属化通孔以适宜的方式垂直于天线基体的宽面延伸。例如，在制造电路板的过程中，通过蚀刻或光刻方法将导体电路引入相应的绕组层。
有利地，屏蔽件由电路板的铜层形成并且布置在天线基体的面向内部区域的一侧和第一绕组层的背离天线基体的宽面上。在制造过程中，天线基体和/或绕组层例如通过层压或备选地通过涂层施加。例如将天线基体和/或绕组层施加在多个层之一或载体结构上。
例如，绕组层仅构造在中间的线圈芯段和边缘侧的线圈芯段的区域中。备选地，绕组层完全覆盖天线基体、也就是说覆盖天线基体的整个区域。
电路板例如具有垂直于其宽面的尺寸(厚度)，该尺寸处于75μm至850μm之间、尤其120μm和450μm之间、优选150μm和400μm之间。在此，集成在电路板中的天线基体如上所述具有例如25μm至700μm之间、尤其70μm至300μm之间、优选100μm至250μm之间的厚度。
有利地，在布置在外侧天线段上的屏蔽件的内侧上、尤其在中央产生基本上无场的区域。有利地，此处可以连接具有天线的设备的电气或电子的设备部件。例如，电子的设备部件是形式为充电芯片的充电电器、无线电系统级芯片和/或用于能量存储器的接头。在此，电子的设备部件优选布置在电路板的集成有外侧天线段的区段的面向内部区域的电路板侧(电路板面)的中央。由此，电子的设备部件基本上无场地定位并且不受磁场干扰或仅受到很小程度的干扰。而且，这种电子的设备部件在运行中不干扰或仅在相对较小的程度上干扰天线的信噪比，也就是说天线和电子的设备部件具有相对小的串扰。此外，电子的设备部件还可以简单并且成本有利地、例如通过回流焊接施加在电路板上。
按照有利的设计方案，所述天线具有第三绕组层和第四绕组层，所述第三绕组层和第四绕组层布置在第一绕组层的背离天线基体的宽面上或第二绕组层的背离天线基体的宽面上。在这种情况下，第三绕组层有利地布置在第一绕组层与屏蔽件之间。与第一绕组层和第二绕组层类似地，第三绕组层和第四绕组层具有导体电路。由第三绕组层的导体电路和第四绕组层的导体电路形成第三线圈，第三线圈相对于第一线圈或相对于第二线圈中的一个同中心地布置。换言之，第三线圈是另外的第一线圈或另外的第二线圈。例如，以类似的方式构造三个第三线圈，它们相对于第一线圈或两个第二线圈同中心地布置。在此，这些线圈优选彼此独立地可接通或可控制。以此方式，在相应地接通(通电、控制)线圈的情况下，天线的发送空间方向更精确地可调节和被调节。备选地，第三线圈与相应的第一线圈或相应的第二线圈导电式地相连，同时形成唯一的绕组。
备选或附加地，一个或多个另外的第一线圈由中间的线圈芯段承载，其中，另外的第一线圈沿纵向或线圈纵向彼此并排布置。备选或附加地，一个或多个另外的第二线圈由一个或两个边缘侧的线圈芯段承载，其中，另外的第二线圈沿横向或线圈纵向彼此并排布置。在此，这些线圈同样可彼此独立地接通，从而在相应地接通线圈的情况下，天线的发送空间方向更精确地可调节和被调节。
有利地，在制造过程中，线圈的(电气)接触相对简单。因此尤其不需要额外的用于接触的作业步骤，而是在电路板的设计(布局)中已经一并考虑。因此，线圈的接触也不需要焊盘，从而有利地减小空间需求。
例如，电路板以类似的方式具有另外的绕组层，用于形成相对于第一线圈和第三线圈或相对于第二线圈和第三线圈同中心布置的另外的线圈。
在柔性的电路板中，可以在安装或制造过程中将该电路板和因此集成的天线基体弯成角度(折叠)。此外，在将屏蔽件和天线基体集成在尤其柔性的电路板中时，天线有利地相对稳定地构造并且因此可以以相对较小的耗费被安装在设备中。
