CN1612411A - 天线器件 - Google Patents

Abstract

这里公开了一种天线器件，该天线器件与用于从耳机听筒中发出声音的耳机集成在一起，并通过连接器与无线设备相连，以通过多根耳机信号线传输从无线设备施加到连接器的音频信号。天线元件位于耳机听筒与耳机信号线的中间位置之间，所述耳机信号线用于将音频信号从连接器传输到耳机听筒。分支器被安放在该中间位置处，用于防止多根耳机信号线的每一根上的高频信号从中通过，并让音频信号通过，以提取由天线元件接收到的信号。同轴线通过其拥有的芯线，将由天线元件接收并且由分支器提取的信号传输到连接器。

Description

天线器件

技术领域

本发明涉及用于小型无线设备的天线器件，更具体地说，涉及一种包含在与小型无线设备相连的耳机中的天线器件。

背景技术

在小型无线设备领域中，很重要的一点就是提高便携性，这可以通过减少设备的尺寸及重量来实现。

便携FM无线电装置可以和包含有天线的耳机一起使用。因为不需要另外提供天线，所以使用具有内置天线的耳机有助于提高FM无线电装置的便携性。

在与便携FM无线电装置一起使用的天线内置式耳机中，从耳机插孔开始的整个耳机的线缆被用作天线。与诸如便携FM无线电装置之类的小型无线设备一起使用的耳机一般有一到两米长的线缆。因此，包含在耳机中的天线在例如VHF波段(大约10到1米量级的波长)的长波频段中可以容易地达到期望的阻抗和增益。

在某些情形中，耳机可以与移动电话一起使用，如在JP-04-200047-A中所公开的，其中这样的耳机包含了天线。在JP-04-200047-A中所述的移动电话具有安放在头部单元中的天线，从而使得当使用该耳机时，用户能够将移动电话放置在任意地方。另外，在JP-04-200047-A中所述的移动电话在头部单元中具有两根天线，使得可以通过开关来选择其中的一根天线，以通过连接线与移动电话连接。这种切换是想通过选择具有较高场强的天线来获得足够的场强。

然而，上述传统的相关技术导致了下述问题。

便携FM无线电装置可以与耳机一起使用，耳机的线缆可能被部分地绕起来，或者被部分地放置在口袋里。这样使用会导致包含在耳机中的天线阻抗和增益发生变化，有可能不能充分地表现出天线的效果。

另一方面，在JP-04-200047-A中描述的移动电话中，安放在头部单元中的天线中的一根通过开关及连接线被连接到移动电话上。根据高频特性，从头部单元中的天线到连接线的整体看上去是连续的，并起到天线的作用。因此，如果天线与绕起的连接线一起使用，或者在使用中被放置于口袋或包中，那么天线将会经历阻抗变动和特性降级。

发明内容

本发明的目的是通过最小化天线的阻抗和增益的变化，提供当使用耳机时能够表现出令人满意的天线特性的天线器件。

为了实现上述目的，本发明的天线器件与用于从耳机听筒发出声音的耳机集成在一起，并且通过连接器与无线电装置相连，以通过多根耳机信号线来传输从无线电装置施加到连接器的音频信号。该天线器件包括天线元件、分支器和同轴线。

天线元件位于耳机听筒与耳机信号线的中间位置之间，所述耳机信号线用于将音频信号从连接器传输到耳机听筒。分支器被安放在所述中间位置处，用于防止多根耳机信号线的每一根上的高频信号从中通过，而让音频信号通过，用以提取由所述天线元件接收到的信号。同轴线通过其拥有的芯线，将由天线元件接收并且由分支器提取的信号传输到连接器。

