CN111757215A - 具有双半环路天线的听力设备 - Google Patents

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F·卡利亚斯
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Abstract

一种听力设备包括无线通信单元，诸如射频收发器，以及双半环路天线。天线包括限定第一半环路和第二半环路的导体，该第一半环路和第二半环路配置成以来自射频收发器的无线电信号串联馈电。第一半环路和第二半环路具有形成双半环路天线的各自半环路的镜像。第一半环路和第二半环路的横向段使得第一半环路与第二半环路在天线的靠近馈电点的中点处接合。天线的物理天线长度小于要通过天线发送或接收的射频信号的波长的3/4。天线的电气长度大致等于要发送或接收的射频信号的波长。

Description

具有双半环路天线的听力设备
技术领域
本公开涉及听力设备领域，诸如听力设备，其具有适于无线通信的天线，诸如适于与听力设备附件和/或一个或多个听力设备进行无线通信的天线。
背景技术
听力设备，诸如助听器、耳机和耳塞，是纤巧的微型设备，包括容纳在外壳中的许多电子和金属部件，该外壳足够小以至少部分地适配在人的耳道中或外耳后方。几种电子和金属部件与小尺寸的听力设备外壳相结合，对要用于具有无线通信功能的助听器中的射频天线施加了一些设计约束。此外，听力设备中的天线必须被设计为实现令人满意的天线增益，而不管尺寸限制和其他设计约束。
天线将电能转换成无线电波，反之亦然。为了谐振，期望天线具有与要通过天线发送的无线电波的波长有关的物理长度和/或电气长度(或该长度的倍数)。但是，在紧凑设备(诸如助听器)中，天线导体的长度受到助听器设备的尺寸和形状的限制。此外，当设计用于助听器的天线以满足规格时，还需要考虑助听器设备的天线增益需求。
发明内容
权利要求涉及听力设备部件。
听力设备部件包括无线通信单元和天线，该天线包括双半环路天线。双半环路天线包括：限定第一半环路和第二半环路的导体和互连的调谐元件，该第一半环路和第二半环路配置成以来自无线通信单元的无线信号串联馈电，其中，第一半环路和第二半环路包括双半环路天线的相应的半环路；第一半环路包括第一半环路的第一端部区段，其中，第一半环路的第一端部区段耦合至无线通信单元；第二半环路包括第二半环路的第二端部区段，其中，第二半环路的第二端部区段耦合至无线通信单元；第一半环路和第二半环路的各个横向段使得第一半环路与第二半环路在双半环路天线的中点处接合；其中，双半环路天线的物理天线长度小于要通过双半环路天线发送或接收的无线信号的波长的3/4，并且其中，双半环路天线的电气长度为大致等于要发送或接收的无线信号的波长。
馈电线将无线通信单元连接至处于第一半环路的第一端部区段和第二半环路的第二端部区段处的馈电点。
双半环路天线的馈电点与双半环路天线的中点之间的距离在馈电点与由一个点限定的最远点之间的距离的0到1/4的范围内，穿过馈电点和中点的轴线在该点处与垂直于轴线并且与双半环路天线上距馈电点最远的点相交的平面相交。
双半环路天线的第一半环路和第二半环路配置成在横向段中具有最高的电流流动幅值。
双半环路天线具有第一反转点和第二反转点，其中，第一反转点与第一半环路的第一端部区段相距最远或对角线交叉，并且第二反转点与第二半环路的第二端部区段相距最远或对角线交叉。
第一半环路上的第一远侧点定位在第一半环路的第一端部区段与第一反转点之间，并且第二半环路上的第二远侧点定位在第二半环路的第二端部区段与第二反转点之间。
第一远侧点和第二远侧点定位成相距一段间隔距离，所述间隔距离防止由于在第一半环路中流动的电流而产生的磁通和由于在第二半环路中流动的电流而产生的磁通抵消彼此的效果。
第一反转点和第二反转点定位成相距一段间隔距离，所述间隔距离防止由于在第一半环路中流动的电流而产生的磁通和由于在第二半环路中流动的电流而产生的磁通抵消彼此的效果。
无线通信单元是射频收发器，第一反转点和第二反转点对应于当在双半环路天线上发送或接收射频信号时，存在于双半环路天线上的射频信号的一个全波长中的电流的过零点。
一个或多个调谐元件中的一个调谐元件连接在处于第一半环路的第一端部区段和第二半环路的第二端部区段处的馈电点处并且并联连接在第一半环路与第二半环路之间。
听力设备部件内部的介电结构配置成装载双半环路天线，其中，大致等于要发送或接收的无线信号的波长的双半环路天线的电气长度至少部分地由介电结构的负载而引起。
大致等于要发送或接收的无线信号的波长的双半环路天线的电气长度配置成至少部分地由介电结构的负载结合用户的头部的介电负载而引起，听力设备部件配置成佩戴在该用户的头部上。
该一个或多个调谐元件设置天线阻抗，以使双半环路天线的电气长度匹配要发送或接收的无线信号的波长。
处于听力设备部件内部并与该一个或多个调谐元件配合的介电结构设置天线阻抗，以使双半环路天线的电气长度匹配要发送或接收的无线信号的波长。
该一个或多个调谐元件中的一个调谐元件连接在双半环路天线的中点处。
该一个或多个调谐元件是一个或多个电感器和/或一个或多个电容器。
调谐元件配置成提供第一半环路与第二半环路之间的近大致相等的电流分布。