作为将屏蔽件和天线基体都集成在电路板中的备选，仅将屏蔽件集成在电路板中。在这种情况下，电路板有利地布置在天线基体和线圈的面向内部区域的一侧上。
在有利的设计方案中，一种设备具有按照前述变型之一的天线。尤其地，所述天线用于无线式的感应式信息和/或能量传输，其中，所述天线具有第一线圈和第二线圈，所述第一线圈围绕薄膜状的天线基体的中间的线圈芯段缠绕，所述第二线圈相对于第一线圈成一角度、尤其90°并且围绕薄膜状的天线基体的各一个边缘侧的线圈芯段缠绕。
所述设备例如是传感器(传感机构)如血压计、血糖测量仪或心率测量仪或佩戴在身上的计算机系统(可穿戴式计算机、可穿戴设备)或佩戴在身上的传感器或执行器系统(人体局域网)的部件。尤其地，所述设备是听力设备如头戴式受话器或头戴式耳麦，所述设备优选是助听设备。所述助听设备可以例如是耳道内的接收器(RIC助听器)、耳内式助听器(in-the-ear(ITE)助听器)、耳道内助听器(ITC)、深耳道式助听器(CIC)或佩戴在外耳后面的耳背式助听器(behind-the-ear(BTE)助听器)。所述助听设备可以是(双耳式)助听设备系统的一部分，其中，人的每只耳朵分别配有一个这样的助听设备。
所述设备、尤其助听设备可以配有附件、例如远程操作装置或可由人携带的中继器，远程操作装置或中继器与设备至少暂时感应耦合以便进行感应式信息和/或能量传输。附件设备例如同样具有按照上述变型之一所述的天线。
例如，外侧天线段在设备的另外的区域上、例如也在整个设备上延伸。由于薄膜状的设计，天线因此节省空间并且成本有利地得以扩大，从而天线的带宽或质量和灵敏度可以适应于运行要求。
按照有利的改进方案，所述天线至少在部分区段包围设备部件。因此，设备部件布置在天线的内部区域中。通过将天线实际上直接布置在设备部件上产生节省空间的实施方式。因此，尤其设计为听力设备的设备可以在天线的灵敏度保持不变的情况下设计得更小，或者可以将额外的部件引入装置中。
外侧天线段、尤其外侧天线段的凸缘区段例如与设备部件的形状相适配。因此，凸缘区段例如不是平坦的而是弯曲的。备选地，凸缘区段具有凹空部、例如用于设备部件的接触的凹空部。
所述设备部件尤其是能量存储器如蓄电池、尤其锂离子蓄电池，所述能量存储器用于为听力设备供应能量。在此，天线用于感应式能量传输，从而在设备的确定的运行模式下可以借助天线为设备的能量存储器无线式(无电缆式地)充电。
尤其地，如果设备部件设计为能量存储器，则该设备部件具有基本上彼此平行并且相互间隔的端面(端侧面)和外周区域，该外周区域由环绕的、与设备部件的端侧面垂直的周侧面形成。在这种情况下，根据适宜的改进方案，外侧天线段分别布置在设备部件的端面上，并且中间的线圈芯段覆盖设备部件的周侧面。在此，外侧天线段至少部分地覆盖相应端面的端侧面、优选覆盖端侧面的至少一半。屏蔽件优选补充地完全遮盖设备部件的端面。
在此，如果设备部件的端侧面不是平坦的而是弯曲的，则按照备选的设计方案，外侧天线段与该端侧面相适配地成形、例如也是弯曲的。因此，天线以特别节省空间的方式布置在设备部件上。
由于屏蔽作用，避免了磁场线从外侧的天线元件的面向设备部件的一侧朝向设备部件传播。在这种情况下，涡电流损耗至多并且仅略微地在屏蔽件中由运行产生的交变磁场引起。因此，特别有利地避免了设备部件中的涡电流损耗和由涡电流损耗引起的加热，由此防止听力设备部件的损伤和增加听力设备部件的寿命。如果设备部件是由具有相对高的电导率的材料例如铜构成或由这样的材料包围，则由于遵循楞次定律在设备部件的表面中感应产生电流和伴随的反向磁场、由天线产生的磁场从该表面被挤出，从而在天线基体与设备部件之间不需要屏蔽件。
