CN114520942A - 无线耳机 - Google Patents

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Abstract

一种无线耳机，无线耳机包括第一天线模块、至少一第二天线模块、射频模块、感测模块、扬声器模块以及处理模块。射频模块用以通过第一天线模块或第二天线模块接收或发送射频信号；感测模块用以感测第一天线模块的第一寄生电容的电容值并产生对应的第一感测信号，以及用以感测第二天线模块的第二寄生电容的电容值并产生对应的第二感测信号；扬声器模块用以播放音频信号；以及处理模块用以依据射频信号、第一感测信号或第二感测信号产生控制信号，以控制扬声器模块播放对应控制信号的音频信号。

Description

无线耳机
技术领域
本发明涉及一种无线耳机，尤指一种可接收用户操作指令的无线耳机。
背景技术
一般而言，TWS(True Wireless Stereo)耳机通过天线来接收来自手机等外部装置的操作指令或音频数据。以手机的使用状况为例，用户可能手持手机进行视讯并同时通话，又或者将手机收纳在口袋中并同时收听音乐。为了满足在各种状况下都能维持良好的通信质量，TWS耳机需要设置多组天线以接收来自不同方向的射频信号。
另一方面，一般用户还希望TWS耳机能有配戴侦测功能(或称入耳检测功能)及直接以手势操作的功能。然而为了这些功能而附加的组件也会占据TWS耳机内部的空间。由于TWS耳机的内部空间有限，对于现有技术而言很难同时满足上述所有需求。因此，如何能提供一种接收信号范围覆盖完整，且同时具有配戴侦测及手势操作功能的无线耳机，遂成为业界亟待解决的课题。
发明内容
为解决前述现有技术的种种问题，本发明的的一目的，即在于提供一种接收信号范围覆盖完整，且同时具有配戴侦测及手势操作功能的无线耳机。
为了达到前述目的，本发明的无线耳机包括第一天线模块、至少一第二天线模块、射频模块、感测模块、扬声器模块以及处理模块。射频模块与第一天线模块及第二天线模块耦合，射频模块用以通过第一天线模块或第二天线模块接收或发送射频信号；感测模块与第一天线模块及第二天线模块耦合，感测模块用以感测第一天线模块的第一寄生电容的电容值并产生对应的第一感测信号，以及用以感测第二天线模块的第二寄生电容的电容值并产生对应的第二感测信号；扬声器模块用以播放音频信号；以及处理模块与射频模块、感测模块及扬声器模块连接，处理模块用以依据射频信号、第一感测信号或第二感测信号产生控制信号，以控制扬声器模块播放对应控制信号的音频信号。
于本发明的一实施型态中，第一天线模块包括多个导体组件，且导体组件之间通过第一电容结构耦合。
于本发明的一实施型态中，第一电容结构为分布式电容结构或集总式电容结构。
于本发明的一实施型态中，射频模块与第一天线模块或第二天线模块通过第二电容结构耦合。
于本发明的一实施型态中，第二电容结构为分布式电容结构或集总式电容结构。
于本发明的一实施型态中，感测模块与第一天线模块或第二天线模块通过第一电感耦合。
于本发明的一实施型态中，处理模块还用以依据第一感测信号判断第一外部物体与第一天线模块的间隔距离或者是否接触。
于本发明的一实施型态中，处理模块还用以依据第二感测信号判断第二外部物体与第二天线模块的间隔距离或者是否接触。
于本发明的一实施型态中，处理模块还用以依据第一感测信号及第二感测信号判断第三外部物体与第一天线模块及第二天线模块的接触顺序。
于本发明的一实施型态中，第一天线模块或第二天线模块设置于软性电路板。
于本发明的一实施型态中，第一天线模块的天线场型方向与第二天线模块的天线场型方向不相同。
于本发明的一实施型态中，无线耳机还包括射频开关，连接于射频模块与第一天线模块及第二天线模块之间，射频开关用以依据第一天线模块及第二天线模块接收或发送的射频信号的强度，选择导通第一天线模块或第二天线模块。
于本发明的一实施型态中，无线耳机还包括存储模块，存储模块与处理模块连接，存储模块用以存储数字信息。
于本发明的一实施型态中，无线耳机还包括电源模块，电源模块与处理模块连接，电源模块用以供应射频模块、感测模块、扬声器模块及处理模块运作所需的电源。
于本发明的一实施型态中，无线耳机还包括麦克风模块，麦克风模块与处理模块连接，麦克风模块用以将外部声音信号转换为数字声音信号。