使用电容器和/或电感器作为第一半环路和第二半环路中的调谐元件来实现天线半环路的大致相等的电流分布。
双半环路天线的物理天线长度小于要通过双半环路天线发送或接收的无线信号的波长的一半。
双半环路天线的物理天线长度小于要通过双半环路天线发送或接收的无线信号的波长的1/4。
双半环路天线的物理天线长度在3厘米至9厘米的范围内。
听力设备部件还包括天线基材，其中，双半环路天线包括天线基材上的导体，以及可选地包括以下各项中的一项或多项：麦克风、电池和外壳，其中，外壳包封天线基材、麦克风、电池和无线通信单元中的一个或多个。
第一半环路和第二半环路包括形状基本为矩形的环路，并且其中，第一矩形环路的直径大致等于双半环路天线的物理长度的一半，并且第二矩形环路的直径大致等于双半环路天线的物理长度的一半。
第一半环路和第二半环路在横向上彼此相对放置，从而使得第一矩形环路的每一侧和第二矩形环路的每个对应侧在横向上相对并且间隔开预定的间隔距离。
听力设备部件包括无线通信单元；以及包括双半环路天线的天线。双半环路天线包括：限定第一半环路和第二半环路的导体，该第一半环路和第二半环路配置成以来自无线通信单元的无线信号串联馈电，其中，第一半环路和第二半环路包括双半环路天线的相应的半环路；第一半环路包括第一半环路的第一端部区段，其中，第一半环路的第一端部区段耦合至无线通信单元；第二半环路包括第二半环路的第二端部区段，其中，第二半环路的第二端部区段耦合至无线通信单元；第一半环路和第二半环路的各个横向段使得第一半环路与第二半环路在双半环路天线的中点处接合。该部件还包括馈电线，该馈电线将无线通信单元连接至处于第一半环路的第一端部区段和第二半环路的第二端部区段处的馈电点，其中，双半环路天线的馈电点与双半环路天线的中点之间的距离在馈电点与由一个点限定的最远点之间的距离的0到1/4的范围内，穿过馈电点和中点的轴线在该点处与垂直于轴线并且与双半环路天线上距馈电点最远的点相交的平面相交。
听力设备部件包括：麦克风，其用于接收声音并将接收到的声音转换为对应的第一音频信号；信号处理器，其用于将第一音频信号处理为第二音频信号；无线通信单元，其配置成用于无线数据通信；以及用于发射电磁场的天线，天线耦合至无线通信单元，天线的总长度小于所发射的电磁场的波长的四分之三；其中，天线的一部分从该部件的第一侧延伸到该部件的第二侧；并且其中，天线具有中点，该中点定位在天线的从第一侧延伸到第二侧的部分处。
听力设备部件包括来自无线通信单元的馈电线和处于天线的端部区段处的馈电点，其中，馈电点与中点之间的距离在馈电点与由一个点限定的最远点之间的距离的0到1/4的范围内，穿过馈电点和中点的轴线在该点处与垂直于轴线并且与双半环路天线上距馈电点最远的点相交的平面相交。
附图说明
通过参考附图阅读以下描述，本公开的前述和其他方面对于本公开所属领域的技术人员将变得易于发现。
图1是展示听力设备部件的几个部分的分解图。
图2是展示具有双半环路天线布局的天线印刷电路板(PCB)的示意图。
图3A展示具有两个矩形环路的双半环路天线设计的几何形状。
图3B展示当在双半环路天线上发射射频信号时，通过双半环路天线的电流流动。
图4A展示双半环路天线的电路图，其中添加了调谐元件以将双半环路天线的物理长度补偿至大致等于在双半环路天线上发射的射频信号的波长。
图4B展示双半环路天线的电路图，其中添加了调谐元件以将双半环路天线的物理长度补偿至大致等于在双半环路天线上发射的射频信号的波长。
在整个附图和详细描述中，除非另有说明，否则相同的附图标号将会被理解为表示相同的元件、特征和结构。为了清楚、说明和方便起见，可能夸大这些元件的相对尺寸和描绘。
具体实施方式
在附图中描述和展示结合了装置和方法的一个或多个方面的示例实施方式。这些展示的示例并非旨在限制本公开。例如，公开的实施方式的一个或多个方面可以用于其他实施方式甚至其他类型的设备中。此外，某些术语在本文中仅出于方便的目的而使用，而不应被视为限制。如本文所用，“大致”和“基本上”是指处于不会将性能改变到不期望的程度并且可以促进在听力设备的部件的限制内的制造的范围内。
图1是展示听力设备部件的几个部分的分解图。展示的听力设备是助听器的耳后(BTE)部件100。其他听力设备部件可以包括例如助听器、耳塞或耳机的入耳(ITE)部件。听力设备部件可以是音频系统的一部分，该音频系统无线地接收来自另一个设备、部件或系统(诸如助听器控制器、移动电话、听力循环系统、音频链接设备或流媒体设备)的音频或其他信号。音频例如通过听力设备部件中的扬声器、连接至听力设备部件的扬声器或连接至听力设备部件的耳蜗植入物传输到用户。展示的助听器部件100可以包括顶部外壳101、麦克风罩102、天线基材(诸如印刷电路板PCB组件)103、天线支托架104、助听器内部结构105、一个或多个胶带106、底部外壳107、电池108、一个或多个麦克风109、信号处理器113和用于将来自扬声器(也称为“接收器”)111的声音输出到管112的声管110。顶部外壳101形成助听器的顶盖。顶部外壳101可以由单一材料制成或由多种材料的成分组成。在一个实施例中，顶部外壳101由塑料制成。在一个实施例中，顶部外壳形成覆盖用户的耳朵外部的耳后助听器挂钩。顶部外壳101可以将助听器部件100连接至管112，该管可以连接至耳模。