例如附加地，所述设备部件至少部分地被套筒状的屏蔽外壳包围。换言之，屏蔽外壳具有沿纵向的尺寸，该尺寸最大等于设备部件的外周区域的尺寸。在此，屏蔽外壳尤其居中地布置在外侧天线段之间并且在此不强制(电气)闭合。屏蔽外壳优选是屏蔽件的构件，但不强制与屏蔽件(导电地)连接。由于存在屏蔽外壳，避免了磁场线透入设备部件中，从而涡电流损耗至多并且仅略微地在屏蔽外壳中产生。
附图说明
以下根据附图详细阐述本发明的实施例。在附图中：
图1示意性示出两个设计为助听设备的设备，其分别具有包围能量存储器的天线，其中，两个助听设备与相对这两个助听设备可旋转的附件感应耦合，
图2a示出U形天线的立体视图，该U形天线包围能量存储器，其中，该天线的天线基体的外侧天线段布置在能量存储器的端面处，并且该天线的天线基体的中间的线圈芯段至少部分遮盖能量存储器的周侧面，并且其中，在天线基体与能量存储器之间布置有屏蔽件，
图2b示出根据图2a的U形天线的侧视图，
图2c示出根据图2a的包围能量存储器的天线的俯视图，
图3a在外侧天线段的俯视图中示出其弓形的凸缘区域的第一备选设计方案，其中，凸缘小于屏蔽件，
图3b示出外侧天线段的第二备选方案，其中，凸缘区域设计为具有相对大的圆心角的弓形，
图3c示出外侧天线段的第三备选方案，其中，凸缘区域设计为具有相对小的圆心角的弓形，
图4示意性示出电路板的横剖面图，天线基体和屏蔽件集成在该电路板中，其中，第一线圈由设在布置在天线基体的相对置的宽面上的绕组层中的导体电路形成，
图5a示出处于平展状态下的电路板，其具有集成的天线基体和集成的屏蔽件，该平展状态出现在天线安装过程中围绕能量存储器折叠之前，
图5b示出根据图5a的电路板，其中，电路板的基底和漆层未示出，
图6示出天线的分解图，其中，第三线圈同中心地围绕第一线圈布置，并且其中，电路板的基底和漆层未示出，和
图7a、图7b示出U形天线的侧视图，其中，在天线的运行中产生的磁偶极矩的空间定向被设置。
在所有附图中，彼此相应的部件总是设有相同的附图标记。
具体实施方式
在图1中示出两个设备2，这两个设备2设计为(双耳式)助听系统4的结构相同的助听设备2a。这两个助听设备2a设计和设置用于佩戴在使用者(佩戴者、人)的各一只耳朵后。换言之，其分别是耳背式助听器(BET-“Behind-the-ear”助听器)，具有未示出的插入使用者耳内的声波软管。每个助听设备2a包括例如由塑料制成的壳体6。在壳体6内布置有具有两个机电式声音转换器10的麦克风8。借助两个声音转换器10能够改变麦克风8的方向特性，方式是改变通过相应的声音转换器10由采集的声音信号生成的电信号的时间偏移。这两个机电式声音转换器10均与包括放大器电路的信号处理单元12在信号技术上耦连。信号处理单元12具有电气和/或电子的(主动和/或被动的)构件和电路元件。
此外，信号处理单元12与扬声器14在信号技术上耦连，借助扬声器14将声音转换器10的由信号处理单元12处理的电信号重新作为声音信号输出。这些声音信号借助未详细示出的声波软管导入听力设备系统2的使用者的耳朵中。
每个助听设备2a的信号处理单元12、麦克风8和扬声器14的电力供应(电压和电流供应)借助可重复充电的(虚线所示的)能量存储器16实现。每个助听设备2a还具有天线18，借助天线18能够实现两个助听设备2a之间的感应式信息传输20。在此，天线18部分包围能量存储器16。两个助听设备2a之间的感应式信息传输20用于交换数据。基于数据的交换能够实现例如改善的定向传声(波束赋形)。