参考图示了本发明多个例子的附图，从以下描述中将会清楚本发明的上述及其他目的、特点和优点。

附图说明

图1是图示了根据本发明第一实施例的天线器件的图；

图2是图示了其中在连接器与分支器之间使用双线缆作为耳机线缆的例子的图；

图3是图示了根据本发明第二实施例的天线器件的图；

图4是图示了根据本发明第三实施例的天线器件的图；

图5是图示了根据本发明第四实施例的天线器件的图；

图6是图示了根据本发明第五实施例的天线器件的图；

图7是图示了根据本发明第六实施例的天线器件的图。

具体实施方式

将参考附图详细描述本发明的第一实施例。

图1是图示了根据第一实施例的天线器件的图。本实施例的天线器件与被连接到小型无线设备的耳机集成在一起。

参考图1，该天线器件包括：耳机线缆10、连接器11、分支器12、耳机信号线对15和耳机听筒13。连接器11通过耳机线缆10连接到分支器12。分支器12通过耳机信号线对15连接到耳机听筒13。

耳机线缆10包括：由屏蔽线14a及芯线14b组成的同轴线14；由耳机音频线19b及耳机GND线19a组成的耳机信号线对19；以及包覆同轴线14及耳机信号线对19的单个护套。连接器11包括天线接头16a、天线GND接头16b、耳机接头17a以及耳机GND接头17b。耳机信号线对15包括耳机音频线15b和耳机GND线15a。分支器12有高频分离器18。

在连接器11中，天线接头16a被连接到芯线14b；天线GND接头16b被连接到屏蔽线14a；耳机接头17b被连接到耳机音频线19b；耳机GND接头17a被连接到耳机GND线19a。

在分支器12中，芯线14b被连接到耳机音频线15b。屏蔽线14a朝向分支器12开放。此外，耳机音频线15b通过高频分离器18被连接到耳机音频线19b。耳机GND线15a也通过高频分离器18被连接到耳机GND线19a。

高频分离器18具有串联在耳机音频线15b与耳机音频线19b之间的电感器18b；以及串联在耳机GND线15a与耳机GND线19a之间的电感器18a。电感器18a、18b的电感值被确定为在音频信号的频率范围内足够低，而在由天线器件接收到的高频信号的频率范围内足够高。

被插入到小型无线设备的耳机(该耳机也起到天线的作用)插孔(没有示出)中的连接器11将音频信号从小型无线设备传输到耳机信号线对19，并且将由天线器件接收到的高频信号传输到小型无线设备。具有扬声器的耳机听筒13被戴在小型无线电装置用户的耳朵上，并且根据对其施加的音频信号发出声音。

从小型无线设备施加到耳机接头17b与耳机GND接头17a之间的音频信号，通过耳机信号线对19、高频分离器18以及耳机信号线对15，到达耳机听筒13。因为音频信号具有低频率，所以它通过了高频分离器18。随着音频信号到达耳机听筒13，从耳机听筒13发出了声音。

另一方面，分支器12与耳机听筒13之间的耳机音频线15b起到天线元件的作用。由该天线元件接收到的信号被传输通过同轴线14，并从天线接头16a提供给小型无线设备。应当注意，当同轴线14非常接近耳机信号线对19时，它们之间会发生电容耦合。然而，在本实施例中，因为在耳机音频线19b和耳机GND线19a中全都插入了电感器18a、18b，所以由于耳机线缆10中的电容耦合而在耳机信号线对19上产生的高频信号被高频分离器18阻塞，并被防止流入到耳机听筒13。

如上所述，本实施例的天线器件使用耳机音频线15b作为天线元件，通过同轴线14，将由该天线元件接收到的信号从分支器12传输到连接器11，并且由分支器12的高频分离器18去除由于同轴线14与耳机音频线19b及耳机GND线19a之间的电容耦合而产生的高频噪声。结果，在使用耳机通信期间，只会通过耳机听筒13附近的永远不会被绕起来或被放在口袋中，因而几乎没有阻抗波动和增益降低的耳机音频线15b来接收无线电波。同样，因为高频分离器18去除了同轴线14与耳机音频线19b及耳机GND线19a之间的电容耦合对音频信号的影响，所以可以从耳机听筒13中产生高质量的声音。

除了上面图示的结构，耳机音频线19b及耳机GND线19a可以与芯线14b一起穿过屏蔽线14a。然而，考虑到阻抗匹配及降低的增益，耳机音频线19b和耳机GND线19a优选地在屏蔽线14a外穿过。