助听器部件100可以包括麦克风盖102，该麦克风盖形成用于助听器部件100的麦克风109的保护盖。在一个实施例中，麦克风盖102为助听器部件100的麦克风提供噪声隔离，以减小或防止助听器部件100的麦克风的输入处的环境噪声。天线PCB组件103包括本发明的双半环路天线203，如下面参考图2、3A和3B进一步描述的那样。在一个实施方案中，天线PCB组件103包括柔性PCB结构。在一个实施例中，天线支托架104用作PCB结构的框架结构。在一个实施例中，胶带106用于将天线PCB组件103固定到助听器部件100的内部结构。
助听器部件100可以包括内部结构105。内部结构105可以支托助听器部件100的一个或多个部件和子部件，以支持助听器部件100的功能。例如，内部结构105可以支托麦克风109，该麦克风可以是包括一个以上的麦克风的系统。麦克风可以是定向的，即，拾取佩戴麦克风的人面前的大多数声音，也可以是全向的，即，拾取来自所有方向的声音。内部结构105可以进一步包括信号处理器113，该信号处理器接收从麦克风接收的电信号并将该电信号转换为可以进一步处理的数字信号。信号处理器可以包括一个以上的处理器。信号处理器113可以适于区分声音，诸如语音和背景噪声，并且有区别地处理声音以实现无缝的听觉体验。内部结构105中的信号处理器还支持消除来自风、环境干扰等的反馈或噪声。内部结构105中的信号处理器还支持将数字信号转换为模拟信号，然后将该模拟信号传输到扬声器111或人工耳蜗的换能器。在一些配置中，扬声器处于与助听器部件100分离并且电连接至助听器部件的部件(诸如要戴在耳朵中的部件)中。内部结构105还可以支托接收并可选地发送无线信号的无线通信单元，诸如射频(RF)收发器416。RF收发器416可以接收来自远程设备的无线音频信号和/或控制信号，并将它们传送到信号处理器113或助听器部件100的其他部分。RF收发器416还可以将来自信号处理器113或助听器部件100的其他部分的无线音频信号和/或控制信号发送到远程设备。RF收发器可以仅是发射器，也可以仅是接收器。远程设备例如可以包括助听器控制器、移动电话、听力循环系统、音频链接设备、流传输设备或另一助听器部件。此外，内部结构105可以支托其他部件，例如电池108等。为简化起见，内部结构105上的支持助听器部件100的功能的组件没有详细描述。助听器部件100还包括可形成外罩并为助听器部件100提供任何所需支持的底部外壳107。顶盖101和底部外壳107共同形成一个包封助听器部件的各部分的外壳。可以使用具有一个、两个或多个外壳部分的其他外壳配置。
图2是展示作为天线印刷电路板(PCB)103示出的天线基材的示意图。天线组件可以包括基材和配置成天线的导体。图2展示作为导电迹线形成在天线PCB 103上的作为导体的双半环路天线203的布局。例如，导体可以是形成在120μm聚酰亚胺基材上的0.5mm宽的铜迹线。在另一实施方案中，双半环路天线可以通过MID(模制互连设备)或LDS(激光直接构造)来实施在助听器的内部框架或外部壳体的部分上或通过其他已知的施加导体的技术实施在基材上或以其他方式形成天线。双半环路天线203包括馈电点207、第一半环路206的第一端部区段、第二半环路208的第二端部区段、中点210和调谐元件204。图2还示出耦合点202和馈电线201，该耦合点和馈电线可以用于经由馈电点207将天线203连接至RF收发器416。RF收发器416可以安装在其他位置。例如，RF收发器可以定位在馈电点207处，从而使得馈电线非常短或者馈电线仅仅是RF收发器的输出端子，并且第一半环路和第二半环路的端部206、208直接连接至RF收发器。RF收发器416可以传送要在双半环路天线203上接收或发送的射频信号(RF信号)。馈电线202可以是金属线，或者是携带RF信号来往于半环路天线203的馈电点207而没有损耗或损耗很小的金属导体的通道。馈电线201可以包括以较小的间隔距离布置在天线PCB组件103上的两个并联导体。例如，馈电线201的两个并联导电通道之间的间隔距离足够小，以使得通过两个并联导体的电流(即，与由馈电线201承载的信号相对应的导体中的电流)有效地抵消由于通过两个并联导电通道的电流传输而产生的任何磁通，并且来自馈电线201的功率辐射很少或没有。馈电线201可以通过双半环路天线203经由馈电点207传输要发送或接收的RF信号。在一个实施方案中，馈电线201的第一导体将RF收发器连接至第一半环路206的第一端部区段，并且馈电线201的第二导体将RF收发器连接至第二半环路208的第二端部区段。第一半环路206的第一端部区段和第二半环路208的第二端部区段到馈电线201的连接一起包括馈电点207。
为了测量双半环路天线203的物理长度，双半环路天线203的馈电点207标记了双半环路天线203的起点。馈电点207也是双半环路天线203的起点，双半环路天线203在该起点处开始发送(即，辐射)或接收往来RF收发器416传送的RF信号。在馈电点207处，第一半环路206的第一端部区段和第二半环路208的第二端部区段彼此靠近，并且形成从馈电线引出的双半环路天线203的第一半环路和第二半环路的天线段的导体可以类似于馈电线那样平行。馈电点207限定一个点，形成第一半环路303和第二半环路304的导体在该点处彼此充分分离，以使得它们可以辐射或接收RF信号。在开始于端部区段206，208的第一和第二半环路303，304的相对端部处，双半环路天线203的第一半环路和第二半环路可具有在双半环路天线的中点210处彼此连接的横向段209。