在图1的实施方式中还示出附件22，附件22例如是远程操作装置或例如由使用者携带的中继器。该附件22具有接收器23，借助附件22和接收器23实现另外的、用虚线箭头画出的与两个助听设备2a的两个天线18的感应式信息传输20。该感应式信息传输20用于在另外的设备22与听力设备2a之间交换数据。
附加地，天线18用于从未进一步示出的充电设备向助听设备2a的感应式和无线式的能量传输，从而在确定的运行模式下借助天线18能够实现对助听设备2a的可重复充电的能量存储器16的充电。换言之，借助天线18感应式地传输用于为能量存储器16充电的能量。
在未示出的设计方案中，设备2是传感器(传感机构)如血压计、血糖测量仪或心率测量仪或佩戴在身上的计算机系统(可穿戴式计算机、可穿戴设备)或佩戴在身上的传感器或执行器系统(人体局域网)的部件。在任何情况下设备2具有用于感应式信息传输和必要时用于感应式能量传输的天线18。
图2a至2c示出了设备2的天线18。天线18具有薄膜状、由软磁的铁氧体构成的天线基体24。天线基体24包括承载第一线圈28的中间的线圈芯段26。在此，中间的线圈芯段26和因此第一线圈28的线圈轴线沿纵向L延伸。在中间的线圈芯段26的沿纵向L的端面上分别布置有外侧天线段30，同时形成天线基体24的U形形状。因此，两个外侧天线段30均垂直于纵向L定向。在此，两个外侧天线段30沿相对于纵向L垂直定向的横向Q延伸。
天线基体24的两个外侧天线段30分别具有与中间的线圈芯段26相邻的边缘侧的线圈芯区域32。在此，边缘侧的线圈芯段32分别承载有第二线圈34，第二线圈34的线圈轴线沿横向Q定向。此外，这两个外侧天线段30分别具有呈平面状设计的凸缘区段36，凸缘区段36邻接边缘侧的线圈芯段32的自由端侧、即边缘侧的线圈芯段32的与中间的线圈芯段26相对并且相背离的端侧。外侧天线段30从相应的边缘侧的线圈芯段32的自由端侧开始呈半圆形地扩展，其中，边缘侧的线圈芯段32和凸缘区段36在共同的、垂直于纵向L定向的平面内延伸。两个外侧天线段30结构相同并且彼此镜像对称，其中，它们的对称平面垂直于纵向L延伸。
在未进一步示出的备选方案中，两个外侧天线段30结构不同或不对称地构造。凸缘区段36例如与设备部件16的形状相适配，或者凸缘区段例如具有用于接触设备部件16的凹空部。
第一线圈28和两个第二线圈34分别与未示出的电子器件或备选地与未进一步示出的电源电气接触。必要时，第一线圈28和两个第二线圈34可彼此独立地接通、即可施加以预定的电流强度(可控制)。
在外侧天线段30之间的内部区域I中布置有设备2的设备部件38，设备部件38在此是设备2的设计为蓄电池的能量存储器16。能量存储器16具有相当于两个同轴支承的、彼此叠置的圆柱体的形状，这两个圆柱体的圆柱体轴线沿纵向方向L延伸。圆柱体的相对并且相间隔的平坦的面形成能量存储器16的平行的端面40。两个圆柱体的周侧面形成能量存储器16的外周区域42。在此，端面40在垂直于纵向L的平面内延伸，从而端面40平行于外侧天线段30定向。概括而言，外侧天线段30布置在能量存储器的相对的端面40处，并且中间的线圈芯段26覆盖在设计为能量存储器16的设备部件38的外周区域42上。
在天线基体24、即中间的线圈芯段26和外侧天线段30与设备部件38之间布置有薄膜状的屏蔽件44。因此，屏蔽件44布置在两个外侧天线段30的分别面向中间的线圈芯段26的一侧和中间的线圈芯段26的面向外侧天线段30的一侧。屏蔽件44的布置在中间的线圈芯段26处的区域或者说布置在中间的线圈芯段26与能量存储器16之间的区域以下称为中间的屏蔽区段46。相应地，屏蔽件44的布置在外侧天线段30处的两个区域称为外侧的屏蔽区段48。在此，薄膜状的屏蔽件44具有大于106S/m的电导率并且抗磁性的材料构成或包含该抗磁性的材料。根据图2的实施例，屏蔽件44由铜薄膜构成。