同样，虽然前述实施例已经图示了用单个护套包覆同轴线14和耳机信号线对19的耳机线缆10，但是也可以用其他结构的线缆替代所图示的线缆。图2是图示了在连接器11与分支器12之间用双线缆作为耳机线缆10的示例图。参考图2，由双线缆实现的耳机线缆10具有每个都包覆有单独的护套并且连结在一起的同轴线14和耳机信号线对19。

接下来描述本发明的第二实施例。

图3是图示了根据第二实施例的天线器件的图。这一实施例的天线器件与第一实施例的不同在于天线器件与立体声耳机集成在一起。

参考图3，天线器件包括耳机线缆20、连接器21、分支器22、耳机信号线对25A、25B，以及耳机听筒23A、23B。连接器21通过耳机线缆20连接到分支器22。分支器22通过耳机信号线对25A连接到耳机听筒23A，而分支器22通过耳机信号线对25B连接到耳机听筒23B。

耳机线缆20包括：由屏蔽线24a及芯线24b组成的同轴线24；由耳机L-ch音频线29a、耳机R-ch音频线29b及耳机GND线29c组成的耳机信号线29；以及包覆同轴线24和耳机信号线29两者的单个护套。L-ch表示立体声的左声道，而R-ch表示其右声道。L-ch和R-ch共享耳机GND线29c。连接器21包括天线接头26a、天线GND接头26b、耳机L-ch接头27a、耳机R-ch接头27b以及耳机GND接头27c。耳机信号线对25A包括耳机L-ch音频线25a和耳机L-ch GND线25b。耳机信号线对25B包括耳机R-ch音频线25c及耳机R-ch GND线25d。分支器22有高频分离器28。

在连接器21中，天线接头26a被连接到芯线24b；天线GND接头26b被连接到屏蔽线24a；耳机L-ch接头27a被连接到耳机L-ch音频线29a；耳机R-ch接头27b被连接到耳机R-ch音频线29b；并且耳机GND接头27c被连接到耳机GND音频线29c。

在分支器22中，芯线24b被连接到耳机L-ch音频线25a及耳机R-ch音频线25c。屏蔽线24a朝向分支器线22开放。并且，耳机L-ch音频线25a通过高频分离器28被连接到耳机L-ch音频线29a。耳机R-ch音频线25c通过高频分离器28被连接到耳机R-ch音频线29b。连接在一起的耳机L-ch GND线25b和耳机R-ch GND线25d通过高频分离器28被连接到耳机GND线29c。

高频分离器28具有：串联在耳机L-ch音频线25a与耳机L-ch音频线29a之间的电感器28a；串联在耳机R-ch音频线25c与耳机R-ch音频线29b之间的电感器28b；以及串联在耳机L-ch GND线25b同耳机R-chGND线25d的接合点与耳机GND线29c之间的电感器28c。电感器28a、28b、28c的电感值被确定为使得阻抗值在音频信号的频率范围内足够低，而在由天线器件接收到的高频信号的频率范围内足够高。

被插入到小型无线设备的耳机(该耳机也起到天线的作用)插孔(没有示出)中的连接器21将L-ch音频信号从小型无线设备传输到耳机L-ch音频信号线29a；将R-ch音频信号传输到耳机R-ch音频线29b；并将由天线接收到的高频信号从同轴线24传输到小型无线设备。各自具有扬声器的耳机听筒23A、23B被戴在小型无线电装置用户的相应的耳朵上，并且根据施加在其上的L-ch音频信号和Rch音频信号的每一个发出声音。

从小型无线设备施加到耳机L-ch接头27a与耳机GND接头27c之间的L-ch音频信号，通过耳机L-ch音频线29a、高频分离器28以及耳机信号线对25A到达耳机听筒23A。同样地，从小型无线设备施加到耳机R-ch接头27b与耳机GND接头27c之间的R-ch音频信号，通过耳机R-ch音频线29b、高频分离器28以及耳机信号线对25B到达耳机听筒23B。因为L-ch及R-ch音频信号具有低频率，所以它们通过了高频分离器28。随着音频信号到达耳机听筒23A、23B，从耳机听筒23A、23B发出了声音。