图3A展示具有两个矩形环路的双半环路天线设计的几何形状。图3A包括双半环路天线203，其具有馈电点207、中点210、第一半环路303、第二半环路304、第一半环路303上的第一远侧点307、第一半环路303上的第一反转点305、第二半环路304上的第二远侧点309、第二半环路304上的第二反转点306、和调谐元件204。第二半环路304的配置是第一半环路303的配置的镜像。在所展示的实施例中，第一半环路303和第二半环路304可以形成各自的半环路，该半环路限定基本矩形的区域，每个区域以鞍状的方式沿助听器设备100的侧面对称且彼此大致平行地延伸。尽管被称为“半环路”，但是第一半环路303和第二半环路304在长度和/或配置上可以相对于彼此不对称。为了简化，并且着眼于双半环路天线203的几何形状，RF收发器、馈电线和耦合点未在图3A中示出。双半环路天线203的第一半环路303的长度是双半环路天线203的导体从第一半环路206的第一端部区段到中点210的长度，并且双半环路天线203的第二半环路304的长度是双半环路天线203的导体从第二半环路208的第二端部区段到中点210的长度。第一半环路和第二半环路的长度的总和包括双半环路天线的物理天线长度。中点是双半环路天线203导体的物理长度的大致一半。
参考图2，助听器部件包括最远点205，该最远点作为实例被展示在双半环路天线203的第一半环路303与第二半环路304之间。轴线220穿过馈电点207和中点210。横向平面222垂直于轴线220，并且与双半环路天线203上距馈电点207最远的点相交。轴线220和横向平面222的交点限定最远点205。如图3A所示，在双半环路天线203上有两个点223，224，它们距馈电点207等距且最远。在该实施例中，横向平面与这些点223，224两者相交。在一个实施方案中，双半环路天线203的配置使得馈电点207与中点210之间的距离在馈电点207与最远点205之间的距离的0至1/4的范围内。
双半环路天线203可以利用集总阻抗匹配和/或负载来获得双半环路天线203的期望有效电气长度。例如，物理长度短于要在天线上发送的射频信号的波长的四分之一的天线表现出容抗，并且所施加的功率的一部分被反射回到返回发射器的传输线中。因此，为了增加天线的有效电气长度并使天线在发射频率下谐振，可以将负载线圈与天线串联插入。负载线圈的感抗与天线的容抗大致相等且相反，并且抵消该容抗，因此负载的天线对传输线呈现纯电阻，由此防止能量的反射。在双半环路天线203中，可以通过使用连接至双半环路天线203的一个或多个调谐元件204，234来实现阻抗负载。即，调谐元件204，234与双半环路天线203的导体互连。在一些实施方式中，调谐元件204可以是一个或多个电容器，如在图4A的描述中进一步描述的那样。在一些实施方式中，调谐元件204可以是电感器，如在图4B的描述中进一步描述的那样。
调谐元件204可以与双半环路天线203串联连接。在一个实施方案中，调谐元件204在双半环路天线203的第一半环路303和第二半环路304上大致相等地分布。在另一个实施方案中，第一半环路和第二半环路可能不均衡地负载(例如，通过在第一半环路和第二半环路中添加不相等数量的调谐元件，或在第一半环路和第二半环路中使用相同数量的调谐元件，但阻抗值不相等)。此外，在又一个实施方案中，第一半环路和第二半环路中的调谐元件204的数量可以不同，但是，添加到第一半环路和第二半环路的阻抗值可以大致相等(通过在第一半环路和第二半环路中使用不同值的调谐元件)。调谐元件204的数量及其各自的值可以基于要通过双半环路天线203发送或接收的射频信号的波长(λ)来选择。电容器和/或电感器的组合可以用作具有为实现所需的阻抗而选择的相应值的调谐元件。在一个实施方案中，可以选择调谐元件以在两个半环路之间实现相等的电流分布。
双半环路天线203的总物理长度(即，第一半环路和第二半环路的长度之和)小于(3/4)λ，即，小于要通过双半环路天线发送或接收的无线电信号的波长的四分之三。双半环路天线203的总电气长度是一个波长(λ)。因此，从双半环路天线203的功能的角度来看，双半环路天线203天线等效于以要发送或接收的射频信号串联馈电的两个半波环路。
在一些实施方案中，调谐元件204是用于增加双半环路天线203的电气长度最高可达一个波长(λ)的线圈。在其他实施方案中，可以通过助听器部件100内部的附近介电结构(诸如PCB103或天线支托架104)来加载双半环路天线203，并且介电结构与由于用户而产生的负载组合可以有助于增加半环路天线203的电气长最高可达一个波长(λ)。因此，在某些情况下，双半环路天线203在电气上可能会比一个波长(λ)更长。因此，在一些实施方案中，由于此类约束，可以将一个或一个以上电容器用作调谐元件204，如图4A中进一步描述的那样。