在此，屏蔽件44比天线基体24大并且覆盖天线基体24。因此，中间的屏蔽区段46在平行于中间的线圈芯段26的平面内具有的尺寸大于线圈芯段26的尺寸。类似地，外侧的屏蔽区段48在与外侧天线段30平行的平面内具有的尺寸大于外侧天线段30的尺寸。在这种情况下，两个外侧的屏蔽区段48完全覆盖能量存储器16的端面40(端侧面)。
由于屏蔽，防止或至少减少磁场向内部区域I的传播。由此，布置在内部区域I中的能量存储器16不感应产生至少因此感应产生很少的涡电流，从而能量存储器16不被加热或损伤。
由于天线18直接布置在能量存储器16上或者说设备部件38上并且通过将屏蔽件44布置在天线元件18的天线基体和能量存储器16之间实现天线18在设备2中的节省空间的布置。因此，设备2设计为特别节省安装空间(小型)。
图3a至图3c分别示出了凸缘区段36的备选的设计方案。在图3a所示的第一备选方案中，形成弓形的凸缘区段36与屏蔽件44相比缩小。在此，弓形沿其径向的尺寸小于屏蔽件44沿该方向的尺寸。以此方式进一步减小磁场线向内部区域I的扩展。根据图3b的第二备选方案和图3c的第三备选方案具有形成弓形的凸缘区段36的不同的圆心角。图3b的凸缘区段36具有120°的圆心角，图3c的凸缘区段36具有60°的圆心角。通过凸缘区段36的变型，天线面积适应于运行要求。
图4示意性地示出柔性的电路板50，其中，屏蔽件44和天线基体24是集成的。在此，由铁氧体构成的天线基体24层压在电路板50中。在天线基体24的相对的宽面上布置有第一绕组层52和第二绕组层54。在此，第一绕组层52和第二绕组层54分别具有导体电路56(图5a)，第一线圈28的匝圈和两个第二线圈34的匝圈由导体电路56构成。在此，在制造电路板50的过程中，通过蚀刻将导体电路56引入第一绕组层52和第二绕组层54。印刷导体56借助金属化通孔(导孔)58彼此电气连接。此外，第一绕组层52布置或施加在基底60上。在基底60的与第一绕组层52相对的一侧上布置屏蔽件44，屏蔽件44此处由电路板50的铜层形成。在此，屏蔽件44布置在基底60的面向内部区域I的宽面上。此外，在屏蔽件44的面向内部区域I的宽面上和第二绕组层54的面向外部区域A的宽面上分别布置有漆层62。
图5a和图5b示出处于平展状态的天线18。在将天线18装入设备2的过程中，天线18被折叠(弯成角度)，从而天线18节省空间地包围能量存储器16。这点基于使用柔性的电路板50以及基于天线基体24的薄膜状和可折叠的设计能够实现。在此，按照图4的实施方式的天线基体24和屏蔽件44集成在电路板50中。在此，图5a示出的柔性的电路板50，其具有集成的屏蔽件44和集成的天线基体24，为了更清楚地示出天线基体24和屏蔽件44，在图5a中未示出基底60和两个漆层62。
图6示出了天线18的分解图。在此与图5b类似地未示出集成有天线基体24和屏蔽件44的电路板50的基底60和两个漆层62，以便更清楚地示出天线18的个别部件。在此，天线18具有第三线圈64，第三线圈64与第一线圈28同中心地围绕中间的线圈芯段26布置。在此，第三线圈64由通过金属化通孔68电气连接的导体电路56形成，导体电路56尤其通过蚀刻引入第三绕组层66和第四绕组层68。在此，第三绕组层66或者说第三绕组层66的导体电路56布置在第一绕组层52的面向内部区域I的一侧上，并且第四绕组层68布置在第二绕组层54的面向外部区域A的一侧上。
