CN117135553A - 具有多馈天线装置的听力设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种听力设备(2)、特别是听力辅助设备，其具有多馈天线装置(20)，所述多馈天线装置具有至少两个天线分支(22a，22b)，其中，每一个天线分支(22a，22b)与线路(24a，24b)连接，其中，所述线路(24a，24b)在接线点(26)处彼此连接，并且经由滤波器(30)和第一匹配网络(32)引导到收发器电路(34)，以及其中，每一个天线分支(22a，22b)与第二匹配网络(36a，36b)相关联，以进行相移以及匹配。

Description

具有多馈天线装置的听力设备

技术领域

本发明涉及一种具有多馈天线装置的听力设备，多馈天线装置具有至少两个天线分支。此外，本发明涉及一种对应的用于听力设备的多馈天线装置。

背景技术

听力辅助设备是特别是用于供应听障者或者听力受损人士的便携式听力设备。为了满足众多个性化的需求，提供不同结构形式的听力辅助设备、例如耳后式听力设备(HdO)和具有外部听筒的听力设备(RIC:receiver in the canal(接收器在耳道中))以及耳内式听力设备(IdO，ITE)、例如还有外耳听力设备或者耳道听力设备(CIC:Completely-In-Channel(完全在耳道中)，IIC:Invisible-In-The-Channel(在耳道中不可见))。这些示例性地列举的听力设备佩戴在听力辅助设备用户的外耳上或者耳道中。此外，在市场上也可以获得骨传导助听器、可植入或者振动触觉助听器。在此，以机械方式或者以电方式刺激受损的听力。

这种听力设备原则上具有输入转换器、放大器和输出转换器作为主要(听力设备)部件。输入转换器通常是声电转换器、例如麦克风。输出转换器通常作为电声转换器、例如作为微型扬声器(听筒)或者作为机电转换器、例如骨传导听筒来实现。放大器通常集成在信号处理装置中。能量供应通常通过电池或者可充电电池来进行。

此外，这种听力设备例如具有电磁接收器、例如作为RF天线的天线装置，借助其，听力设备可以通过信号技术例如与操作元件(遥控器)和/或与其它听力设备耦合。通常出于空间原因，使用同一天线装置来发送和接收数据。

听力设备优选特别是以节省空间并且紧凑的方式来实施，从而其能够以在视觉上尽可能不引人注目的方式由听力设备用户佩戴。由此，制造越来越小的听力设备，该听力设备具有越来越高的佩戴舒适性，因此使用者在佩戴在耳朵上或者耳朵中时几乎感知不到。然而，由于由此减小的结构空间，在这种听力设备中安置和/或安装用于进行无线信号传输的传统的天线元件越来越难。

例如，所谓的Styletto听力设备具有特别小并且细长的形状因数，其也称为“SLIM-RIC”(Slim Receiver-In-Canal纤细的接收器在耳道中听力设备)。现在，在这种听力设备中，例如使用电池上方的可用结构空间来铺设HF天线线路(HF:Hochfrequenz(高频))。为了进一步减小形状因数的大小，一种可能性在于，设计(HF)天线装置，使得将电子部件或者ASIC(专用集成电路)中的一些铺设在天线装置所在的结构空间中。

传统上，HdO和(SLIM)RIC听力设备中的天线装置借助印刷电路板(电路板，电路载体，英语：Printed Circuit Board，PCB)来实施。在此，天线装置例如作为MBGA(MainboardGround Antenna，主板接地天线)或者MBDA(Mainboard PCB Dedicated Antenna，主板PCB专用天线)来实施。在MBGA天线设计中，使用主板电路板作为天线的一部分。在此，电路板或者印刷电路板具有(天线)激励槽，其中，为了将延伸通过天线激励槽的所有导体迹线解耦，需要附加的电感。在MBDA设计中，天线线路或者天线臂布置在专门的印刷电路板区域上，其中，在天线区域中需要一定的接地距离。不仅MBGA、而且MBDA都是传统上被实施为具有单个天线馈电装置的天线装置(单馈天线装置)。

天线馈电装置(英语：Antenna Feed)或者天线馈电系统这里以及下面特别是应当理解为将发送器(Transmitter)或接收器(Receiver)或者收发器(Transceiver)与天线连接并且使这两个设备兼容的电缆或者导体以及其它相关设备。例如，收发器在发出信号时产生交变电流，借助天线馈电装置将该交变电流馈入天线或者天线臂中，天线或者天线臂将电流的功率转换为无线电波。对应地，进入的无线电波在天线中激励微小的交变电流，其中，馈电系统将该电流转发到收发器，收发器对信号进行处理。