在一个实施方案中，双半环路天线203的物理天线长度小于要通过双半环路天线203发送或接收的射频信号的波长(λ)的一半。在这种实施方案中，可以通过使用一个或多个调谐元件204来实现使双半环路天线203的电气长度大致等于要发送的射频信号的波长(λ)。
在另一个实施方案中，双半环路天线203的物理天线长度小于要通过双半环路天线203发送或接收的射频信号的波长(λ)的四分之一。在这种实施方案中，可以通过使用一个或多个调谐元件204来实现使双半环路天线203的电气长度大致等于要发送的射频信号的波长(λ)。
在又一个实施方案中，双半环路天线203的物理天线长度小于要通过双半环路天线203发送或接收的射频信号的波长(λ)的四分之三。例如，当要通过双半环路天线203发送或接收的无线电信号的频率为2.4GHz时，双半环路天线203的物理天线长度可以小于9cm，并且优选地处于3cm至9cm的范围中。在这种实施方案中，通过使用一个或多个调谐元件204来实现使双半环路天线203的电气长度大致等于要发送或接收的射频信号的波长(λ)。
在一个实施方案中，具有一个或多个期望值的调谐元件204的选择可以用于操纵双半环路天线203的辐射方向图。例如，可以挑选调谐元件204的值的选择，从而使得第一半环路的补偿比双半环路天线203的第二半环路的补偿更高，由此允许稍微操纵辐射方向图。操纵辐射方向图是由于双半环路天线203的第一半环路和第二半环路的输入阻抗略有失配。这样地操纵双半环路天线203的辐射方向图可以用于针对助听器部件100的某些架构优化双半环路天线203(例如，助听器部件100设计为双半环路天线203具有在横向平面上不对称的辐射方向图)。
在一个实施方案中，双半环路天线203的中点210和馈电点207位于与要在其上佩戴包括双半环路天线203的助听器部件100的皮肤表面正交的导体段上。导体段与要在其上佩戴双半天线203的皮肤表面的正交性允许放置在用户的头部的左右两侧处的助听器之间进行通信。这允许双半环路天线203实现更高的天线增益，并且可以帮助实施解决方案以减少由于与另一个设备的链接而导致的助听器部件100的功率损耗。在一个实施方案中，双半环路天线203具有辐射方向图，从而使得当由处于直立位置的用户佩戴时，由双半环路天线203辐射的功率在远离用户头部辐射的水平面上最大。
在一些实施方案中，双半环路天线203的馈电点207可能不完全在天线PCB组件103的横向中心，但是馈电点207可以向天线PCB组件103的左侧或右侧轻微偏移，以适应助听器部件100的一个或多个设计考虑。术语“轻微偏移”表示馈电点207的位置差异不足以影响双半环路天线203的操作。通过使用馈电点207“轻微偏移”的模拟获得的结果类似于具有这样的设计的天线辐射方向图，其中，馈电点207刚好位于天线PCB组件210的横向中心。
如上所述的双半环路天线203提供了优于传统天线设计的几个明显的优点，包括需要双半环路天线203中用于相对于磁环路天线进行调谐的调谐元件204的数量更少。此外，可以将附加的调谐元件与天线203或环路303，304中的一个并联放置，以补偿双半环路天线203设计中可能的阻抗失配。如图所示，例如，调谐元件234在两个半环路303，304之间并联连接，并且可以包括一个或多个电容器。也可以在例如第一半环路和第二半环路的横向段209中添加附加的串联调谐元件。调谐元件204，234将在下面参考图4A和4B进一步描述。
参考图3A和3B，双半环路天线203包括如上所述以RF信号串联馈电的两个环路。双半环路天线203的第一半环路303是开始于双半环路天线203的馈电点207并且终止于中点210的矩形环路。双半环路天线203的第二半环路304是开始于双半环路天线203的馈电点207并且终止于中点210的矩形环路。第一半环路303和第二半环路304处于彼此面对的横向布置。此外，第一半环路303包括位于联接点207与第一反转点305之间的第一远侧点307。第二半环路304包括位于馈电点207与第二反转点306之间的第二远侧点309。
第一远侧点307和第二远侧点309间隔开一段间隔距离，从而使得由于流过第一半环路303的电流产生的磁通和由于流过第二半环路304的电流产生的磁通不会抵消彼此的效果。流过第一半环路303和第二半环路304的电流是指由双半环路天线203中的射频信号产生的电流。以类似的方式，第一半环路303上的第一反转点305和第二半环路304上的第二反转点306间隔开一段间隔距离，从而使得由于流过第一半环路303的电流产生的磁通和由于流过第二半环路304的电流产生的磁通不会抵消彼此的效果。
在一些实施方式中，第一半环路303和第二半环路304可以不一定是矩形的，并且可以包括形成环路的另一个几何形状，诸如正方形、圆形或椭圆形。这些形状可以包括圆角和/或笔直的侧面(如图3A和3B的实施例所示)，从而使得它们并非严格地是矩形、正方形、圆形或椭圆形，而是形成基本上符合这种形状的环路。环路的直径是横向尺寸，其不一定暗示该形状是圆形的。第一半环路303的直径和第二半环路304的直径大致等于双半环路天线203的物理长度的一半。第一半环路303和第二半环路304可以侧向放置在助听器部件100的相对侧上。第一半环路303和第二半环路304可彼此相对定位，从而使得第一半环路303的每一侧和第二半环路304的各对应侧在横向上彼此相对，并且间隔开预定的间隔距离。在一个实施方案中，预定的间隔距离至少是这样的距离，从而使得由于流过第一半环路303的电流产生的磁通和由于流过第二半环路304的电流产生的磁通不会抵消彼此的效果。