此外可见，沿纵向L相邻的金属化通孔58在垂直于纵向L并且垂直于横向Q的方向上彼此错位布置。换言之，相邻的金属化通孔58不是布置在共同的、由纵向L和横向Q展成的平面内。在此，金属化通孔58具有比导体电路56更高的沿纵向L的空间需求。在此，出于制造或者说生产的原因，在两个导体元件之间、也就是两个相邻的导体电路56之间、两个相邻的金属化通孔58之间以及导体电路56与相应的金属化通孔58(该金属化通孔58与相对该导体电路56相邻的导体电路56连接)之间的最小距离是必需的。在金属化通孔58非错位布置的情况下，空间上彼此最靠近的导体元件是两个相邻的金属化通孔58。由于金属化通孔58沿纵向L的空间需求与导体电路56相比较大，因此，两个相邻的导体电路56之间的距离大于最小距离。反之，在金属化通孔58错位布置的情况下，两个导体元件之间的最小距离存在于导体电路56和与直接相邻的导体电路56连接的金属化通孔58之间。由于导体电路56沿纵向L的空间需求与金属化通孔58相比较小，因此在直接相邻的金属化通孔58错位布置的情况下，直接相邻的导体电路56之间的距离较小，从而相应的线圈的绕组密度增加。
图7a和7b代表性地示出运行按照图2设计的天线18的方法。在图7a中示出天线18的第一运行模式，其中，第一线圈28和两个第二线圈34同时接通，并且其中，电流方向选择为，由线圈28和线圈34产生的磁场在结构上重叠。因此，线圈28和线圈34以相同方向被电流流过。天线18按照铁氧体棒天线(其具有相对较大的端面)的样式起作用，其中，在运行中产生的磁偶极矩m基本上垂直于外侧天线段30并且平行于纵向L定向。
图7b示出处于第二运行模式的天线18，其中，仅接通两个第二线圈34中的一个。在运行中产生的磁偶极矩m不是垂直于外侧天线段30，而是在由纵向L和横向Q展成的平面内相对外侧天线段30的法线N倾斜角度α。
在图7a和图7b中除了天线18以外还示出附件22的设计为线圈的接收器23，接收器23的线圈轴线S垂直于天线18的外侧天线段30定向或相对法线N旋转角度α。在此，当磁偶极矩m平行于线圈轴线S定向时，天线18与接收器23之间的感应耦合最强。通过对第二线圈34中的一个、两个第二线圈34和/或第一线圈28的激活、尤其通电、如此调节磁偶极矩m的定向，使得该磁偶极矩m尽可能平行于线圈轴线S延伸。
总之，发送空间方向、也就是在天线18运行时产生的磁偶极矩m的空间定向相对天线18不是固定的(刚性)，而是分别根据线圈28、34的接通在空间上不同地定向。以此方式，根据接收器23相对于天线18的定向，通过线圈28、34之一的开关调节在天线18的运行中产生的磁偶极矩m。因此，即使接收器23相对于天线18旋转也能够实现天线18与接收器23的可靠的感应耦合并且因此实现可靠的感应式信息传输。
本发明不限于上述实施例。而是本领域技术人员也可以从中推导出本发明的其它变型，只要不脱离本发明技术方案即可。此外，尤其也可以将关于实施例描述的所有单个特征以不同的方式相互结合，只要不脱离本发明技术方案即可。
附图标记列表
2 设备
2a 助听设备
4 助听系统
4 壳体
6 壳体
8 麦克风
10 声音转换器
12 信号处理单元
14 扬声器
16 能量存储器
18 天线
20 感应式信息传输
22 附件
23 接收器
24 天线基体
26 中间的线圈芯段
28 第一线圈
30 外侧天线段
32 边缘侧的线圈芯段
34 第二线圈
36 凸缘区段
38 设备部件
40 端面
42 外周区域