相较于习知技术，本发明的无线耳机包括第一天线模块、至少一第二天线模块及射频模块，第一天线模块及第二线模块可接收不同方向的射频信号，以确保在各种使用情况下的通信质量。本发明的无线耳机还包括感测模块，感测模块与射频模块共享第一及第二天线模块，因此可在不增加额外组件的情况下，替无线耳机提供配戴侦测及手势操作的功能。此外，本发明的无线耳机还可包括第一电容结构、第二电容结构或第一电感耦合以隔离各组件间的信号，也可包括存储模块或麦克风模块以增进无线耳机附加功能。
附图说明
图1为本发明第一实施例的无线耳机的构造示意图。
图2为本发明第二实施例的第一天线模块的构造示意图。
图3为本发明第三实施例的无线耳机的构造示意图。
图4为本发明第四实施例的无线耳机的构造示意图。
图5为本发明第五实施例的无线耳机的构造示意图。
图6为本发明第六实施例的无线耳机的功能方块示意图。
符号说明：
1 无线耳机
10 第一天线模块
100a、100b、100c 导体组件
11 第二天线模块
12 射频模块
13 感测模块
14 扬声器模块
15 处理模块
C1a、C1b 第一电容结构
C2a、C2b 第二电容结构
L1a、L1b 第一电感
40、41 软性电路板
60 存储模块
61 电源模块
62 麦克风模块
具体实施方式
以下藉由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明亦可藉由其他不同的具体实施例加以施行或应用。
须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技艺的人士的了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如「上」、「内」、「外」、「底」及「一」等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴，合先叙明。
请参阅图1，图1为本发明第一实施例的无线耳机的构造示意图。如图所示，本发明的无线耳机1包括第一天线模块10、至少一第二天线模块11、射频模块12、感测模块13、扬声器模块14以及处理模块15。
射频模块12与第一天线模块10及第二天线模块11耦合，射频模块12用以通过第一天线模块10或第二天线模块11接收或发送射频信号。第一天线模块10的天线场型方向与第二天线模块11的天线场型方向可不相同，以接收来自不同方向的射频信号，确保在各种使用情况下的通信质量。在此实施例中，无线耳机1包括一第二天线模块11，但在其他实施例中，无线耳机1可包括更多的第二天线模块11，以扩大可接收信号的覆盖范围。该射频信号为高频信号，举例而言，射频信号可以是基于Wi-Fi频段、LTE频段或5G New Radio频段标准的电磁波信号，但不以此为限。
感测模块13与第一天线模块10及第二天线模块11耦合。感测模块13用以感测第一天线模块10的第一寄生电容的电容值并产生对应的第一感测信号，以及用以感测第二天线模块11的第二寄生电容的电容值并产生对应的第二感测信号。感测模块13是依据寄生电容的电容值改变以产生对应的感测信号，该电容值的改变为一低频信号。依据感测模块13所测得的电容值可判断第一天线模块10或第二天线模块11是否被人体手部接触或接近至默认距离。
扬声器模块14用以播放音频信号。处理模块15与射频模块12、感测模块13及扬声器模块14连接，处理模块15用以依据射频信号、第一感测信号或第二感测信号产生控制信号，以控制扬声器模块14播放对应控制信号的音频信号。举例而言，射频信号可包括来自手机或其他装置的信息，如音乐、声音或操作信息。第一感测信号或第二感测信号可对应人体接触，例如手部碰触或是表示无线耳机1配戴于耳部。处理模块15可将第一感测信号或第二感测信号转换为对应的操作指令，例如放大、减小播放的音频音量或静音。处理模块15可例如是处理器芯片。
请参阅图2，图2为本发明第二实施例的第一天线模块的构造示意图。在一实施例中，第一天线模块10可包括多个导体组件100a、100b、100c，且导体组件100a、100b、100c之间通过第一电容结构C1a、C1b耦合。第一电容结构C1a、C1b可隔离导体组件100a、100b、100c之间的低频信号。更进一步来说，由于寄生电容的电容值改变为一低频信号，隔离导体组件100a、100b、100c之间的低频信号代表可分别感测导体组件100a、100b、100c个别的寄生电容的电容值改变。因此感测模块13可通过导体组件100a、100b、100c感测用户的手势变化或接触顺序，而非仅能感测用户是否接触。在其他的实施例中，第一天线模块10可包括不同数量的导体组件，例如两个或更多个。