图3B展示当在双半环路天线上发送射频信号时，通过双半环路天线的电流流动。图3B包括双半环路天线203，其具有馈电点207、中点210、第一半环路303、第一半环路的第一端部区段206、第二半环路304、第二半环路的第二端部区段208、第一半环路303上的第一反转点305、第二半环路304上的第二反转点306。
图3B展示通过双半环路天线203的第一半环路303和第二半环路304的电流流动。当射频信号通过双半环路天线203的馈电点207耦合至双半环路天线203时，在双半环路天线203中产生电流流动。通过第一半环路303和第二半环路304的电流流动借助于第一半环路303和第二半环路304中的实线箭头展示。与面对第一半环路的分段的第二半环路的对应分段中的电流流动相比，第一半环路303的分段中的电流流动沿相反的方向，如图3B所示。可以将双半环路天线203上的电流分布分析为在双半环路天线203的整个物理长度上具有一半正值和一半负值的电流分布图。双半环路天线203还包括两个反转点，即，第一半环路303中的第一反转点305和第二半环路304中的第二反转点306。第一反转点305与第一半环路303的第一端部区段206相距最远或对角线交叉。类似地，第二反转点306与第二半环路304的第一端部区段207相距最远或对角线交叉。当在双半环路天线203上发送射频信号时，第一反转点305和第二反转点306对应于存在于双半环路天线203上的射频信号的一个全波长中的电流的过零点。具有最高电流幅值的双半环路天线203的天线段(对应于通过双半环路天线203发送的射频信号)是第一半环路和第二半环路的天线段209。
双半环路天线203的上述几何形状允许天线阻抗相对较小。在一个实施方案中，天线阻抗小于200Ω。此外，如上所述，双半环路天线203的辐射方向图是双半环路天线203的几何形状的直接结果。半环路天线203的辐射方向图非常类似于半波环路而不是全波天线。这样的辐射方向图是第一半环路303和第二半环路304的横向段靠近馈电点207的结果。双半环路天线203的辐射方向图中的辐射零点(radiating null)比类似的传统天线的辐射方向图更平滑。当将双半环路天线203的结构集成到助听器部件100中并佩戴在耳朵上时，双半环路天线203的辐射方向图具有重要的优点以保持双半环路天线203的高效率。
在一个实施方案中，通过将双半环路天线203的宽度为0.5mm、长度为75mm的铜轨设置到120μm聚酰亚胺衬底上，获得在自由空间中的4GHz左右的自然谐振，馈电时的低阻抗＝(26+j*30)Ω。在该实施方案中，自由空间中的双半环路天线203的辐射方向图包括多个根。辐射方向图部分地由半波环路限定，部分地由被视为折叠偶极子的双半环路天线203限定。这为双半环路天线203给出几乎各向同性的辐射方向图，其中，主瓣处于1.3dBi处并且辐射零点处于-4dBi处。
与当前使用的磁环路天线相比，根据仿真结果，双半环路天线203示出5dB的效率提高。在极性切割中，朝向背面(即，朝向用户的耳朵)可见超过6dB的增益。此外，根据模拟结果，与双耳通信情况下的其他类似听力设备相比，用户头部周围的辐射方向图表明获得更多的能量。
图4A展示双半环路天线的电路图，其中添加了调谐元件以将双半环路天线203的物理长度补偿至大致等于在双半环路天线203上发送的射频信号的波长。图4A包括射频收发器416、电容器412，402，404，406，408和410、馈电线202、馈电点207和双半环路天线203。电容器402，404(在中点处)，406，408和412展示调谐元件204(以上在图2中描述)的一个实施方案。在两个半环路之间的馈电点处并联连接的调谐元件410展示调谐元件234的一个实施方案(以上在图2中描述)。图4A展示双半环路天线203的示意性俯视图，并且还展示如上所述的双半环路天线203的物理天线长度。
在一个实施方案中，可以通过助听器部件100内部的附近的介电结构或者通过与由于佩戴听助听器部件的用户的头部而导致的负载相结合的介电结构来加载双半环路天线203。通过介电结构与用户的头部相结合来加载双半环路天线203可能导致双半环路天线203的电气天线长度的增加大于要通过双半环路天线203发送的射频信号的一个波长(λ)。因此，为了补偿双半环路天线203的电气长度，可以使用电容器402，404，406，408和412来减少双半环路天线203的电气长度以匹配最高可达要通过双半环路天线203发送的射频信号的波长(λ)。
一个或多个调谐元件(即，图4A中的电容器402，404，406，408，410和412)用于调节双半环路天线203的天线阻抗，以匹配由射频收发器416设置的阻抗频率。此外，图4A展示利用一个并联部件(电容器410)和五个串联部件(即，电容器402，404，406，408和412)调谐的双半环路天线203。在一些实施方案中，可以使用更少或更多数量的电容器来调节双半环路天线203的阻抗。