MBGA和MBDA天线设计的天线性能在很大程度上取决于印刷电路板设计，例如印刷电路板的长度、印刷电路板的折叠(曲折、弯曲)或者天线激励/馈电的位置。此外，这两种天线设计对环境比较敏感。例如，包围主电路板的各种机械材料(例如金属线、电池、…)影响这种天线装置的发送或者接收性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，给出一种特别合适的听力设备。特别是，要给出一种具有特别合适的天线设计的听力设备，其在空间结构紧凑的形状因数下也保证可靠的信号传输。此外，本发明要解决的技术问题是，给出一种特别合适的多馈天线装置。

根据本发明，在听力设备方面，上述技术问题利用本发明的特征来解决，并且在多馈天线装置方面，上述技术问题利用本发明的特征来解决。有利的设计方案和扩展方案是下面的描述的主题。关于听力设备列举的优点和设计方案同样也可以转用于多馈天线装置，反之亦然。

根据本发明，实现一种用于听力设备的多馈天线设计。多馈天线装置(Multi-Feeds-Antennenvorrichtung)在这里以及下面应当理解为具有多个天线分支(天线臂)以及对应的多个天线馈电装置或者馈电点(英语：Feed point)的天线装置。特别是，天线装置在此具有至少两个天线分支以及至少两个相关联的天线馈电装置。

听力设备优选被实施为听力辅助设备，并且特别是用于供应听力受损的用户(听力设备用户)。在此，听力设备被构造为用于记录环境中的声音信号并且向听力设备用户输出。为此，听力设备具有至少一个输入转换器、特别是声电转换器、例如麦克风。输入转换器在听力设备运行时记录环境中的声音信号(噪声、音调、语音等)，并且相应地将其转换为电输入信号。在此，输入信号例如被实施为是多通道的。换句话说，将声学信号转换为多通道输入信号。也就是说，输入信号优选具有多个频率通道、特别是至少两个、优选至少20个、特别优选至少40个、例如48个(频率通道)，其相应地覆盖听力设备的频率范围的相关联的频带。例如，在此，0kHz和24kHz之间的频率范围被划分为48个通道，从而产生具有48个通道的输入信号。

此外，听力设备具有输出转换器、特别是电声转换器、例如听筒。通过在信号处理装置中对输入信号或者各个频率通道或信号通道进行修改(例如放大、滤波、衰减)，由电(多通道)输入信号产生电(多通道)输出信号。

听力设备例如被实施为HdO听力设备(BTE听力设备)或IdO听力设备(ITE听力设备)或者RIC听力设备、特别是SLIMRIC听力设备。

根据本发明，听力设备具有多馈天线装置，用于与其它听力设备或者外部操作和显示设备(例如智能电话)进行无线通信和/或信号连接。在此，多馈天线装置优选被实施为用于2402MHz(兆赫)和2480MHz之间的范围内的蓝牙天线频率。

在此，根据本发明的多馈天线装置具有天线或者天线元件，天线或者天线元件具有至少两个天线分支。线路(导体迹线)、特别是高频(HF)或者射频(RF)线路与每一个天线分支连接。也就是说，听力设备的天线和RF线路被划分为至少两个部分。这些线路与共同的接线点彼此连接。换句话说，这些线路在接线点组合成一个线路。该线路经由滤波器和第一匹配网络(matching network)引导到收发器电路。

在此，下面也称为收发器的收发器电路例如被实施为集成电路、特别是RFIC(radio frequency integrated circuit，射频集成电路)。

在此，第一匹配网络被设置为用于以及适合用于并且被配置为用于在滤波器和收发器或者RFIC之间进行匹配或者调谐(matching tune)。

在此，每一个天线分支与用于进行相移(phase shift)的第二匹配网络相关联。也就是说，第二匹配网络被设置并且被配置为用于，当信号运行通过相应的第二匹配网络时，使得通过的信号产生相移，也就是说，改变信号的相位。在此，第二匹配网络形成相应的天线分支的馈电点或者天线馈电装置。

在此，第二匹配网络特别是被设置并且被配置为用于调谐或者调整天线分支的相移和S参数、特别是S11参数。在此，S参数特别是应当理解为电气系统中的接头(或者端子)之间的输入-输出关系，其中，S11参数给出天线反射多少功率，因此也已知为反射系数。优选借助第二匹配网络调整S11参数，使得S11参数在给定的(天线)频率下尽可能小。因此，利用第二匹配网络调整第二天线分支的相位，因此优化天线装置的功率。

为了调谐或者调整S参数，第二匹配网络例如具有电感器和电容器。为了产生相移，第二匹配网络例如具有电容、电感线圈、芯片组、二极管、巴伦(Balun)和微带线路(micro strip)作为构件或者部件。优选第二匹配网络特别是具有电感器和电容器，从而同时进行匹配和相移。