在一实施例中，第一电容结构C1a、C1b可为分布式电容结构，举例而言，可通过将相邻的导体组件100a、100b的间距缩小且令导体组件100a的边缘形状与导体组件100b的边缘形状对应，以形成分布式的第一电容结构C1a。
在另一实施例中，第一电容结构C1a、C1b可为集总式电容结构，附加于导体组件100a、100b、100c之间。举例而言，集总式电容结构可例如是积层陶瓷电容器(Multi-layerCeramic Capacitor,MLCC)，但不以此为限。
请参阅图3，图3为本发明第三实施例的无线耳机的构造示意图。在一实施例中，射频模块12与第一天线模块10通过第二电容结构C2a耦合，以及射频模块12与第二天线模块11通过第二电容结构C2b耦合。
在一实施例中，第二电容结构C2a、C2b可为分布式电容结构或集总式电容结构。第二电容结构C2a、C2b可采用与第一电容结构C1a、C1b相同或不同的电容结构。
在一实施例中，感测模块13与第一天线模块10通过第一电感L1a耦合，以及感测模块13与第二天线模块11通过第一电感L1b耦合。由于第二电容结构C2a、C2b可隔离低频信号，而第一电感L1a、L1b可隔离高频信号，因此射频模块12与感测模块13之间不会互相干扰，可共享第一天线模块10、第二天线模块11作为辐射体，从而节省成本及组件空间。
在一实施例中，处理模块15还用以依据第一感测信号判断第一外部物体(例如人体手部)与第一天线模块10的间隔距离或者是否接触。换言的，本发明的无线耳机1具有手势操作的功能，用户可通过碰触无线耳机1输入操作指令。
在一实施例中，处理模块15还用以依据第二感测信号判断第二外部物体(例如人体耳部)与第二天线模块11的间隔距离或者是否接触。换言之，本发明的无线耳机1具有入耳检测的功能，可侦测无线耳机1是否已被用户所配戴。
请参阅图4，图4为本发明第四实施例的无线耳机的构造示意图。在一实施例中，第一天线模块10可设置于软性电路板40，本实施例中的第一天线模块10包括三个矩形导体组件，但不以此为限。第二天线模块11可设置于软性电路板41，本实施例中的第二天线模块11包括两个三角形导体组件，但不以此为限。在其他的实施例中，第一天线模块10以及第二天线模块11也可设置于同一软性电路板。
在一实施例中，处理模块15还用以依据第一感测信号及第二感测信号判断第三外部物体与第一天线模块10及第二天线模块11的接触顺序。第二天线模块11也可用于感测手势操作，举例而言，人体手部与第一天线模块10及第二天线模块11的接触顺序即代表一特定手势，例如依序触碰第一天线模块10、第二天线模块11代表第一手势，以及依序触碰第二天线模块11、第一天线模块10代表第二手势，处理模块15可依据这些手势产生对应的控制信号。
在一实施例中，第一天线模块10的天线场型方向与第二天线模块11的天线场型方向不相同。举例而言，第一天线模块10的天线场型方向可朝向下方，即对应用户将手机收纳在身上时的使用状况；以及第二天线模块11的天线场型方向可朝向前方，即对应用户将手机举至面前时的使用状况，但不以此为限。在其他的实施例中，也可针对不同的使用状况来设置第一天线模块10及第二天线模块11的天线场型方向，或设置更多的第二天线模块11。
请参阅图5，图5为本发明第五实施例的无线耳机的构造示意图。在一实施例中，无线耳机1还可包括射频开关50，连接于射频模块12与第一天线模块10及第二天线模块11之间。射频开关50用以依据第一天线模块10及第二天线模块11接收或发送的射频信号的强度，选择导通第一天线模块10或第二天线模块11。举例而言，当第一天线模块10所接收到的射频信号强度较大时，射频开关50选择导通第一天线模块10与射频模块12之间的电路，以维持较佳的通信质量。
请参阅图6，图6为本发明第六实施例的无线耳机的功能方块示意图。在一实施例中，无线耳机1还可包括存储模块60，存储模块60与处理模块15连接，存储模块60用以存储数字信息。存储模块60可例如为存储芯片，但不以此为限。