另一方面，分支器22与耳机听筒23A之间的耳机L-ch音频线25a、以及分支器线22与耳机听筒23B之间的耳机R-ch音频线25c都起到天线元件的作用。因此，第二实施例的天线器件可以获得比第一实施例的天线器件更长的天线元件，从而提供更加令人满意的天线特性。

由天线元件接收到的信号被传输通过同轴线24，然后从天线接头26a提供给小型无线设备。应当注意，当同轴线24非常接近耳机信号线对29时，它们之间就会产生电容耦合。然而，因为电感器28a～28c被插入在所有耳机L-ch、R-ch音频线及耳机GND线中，所以由于耳机线缆20中的电容耦合而在耳机信号线29上产生的高频信号被高频分离器28阻塞，并被防止流入到耳机听筒23A、23B。

如上所述，第二实施例的天线器件可以获得更长的天线元件，因此除了提供与第一实施例给出的优点相似的优点外，还提供了更加令人满意的天线特性。

接下来描述本发明的第三实施例。

第三实施例的天线器件与第二实施例的相似之处在于天线器件与立体声耳机集成在一起。但是，第三实施例与第二实施例的不同之处在于在分支器22与耳机听筒23A、23B之间使用同轴线，并且同轴线的屏蔽线起到天线元件的作用。这样，在分支器22与耳机听筒23A、23B之间可以将L-ch音频信号及R-ch音频信号与由天线元件接收到的信号分离开。

图4是图示了根据第三实施例的天线器件的图。在图4中所图示的第三实施例的天线器件中，下面的描述将集中于与第二实施例的天线器件的区别。分支器22通过同轴线连接到耳机听筒23A，该同轴线具有穿过耳机L-ch屏蔽线31a的耳机L-ch音频线25a和耳机L-ch GND线25b。同样地，分支器22通过同轴线连接到耳机听筒23B，该同轴线具有穿过耳机R-ch屏蔽线31b的耳机R-ch音频线25c和耳机R-ch GND线25d。在分支器22中，芯线24b被连接到耳机L-ch屏蔽线31a和耳机R-ch屏蔽线31b。耳机L-ch屏蔽线31a朝向耳机听筒23A开放，耳机R-ch屏蔽线31b同样朝向耳机听筒23B开放。图4的其他部分与图3相同。

因此，根据第三实施例的天线器件，因为在分支器22与耳机听筒23A、23B之间，音频信号与由天线元件接收到的信号被分离开，所以除了提供与第二实施例给出的优点相似的优点外，天线器件还可以进一步减少向音频信号引入噪声的可能。

接下来描述本发明的第四实施例。

第四实施例的天线器件也类似于第二实施例和第三实施例，类似之处在于天线器件与立体声耳机集成在一起。但是，第四实施例与第二实施例的不同之处在于在分支器与耳机听筒之间的GND线起到天线元件的作用，并且在分支器中设置集总常数匹配电路(lumped-constant matchingcircuit)，用于在天线元件和连接器与分支器间的芯线之间实现阻抗匹配。用这种配置，可以防止由于在分支器中的阻抗不匹配导致的增益下降。

图5图示了根据第四实施例的天线器件。在图5中所图示的第四实施例的天线器件中，描述将集中于与在图3中所图示的第二实施例的天线器件的区别。除了高频分离器28之外，分支器41还具有预定的集总常数匹配电路42。在分支器41中，连接器21与分支器41之间的同轴线24的芯线24b通过匹配电路42被连接到起天线作用的耳机L-ch GND线25b及耳机R-ch GND线25d。

这样，根据第四实施例的天线器件，因为利用匹配电路42可以在同轴线24的芯线24b与天线元件之间实现阻抗匹配，所以除了提供与由第二实施例给出的优点相似的优点外，天线器件还可以防止由阻抗不匹配导致的增益下降。

现在描述本发明的第五实施例。

第五实施例的天线器件也类似于第二实施例到第四实施例，类似之处在于天线器件与立体声耳机集成在一起，并且还与第四实施例类似的是：在分支器与耳机听筒之间的GND线起到天线元件的作用。但是，第五实施例与第四实施例的不同之处在于用分布常数短线电路(distributed-constant stub circuit)在连接器与分支器间的芯线和天线元件之间实现阻抗匹配。第五实施例与第四实施例相同的是：要防止由阻抗不匹配导致的增益下降。