由此，实现具有特别合适的多馈天线装置的特别合适的听力设备。使用多馈天线设计使得听力设备或者其形状因数能够进一步变小或者小型化。此外，由于使用第二天线网络，不需要附加的移相器。此外，与传统的偶极天线不同，例如不需要巴伦。

天线元件或者天线分支例如可以通过听力设备的主电路板、FPC天线(FPC:Flexible Printed Circuit(柔性印刷电路))、金属冲压天线(metal stamping antenna)、芯片天线、陶瓷天线等形成。

在一个有利的扩展方案中，多馈天线装置布置在印刷电路板装置上。在此，印刷电路板装置包括至少一个印刷电路板(电路板)。在此，优选使用听力设备的主板电路板作为用于进行无线通信或者信号连接的辐射器或者天线。由此使得能够有效地利用听力设备的主电路板或者主板电路板，而不影响多馈天线装置的性能。此外，因此不需要用于向多馈天线装置供电的附加的安装工作，因为听力设备的电池单元总归要与印刷电路板连接。

在一个优选的设计方案中，印刷电路板装置具有两个天线区段和一个电路区段，其中，天线区段形成天线分支，并且其中，收发器电路和滤波器以及第一匹配网络布置在电路区段上。第二匹配网络例如布置在电路区段上或者布置在相应的天线区段上。

天线区段例如实施为MBGA天线设计。例如，将听力设备的整个主板电路板划分为三个部分(两个天线区段和一个电路区段)。

在传统的天线设计中，在连续的金属上制造天线元件，其中，在安装到听力设备中时，必须为天线元件提供对应的结构空间。由于结构空间有限，因此天线性能降低。在具有多通道馈电的天线设计中，将天线元件划分为两个或者三个更小的天线元件。因此，灵活地并且可以有效地利用听力设备中的有限的结构空间。因此，与传统的天线设计相比，多馈天线装置具有改善的RF天线性能。

在一个可以想到的实施方案中，用于天线分支的馈电点相应地布置在电路区段和天线区段之间。

在一个合适的构造中，天线区段以在空间上与电路区段间隔开的方式布置。因此，天线区段和电路区段特别是实施为分离的单独的电路板或者印刷电路板。由此，可以更好或者更简单地利用听力设备中的结构空间。

附图说明

下面，根据附图详细说明本发明的实施例。其中：

图1以示意图示出了听力设备，

图2以示意图示出了多馈天线装置，

图3以透视图示出了听力设备，

图4以透视图示出了第一实施方式中的多馈天线装置，

图5以透视图示出了第二实施方式中的多馈天线装置，以及

图6以透视图示出了第三实施方式中的多馈天线装置。

彼此对应的部分和参量在所有附图中总是设置有相同的附图标记。

具体实施方式

图1以示意性的简化图示示出了便携式听力设备2的基本结构。在此，听力设备2示例性地被设计为(SLIM-)RIC听力辅助设备。

如在图1中示意性地示出的，听力设备2包括具有细长或者紧凑的形状因数的设备壳体4。也称为(声电)输入转换器6的一个或多个麦克风安装在设备壳体4中。利用输入转换器6记录听力设备2的环境中的声音或者声学信号，并且转换为多通道的电输入信号8。在此，优选输入信号8具有多个频率通道、例如特别是0kHz和28kHz之间的频率范围内的48个通道。

同样集成在设备壳体4中的信号处理装置10对输入信号8进行处理。将信号处理单元10的输出信号12传输到壳体外部的输出转换器14，输出转换器14例如实施为扬声器或者听筒并且输出声学信号。输出转换器14例如布置在可以插入听力设备用户的耳道中的圆顶或者耳塞(Otoplastik)16中。

听力设备2的能量供应、特别是信号处理装置10的能量供应通过同样集成在设备壳体4中的电池(电池单元)18来进行。设备壳体4具有充电接口19(图3)，用于对电池18充电。

此外，听力设备2具有多馈天线装置20，多馈天线装置20例如适合并且被配置为用于ISM频带中的无线2.4GHz蓝牙信号传输。例如可以经由多馈天线装置20实现与未详细示出的操作和显示设备、特别是与智能电话的无线信号连接。

下面，根据图2的示意性的简化图示详细说明多馈天线装置20的结构。

在此，多馈天线装置20具有天线或者天线元件，天线或者天线元件具有至少两个天线分支22a、22b。线路(导体迹线)24a、24b连接到每一个天线分支22a、22b，线路(导体迹线)24a、24b在共同的接线点26处彼此连接成一个线路28。线路28经由滤波器30和匹配网络32引导到收发器电路34。收发器电路34例如实施为RFIC。

每一个天线分支22a、22b与匹配网络36a、36b相关联，以进行相移(phaseshift)。在此，匹配网络36a、36b连接在接线点26和相应的天线分支22a、22b之间。在此，匹配网络36a、36b形成相应的天线分支22a、22b的馈电点或者天线馈电装置。