44 屏蔽件
46 中间的屏蔽区段
48 外侧的屏蔽区段
50 电路板
52 第一绕组层
54 第二绕组层
56 导体电路
58 金属化通孔
60 基底
62 漆层
64 第三线圈
66 第三绕组层
68 第四绕组层
α 角度
A 外部区域
I 内部区域
L 纵向
m 磁偶极矩
N 外侧天线段的法线
Q 横向
S 线圈轴线

Claims (10)

1.一种天线(18)，用于感应式的信息传输和/或能量传输，所述天线具有薄膜状的天线基体(24)，所述天线基体(24)具有承载第一线圈(28)的中间的线圈芯段(26)和位于所述中间的线圈芯段(26)两侧的相对置的外侧天线段(30)，其特征在于，所述外侧天线段(30)分别具有与中间的线圈芯段(26)相邻的边缘侧的线圈芯段(32)，所述边缘侧的线圈芯段(32)承载第二线圈(34)，其中，所述外侧天线段(30)相对于中间的线圈芯段(26)弯成角度，其中，所述外侧天线段(30)中的每一个均具有凸缘区段(36)，所述凸缘区段(36)邻接边缘侧的线圈芯段(32)的背离中间的线圈芯段(26)的端侧，其中，第一线圈和每个第二线圈可彼此独立地接通、用以调节天线的发送特性。
2.按照权利要求1所述的天线(18)，其特征在于，凸缘区段(36)是弓形的。
3.按照权利要求1所述的天线(18)，其特征在于，天线(18)具有薄膜状的屏蔽件(44)，所述屏蔽件(44)分别布置在两个外侧天线段(30)的面向中间的线圈芯段(26)的一侧上和所述中间的线圈芯段(26)的面向外侧天线段(30)的一侧上。
4.按照权利要求3所述的天线(18)，其特征在于，所述屏蔽件(44)大于或等于所述天线基体(24)并且覆盖所述天线基体(24)。
5.按照权利要求1至4之一所述的天线(18)，其特征在于，
-所述天线基体(24)集成在柔性的电路板(50)中，
-在所述天线基体(24)的相对置的宽面上分别布置有第一绕组层(52)和第二绕组层(54)，并且
-所述第一绕组层(52)和第二绕组层(54)分别具有导体电路(56)，所述第一线圈(28)的匝和第二线圈(34)的匝由所述导体电路(56)构成。
6.按照权利要求5所述的天线(18)，其特征在于，所述天线具有第三绕组层(66)和第四绕组层(68)，所述第三绕组层(66)布置在第一绕组层(52)的背离天线基体(24)的宽面上并且第四绕组层(68)布置在第二绕组层(54)的背离天线基体(24)的宽面上，其中，由第三绕组层(66)的导体电路(56)和第四绕组层(68)的导体电路(56)形成第三线圈(64)，所述第三线圈(64)相对于第一线圈(28)或相对于第二线圈(34)之一同中心地布置。
7.一种运行按照权利要求1至6之一所述的天线(18)的方法，其中，根据接收器(23)相对于天线(18)的定向，通过对第二线圈(34)中的一个、两个第二线圈(34)和/或第一线圈(28)的激活，调节在运行中产生的磁偶极矩(m)的空间定向。
8.一种听力设备(2)，具有按照权利要求1至6之一所述的天线(18)。
9.按照权利要求8所述的听力设备(2)，其特征在于，所述设备(2)具有设备部件(38)，其中，所述天线(18)至少在部分区段包围设备部件(38)。
10.按照权利要求8或9所述的听力设备(2)，
-其中，所述外侧天线段(30)布置在设备部件(38)的相对置的端面(40)上，并且
-其中，所述中间的线圈芯段(26)搭接设备部件(38)的外周区域(42)。
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