图4B展示双半环路天线的电路图，其中添加了调谐元件以将双半环路天线203的物理长度补偿至大致等于要在双半环路天线203上发送的射频信号的波长。图4B包括射频收发器416、电感器422，424(在中点处)，426，428，430和432、馈电线202、馈电点207和双半回路天线203。电感器422，424，426，428，430和432展示调谐元件204的一个实施方案(以上在图2中描述)。在两个半环路之间的馈电点处并联连接的调谐元件430展示调谐元件234的一个实施方案(以上在图2中描述)。图4B展示双半环路天线203的示意性俯视图，并且还展示双半环路天线203的物理天线长度，如上所述。
在一个实施方案中，双半环路天线203的物理长度的值小于要在双半环路天线203上发送的射频信号的波长(λ)的一半。因此，为了使双半环路天线203的电气长度大致等于要发送的射频信号的波长(λ)，可以使用电感器422，424，426，428和432以增加双半环路天线203的电气长度以匹配最高可达要通过双半环路天线203发送的射频信号的波长(λ)，如图4B所示。
一个或多个调谐元件(即，图4B中的电感器422，424，426，428和432)用于调节双半环路天线203的天线阻抗，以匹配由射频收发器416设置的阻抗。此外，图4B展示利用一个并联部件(电容器430)和五个串联部件(即，电感器422，424，426，428和432)调谐的双半环路天线203。在一些实施方案中，可以利用更少或更多数量的电感器来调节双半环路天线203的阻抗。
可以通过上述特征的各种组合来提供许多其他示例实施方式。尽管上文描述的实施方式使用特定示例和替代例，但是本领域技术人员将理解，可以使用各种附加替代例并且可以用等同物代替本文描述的元件和/或步骤，而不必背离本申请的预期范围。在不脱离本申请的预期范围的情况下，可能需要进行修改以使实施方式适应特定情况或特定需求。意图是，本申请不限于在此描述的特定示例实施方案和示例实施方式，而是权利要求被给予其最广泛的合理解释，以覆盖由此覆盖的所有新颖的和非显而易见的实施方式，无论公开的或等同的、公开的或未公开的。

Claims (27)

1.一种听力设备部件，包括：
无线通信单元；邮件
包括双半环路天线的天线，其中，所述双半环路天线包括：
限定第一半环路和第二半环路的导体和互连的调谐元件，所述第一半环路和所述第二半环路配置成以来自所述无线通信单元的无线信号串联馈电，其中，所述第一半环路和所述第二半环路包括所述双半环路天线的相应半环路；
所述第一半环路包括所述第一半环路的第一端部区段，其中，所述第一半环路的所述第一端部区段耦合至所述无线通信单元；
所述第二半环路包括所述第二半环路的第二端部区段，其中，所述第二半环路的所述第二端部区段耦合至所述无线通信单元；
所述第一半环路和所述第二半环路的各个横向段使得所述第一半环路与所述第二半环路在所述双半环路天线的中点处接合；
其中，所述双半环路天线的物理天线长度小于要通过所述双半环路天线发送或接收的所述无线信号的波长的3/4，并且其中，所述双半环路天线的电气长度大致等于要发送或接收的所述无线信号的波长。
2.根据权利要求1所述的听力设备部件，还包括馈电线，所述馈电线将所述无线通信单元连接至处于所述第一半环路的第一端部区段和所述第二半环路的第二端部区段处的馈电点。
3.根据权利要求2所述的听力设备部件，其中，所述双半环路天线的所述馈电点与所述双半环路天线的所述中点之间的距离在所述双半环路天线的中点之间的距离在所述馈电点与由一个点限定的最远点之间的距离的0至1/4的范围内，穿过所述馈电点和所述中点的轴线在所述点处与垂直于所述轴线并且与所述双半环路天线上距所述馈电点最远的点相交的平面相交。
4.根据权利要求1所述的听力设备，其中，所述双半环路天线的所述第一半环路和所述第二半环路配置成在所述横向段中具有最高的电流流动幅值。
5.根据权利要求4所述的听力设备部件，其中，所述第一反转点和所述第二反转点相距一段间隔距离定位，所述间隔距离防止由于在所述第一半环路中流动的电流而产生的磁通和由于在所述第二半环路中流动的电流而产生的磁通抵消彼此的效果。
6.根据权利要求4所述的听力设备部件，其中，所述无线通信单元是射频收发器，所述第一反转点和所述第二反转点对应于当在所述双半环路天线上发送或接收射频信号时，存在于所述双半环路天线上的射频信号的一个全波长中的电流的过零点。
7.根据权利要求1所述的听力设备部件，还包括所述双半环路天线的第一反转点和第二反转点，其中，所述第一反转点与所述第一半环路的所述第一端部区段相距最远或对角线交叉，并且所述第二反转点与所述第二半环路的所述第二端部区段相距最远或对角线交叉。
8.根据权利要求7所述的听力设备部件，还包括所述第一半环路上的第一远侧点和所述第二半环路上的第二远侧点，其中，所述第一远侧点定位在所述第一半环路的所述第一端部区段与所述第一反转点之间，并且所述第二远侧点定位在所述第二半环路的所述第二端部区段与所述第二反转点之间。
9.根据权利要求8所述的听力设备部件，其中，所述第一远侧点和所述第二远侧点定位成相距一段间隔距离，所述间隔距离防止由于在所述第一半环路中流动的电流而产生的磁通和由于在所述第二半环路中流动的电流而产生的磁通抵消彼此的效果。