利用匹配网络36a、36b调整两个天线分支22a、22b的相位，并且优化多馈天线装置20的性能。在此，匹配网络36a、36b特别是被设置并且配置为用于调谐或者调整天线分支22a、22b的相移和S参数、特别是S11参数。

下面，根据图3和图4详细说明多馈天线装置20的第一实施例。

图3示出了具有以透明的方式示出的设备壳体4的听力设备2的透视图。在此，信号处理装置10具有印刷电路板装置，该印刷电路板装置以结构空间紧凑的方式将电池18包围在设备壳体4内部。

在此，信号处理装置10具有主板电路板作为印刷电路板装置38，多馈天线装置20布置在印刷电路板装置38上。在此，印刷电路板装置38具有三个在空间上分离的部分或者区段40、42a、42b。下面也称为电路区段40的印刷电路板装置38的部分具有滤波器30和匹配网络32以及收发器电路34。下面也称为天线区段42a、42b的印刷电路板装置38的部分根据MBGA天线设计分别形成天线分支22a、22b中的一个。在此，匹配网络36a、36b分别布置在电路区段40和天线区段42a、42b之间的过渡区域中。

听力设备2例如实施为具有两个单设备的双耳听力设备，其中，第二天线装置44分别布置在设备壳体4中，用于在单设备之间进行信号连接，其也称为耳与耳或者耳朵与耳朵(e2e)通信。在此，天线装置44特别是作为磁感应天线(MI天线)来实现。

特别是如在图3中可以看到的，通过多馈天线装置20的由几个部分构成的结构，实现结构空间特别高效的天线设计。在此，天线区段42a布置在输入转换器6和输出转换器14的区域中，其中，电路区段40沿着电池18延伸。天线区段42b逐段地包围电池18和天线装置44。

在图5和图6中示出了多馈天线装置20的第二和第三实施方式。在这些实施中，天线分支22a或者天线区段42a不是作为MGBA，而是作为另一个印刷电路板分支形成。在此，图5和图6的实施的不同之处仅在于馈电点的布置或者匹配网络36a的布置。

所请求保护的发明不局限于前面描述的实施例。相反，本领域技术人员也可以在所公开的权利要求的范围内由此推导出本发明的其它变形方案，而不脱离所请求保护的发明的主题。此外，特别是结合不同的实施例描述的所公开的权利要求的范围内的所有单个特征也可以以其它方式组合，而不脱离所请求保护的发明的主题。

附图标记列表

2 听力设备

4 设备壳体

6 输入转换器

8 输入信号

10 信号处理装置

12 输出信号

14 输出转换器

16 耳塞

18 电池

19 充电接口

20 多馈天线装置

22a,22b 天线分支

24a,24b 线路

26 接线点

28 线路

30 滤波器

32 匹配网络

34 收发器电路

36a,36b 匹配网络

38 印刷电路板装置

40 电路区段

42a,42b 印刷电路板区段

44 天线装置

Claims (6)

1.一种听力设备(2)、特别是听力辅助设备，其具有多馈天线装置(20)，所述多馈天线装置具有至少两个天线分支(22a，22b)，

-其中，每一个天线分支(22a，22b)与线路(24a，24b)连接，

-其中，所述线路(24a，24b)在接线点(26)处彼此连接，并且经由滤波器(30)和第一匹配网络(32)引导到收发器电路(34)，以及

-其中，每一个天线分支(22a，22b)与第二匹配网络(36a，36b)相关联，以进行相移以及匹配。

2.根据权利要求1所述的听力设备(2)，

其特征在于，

所述多馈天线装置(20)布置在印刷电路板装置(38)上。

3.根据权利要求1或2所述的听力设备(2)，

其特征在于，

所述印刷电路板装置(38)具有两个天线区段(42a，42b)和一个电路区段(40)，并且所述天线区段(42a，42b)形成所述天线分支(22a，22b)。

4.根据权利要求3所述的听力设备(2)，

其特征在于，

在所述电路区段(40)和所述天线区段(42a，42b)之间分别布置有匹配网络(36a，36b)。

5.根据权利要求3或4所述的听力设备(2)，

其特征在于，

所述天线区段(42a，42b)以在空间上与所述电路区段(40)间隔开的方式布置。

6.一种多馈天线装置(20)，用于根据权利要求1至5中任一项所述的听力设备(2)，所述多馈天线装置具有至少两个天线分支(22a，22b)，

-其中，每一个天线分支(22a，22b)与线路(24a，24b)连接，

-其中，所述线路(24a，24b)在接线点(26)处彼此连接，并且经由滤波器(30)和第一匹配网络(32)引导到收发器电路(34)，以及

-其中，每一个天线分支(22a，22b)与第二匹配网络(36a，36b)相关联，以进行相移以及匹配。