图6是图示了根据第五实施例的天线器件的图。在图6中所图示的第五实施例的天线器件中，描述将集中于与第四实施例的天线器件的区别。短线电路52与同轴线24及耳机信号线29一起包覆有护套，并且被包含在耳机线缆50中。分支器51具有可将同轴线24连接到短线电路52而不是匹配电路的布线结构。

相应地，第五实施例的天线器件可以提供与第四实施例相似的工作优点。

接下来描述本发明的第六实施例。

第六实施例的天线器件与第二实施例到第五实施例也相似的是：天线器件与立体声耳机集成在一起，并且和第四实施例和第五实施例也相似的是：在分支器与耳机听筒之间的GND线起到天线元件的作用。

图7是图示了根据第六实施例的天线器件的图。不同于第四实施例和第五实施例，本实施例中在连接器21与分支器61之间设置了中继器62。中继器62仅仅让耳机信号线29上的L-ch音频信号和R-ch音频信号通过。但是，中继器62具有匹配调节器63，该匹配调节器位于被连接到连接器21与中继器62之间的同轴线24A和被连接到中继器62与分支器61之间的同轴线24B之间。

匹配调节器63利用预定的集总常数在连接器21与分支器61之间实现阻抗匹配。所述集总常数被确定为以下值：从连接器21的角度看，在考虑了分支器61中的阻抗特性后，该值令人满意地调整了阻抗特性。

尽管使用特定的术语描述了本发明的优选实施例，但是这些描述的目的仅仅是为了说明，并且应当理解，可以做出多种改变及变化而不会脱离所附权利要求的精神和范围。

Claims (9)

1.一种与用于从耳机听筒中发出声音的耳机集成在一起的天线器件，所述天线器件通过连接器与无线设备相连，以通过多根耳机信号线传输从所述无线设备施加到所述连接器的音频信号，所述天线器件包括：

位于所述耳机听筒与耳机信号线的中间位置之间的天线元件，所述耳机信号线用于将所述音频信号从所述连接器传输到所述耳机听筒；

安放在所述中间位置处的分支器，用于防止所述多根耳机信号线的每一根上的高频信号从中通过，并让所述音频信号从中通过，用以提取由所述天线元件接收到的信号；和

同轴线，用于通过所述同轴线拥有的芯线，将由所述天线元件接收并且由所述分支器提取的所述信号传输到所述连接器。

2.根据权利要求1所述的天线器件，其中：

所述耳机是立体声耳机，包括一对从所述分支器向前延伸的左耳机信号线和右耳机信号线，以及一对左耳机听筒和右耳机听筒，所述天线元件形成于所述分支器与所述两个耳机听筒之间。

3.根据权利要求1所述的天线器件，其中：

所述耳机是立体声耳机，包括一对从所述分支器向前延伸的左耳机信号线和右耳机信号线，以及一对左耳机听筒和右耳机听筒，所述天线元件形成于其间具有所述分支器的所述两个耳机听筒之间。

4.根据权利要求1所述的天线器件，其中，在所述分支器与所述耳机听筒之间的耳机信号线中的一根起到所述天线元件的作用。

5.根据权利要求1所述的天线器件，其中，所述分支器通过同轴线与所述耳机听筒相连，所述同轴线包括起到所述天线元件作用的屏蔽线，以及作为芯线穿过所述屏蔽线的所述耳机信号线。

6.根据权利要求1所述的天线器件，其中，所述分支器包括匹配电路，所述匹配电路利用预定的集总常数，在所述天线元件与所述同轴线之间实现阻抗匹配。

7.根据权利要求1所述的天线器件，还包括短线电路，所述短线电路利用预定的分布常数，在所述天线元件与所述同轴线之间实现阻抗匹配。

8.根据权利要求1所述的天线器件，还包括匹配调节器，用于在所述同轴线的中途实现阻抗匹配。

9.根据权利要求1所述的天线器件，其中，所述耳机信号线和所述同轴线在所述连接器与所述分支器之间被单独的护套包覆。

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