在一实施例中，无线耳机1还可包括电源模块61，电源模块61与处理模块15连接，电源模块61用以供应射频模块12、感测模块13、扬声器模块14及处理模块15及其他模块运作所需的电源。电源模块61可例如为锂电池，但不以此为限。
在一实施例中，无线耳机1还可包括麦克风模块62，麦克风模块62与处理模块15连接，麦克风模块62用以将外部声音信号转换为数字声音信号。
综上所述，本发明的无线耳机包括第一天线模块、至少一第二天线模块及射频模块，第一天线模块及第二线模块可接收不同方向的射频信号，以确保在各种使用情况下的通信质量。本发明的无线耳机还包括感测模块，感测模块与射频模块共享第一及第二天线模块，因此可在不增加额外组件的情况下，替无线耳机提供配戴侦测及手势操作的功能。此外，本发明的无线耳机还可包括第一电容结构、第二电容结构或第一电感耦合以隔离各组件间的信号，也可包括存储模块或麦克风模块以增进无线耳机附加功能。
藉由以上较佳具体实施例的描述，本领域具有通常知识者当可更加清楚本发明的特征与精神，惟上述实施例仅为说明本发明的原理及其功效，而非用以限制本发明。因此，任何对上述实施例进行的修改及变化仍不脱离本发明的精神，且本发明的权利范围应如权利要求书所列。

Claims (15)

1.一种无线耳机，其特征在于，所述无线耳机包括：
第一天线模块；
至少一第二天线模块；
射频模块，与该第一天线模块及该第二天线模块耦合，该射频模块用以通过该第一天线模块或该第二天线模块接收或发送射频信号；
感测模块，与该第一天线模块及该第二天线模块耦合，该感测模块用以感测该第一天线模块的第一寄生电容的电容值并产生对应的第一感测信号，以及用以感测该第二天线模块的第二寄生电容的电容值并产生对应的第二感测信号；
扬声器模块，用以播放音频信号；以及
处理模块，与该射频模块、该感测模块及该扬声器模块连接，该处理模块用以依据该射频信号、该第一感测信号或该第二感测信号产生控制信号，以控制该扬声器模块播放对应该控制信号的该音频信号。
2.如权利要求1所述的无线耳机，其特征在于，该第一天线模块包括多个导体组件，且该导体组件之间通过第一电容结构耦合。
3.如权利要求2所述的无线耳机，其特征在于，该第一电容结构为分布式电容结构或集总式电容结构。
4.如权利要求1所述的无线耳机，其特征在于，该射频模块与该第一天线模块或该第二天线模块通过第二电容结构耦合。
5.如权利要求4所述的无线耳机，其特征在于，该第二电容结构为分布式电容结构或集总式电容结构。
6.如权利要求1所述的无线耳机，其特征在于，该感测模块与该第一天线模块或该第二天线模块通过第一电感耦合。
7.如权利要求1所述的无线耳机，其特征在于，该处理模块还用以依据该第一感测信号判断第一外部物体与该第一天线模块的间隔距离或者是否接触。
8.如权利要求1所述的无线耳机，其特征在于，该处理模块还用以依据该第二感测信号判断第二外部物体与该第二天线模块的间隔距离或者是否接触。
9.如权利要求1所述的无线耳机，其特征在于，该处理模块还用以依据该第一感测信号及该第二感测信号判断第三外部物体与该第一天线模块及该第二天线模块的接触顺序。
10.如权利要求1所述的无线耳机，其特征在于，该第一天线模块或该第二天线模块设置于软性电路板。
11.如权利要求1所述的无线耳机，其特征在于，该第一天线模块的天线场型方向与该第二天线模块的天线场型方向不相同。
12.如权利要求1所述的无线耳机，其特征在于，所述无线耳机还包括：
射频开关，连接于该射频模块与该第一天线模块及该第二天线模块之间，该射频开关用以依据该第一天线模块及该第二天线模块接收或发送的该射频信号的强度，选择导通该第一天线模块或该第二天线模块。
13.如权利要求1所述的无线耳机，其特征在于，所述无线耳机还包括：
存储模块，与该处理模块连接，该存储模块用以存储数字信息。
14.如权利要求1所述的无线耳机，其特征在于，所述无线耳机还包括：
电源模块，与该处理模块连接，该电源模块用以供应该射频模块、该感测模块、该扬声器模块及该处理模块运作所需的电源。
15.如权利要求1所述的无线耳机，其特征在于，所述无线耳机还包括：
麦克风模块，与该处理模块连接，该麦克风模块用以将外部声音信号转换为数字声音信号。
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