10.根据权利要求1所述的听力设备部件，其中，所述一个或多个调谐元件中的一个调谐元件连接在处于所述第一半环路的所述第一端部区段和所述第二半环路的所述第二端部区段处的馈电点处并且并联连接在所述第一半环路与所述第二半环路之间。
11.根据权利要求1所述的听力设备部件，还包括处于所述听力设备部件内部并且配置成加载所述双半环路天线的介电结构，其中，大致等于要发送或接收的无线信号的波长的所述双半环路天线的电气长度至少部分地由所述介电结构的负载而引起。
12.根据权利要求11所述的听力设备部件，其中，大致等于要发送或接收的所述无线信号的波长的所述双半环路天线的电气长度配置成至少部分地由所述介电结构的负载结合用户的头部的介电负载而引起，所述听力设备部件配置成佩戴在所述用户的头部上。
13.根据权利要求1所述的听力设备部件，其中，所述一个或多个调谐元件设置所述天线阻抗，以使所述双半环路天线的电气长度匹配要发送或接收的所述无线信号的波长。
14.根据权利要求13所述的听力设备部件，还包括介电结构，所述介电结构处于所述听力设备部件内部并与所述一个或多个调谐元件配合以设置所述天线阻抗，以使双半环路天线的电气长度匹配要发送或接收的无线信号的波长。
15.根据权利要求13所述的听力设备部件，其中，所述一个或多个调谐元件中的一个调谐元件连接在所述双半环路天线的中点处。
16.根据权利要求13所述的听力设备部件，其中，所述一个或多个调谐元件还包括一个或多个电感器和/或一个或多个电容器。
17.根据权利要求13所述的听力设备部件，其中，所述调谐元件配置成在所述第一半环路与所述第二半环路之间提供大致相等的电流分布。
18.根据权利要求17所述的听力设备部件，其中，使用电容器和/或电感器作为所述第一半环路和所述第二半环路中的调谐元件来实现所述天线半环路的所述大致相等的电流分布。
19.根据权利要求1所述的听力设备部件，其中，所述双半环路天线的物理天线长度小于要通过所述双半环路天线发送或接收的无线信号的波长的一半。
20.根据权利要求1所述的听力设备部件，其中，所述双半环路天线的物理天线长度小于要通过所述双半环路天线发送或接收的无线信号的波长的1/4。
21.根据权利要求1所述的听力设备部件，其中，所述双半环路天线的物理天线长度在3cm至9cm的范围内。
22.根据权利要求1所述的听力设备部件，还包括天线基材，其中，所述双半环路天线包括所述天线基材上的导体、麦克风、电池、以及包封所述天线基材、所述麦克风、所述电池和所述无线通信单元的外壳。
23.根据权利要求1所述的听力设备部件，其中，所述第一半环路和所述第二半环路包括形状基本为矩形的环路，并且其中，第一矩形环路的直径大致等于所述双半环路天线的物理长度的一半，并且第二矩形环路的直径大致等于所述双半环路天线的物理长度的一半。
24.根据权利要求23所述的听力设备部件，其中，所述第一半环路和所述第二半环路在横向上彼此相对放置，从而使得所述第一矩形环路的每一侧和所述第二矩形环路的每个对应侧在横向上相对并且间隔开预定的间隔距离。
25.一种听力设备部件，包括：
无线通信单元；
包括双半环路天线的天线，其中，所述双半环路天线包括：
限定第一半环路和第二半环路的导体，所述第一半环路和所述第二半环路配置成以来自所述无线通信单元的无线信号串联馈电，其中，所述第一半环路和所述第二半环路包括双半环路天线的相应半环路；
所述第一半环路包括所述第一半环路的第一端部区段，其中所述第一半环路的所述第一端部区段耦合至所述无线通信单元；
所述第二半环路包括所述第二半环路的第二端部区段，其中所述第二半环路的所述第二端部区段耦合至所述无线通信单元；
所述第一半环路和所述第二半环路的各个横向段使得所述第一半环路与所述第二半环路在所述双半环路天线的中点处接合；以及
馈电线，其将所述无线通信单元连接至处于所述第一半环路的所述第一端部区段和所述第二半环路的所述第二端部区段处的馈电点，
其中，所述双半环路天线的所述馈电点与所述双半环路天线的所述中点之间的距离在所述馈电点与由一个点限定的最远点之间的距离的0到1/4的范围内，穿过所述馈电点和所述中点的轴线在所述点处与垂直于所述轴线并且与所述双半环路天线上距所述馈电点最远的点相交的平面相交。
26.一种听力设备部件，包括：麦克风，其用于接收声音并将接收到的声音转换为相应的第一音频信号；信号处理器，其用于将所述第一音频信号处理为所述第二音频信号；无线通信单元，其配置成用于无线数据通信；以及天线，其用于发射电磁场，所述天线与所述无线通信单元耦合，所述天线的总长度小于所发射的电磁场的波长的四分之三；其中，所述天线的一部分从所述部件的第一侧延伸到所述部件的第二侧；以及其中，所述天线具有中点，所述中点定位在所述天线的从所述第一侧延伸到所述第二侧的部分处。
27.根据权利要求26所述的听力设备部件，还包括从所述无线通信单元到处于所述天线的端部区段处的馈电点的馈电线，其中，所述馈电点与所述中点之间的距离在所述馈电点与由一个点限定的最远点之间的距离的0至1/4的范围内，穿过所述馈电点和所述中点的轴线在所述点处与垂直于所述轴线并且与所述双半环路天线上距所述馈电点最远的点相交的平面相交。
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