EP3579336A1 - Antenne sowie gerät mit einer solchen antenne - Google Patents

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EP3579336A1
EP3579336A1 EP19178913.0A EP19178913A EP3579336A1 EP 3579336 A1 EP3579336 A1 EP 3579336A1 EP 19178913 A EP19178913 A EP 19178913A EP 3579336 A1 EP3579336 A1 EP 3579336A1
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antenna
coil
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winding layer
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Peter Nikles
Sebastian Südekum
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Sivantos Pte Ltd
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Sivantos Pte Ltd
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    • H04R2225/51—Aspects of antennas or their circuitry in or for hearing aids

Definitions

  • the invention relates to an antenna for inductive information and / or energy transmission with a film-like antenna base body having a central coil core portion which carries a coil.
  • the invention further relates to a device, in particular a hearing aid, with such an antenna.
  • the hearing aid is preferably a hearing aid.
  • a hearing aid as an auxiliary instrument.
  • the sound or a sound signal of the environment is detected via an electromechanical sound transducer, which converts the sound or the sound signal into an electrical signal (audio signal).
  • the electrical signal is processed by means of an amplifier circuit and converted by means of another electromechanical transducer into an amplified sound signal, which is introduced into the ear canal of the person.
  • hearing aid there are different versions of hearing aid known.
  • Another embodiment of a hearing aid is an "in-the-ear device” in which the hearing aid itself is inserted into the ear canal.
  • the auditory canal is at least partially closed, so that with the exception of the sound signal generated by the hearing aid no further sound or only strongly muffled sound can penetrate into the ear canal.
  • a hearing aid system is used with two such hearing aids, each ear is associated with one of the two hearing aids.
  • An information transmission between the two hearing aids is carried out wirelessly by means of an antenna.
  • attenuation of the transmitted information due to the person's head increases with increasing frequency. Due to this, in particular an inductive information transmission, for example, with a frequency between 1 kHz and 300 MHz is used.
  • an antenna in particular a hearing aid, disclosed for radio communication.
  • This comprises a coil core extending along a longitudinal direction, which carries a number of turns, and a first screen made of a ferrimagnetic and / or ferromagnetic material, which is angled toward the longitudinal direction of the coil core, on a front face of the coil core.
  • a second planar screen which is angled away from the longitudinal direction of the coil core, is arranged on the end face facing away from the first screen.
  • such an inductive information transmission antenna generates a magnetic field with a magnetic dipole moment. This is fixed with respect to the antenna in a (transmit) spatial direction.
  • the receiver For the strongest possible inductive coupling and thus for the best possible transmission quality between the antenna and a receiver, in particular an antenna or a coil of a second hearing aid or accessory, the receiver must have a corresponding orientation (orientation) with respect to the direction of the transmitter.
  • a (receiving) surface of the receiver for generating an induction is oriented perpendicular to the direction of the transmitting device.
  • the hearing aid can be rotated relative to the accessory, for example due to rotation of the head.
  • the receiver which is typically arranged rigidly in or on the accessory, also moved or rotated. Consequently, the magnetic field generated by the antenna and in particular its magnetic dipole moment is rotated relative to the receiver, so that an inductive coupling and accordingly the information transmission compared to the optimum position of the receiver with respect to the spatial direction of the magnetic dipole is comparatively reduced or even substantially zero ,
  • this problem also occurs in other devices, such as a sensor (sensor), a body-worn computer system (wearable computer, wearables), a component of a body-worn sensor or actuator system (body area network) or in hearing aids, such as a headset or a headset.
  • a second antenna may be used, wherein the transmission space direction of the second antenna is oriented at an angle to the transmission space direction of the first antenna.
  • the second antenna in the device is preferably arranged at a distance from the first antenna and oriented in such a way that mutual interference is prevented.
  • a second antenna requires additional space, which is why a relatively complex or even for the intended use of the device not applicable structure is necessary.
  • the invention has for its object to provide an antenna which allows a comparatively reliable inductive coupling with a receiver even with different spatial orientations. Furthermore, a device with such an antenna is to be specified, as well as a method for operating such an antenna.
  • this object is achieved by the features of claim 1.
  • this object is achieved by the features of claim 7 and in terms of the device, this object is achieved by the features of claim 8.
  • the antenna is suitable, in particular provided and / or adapted to be used in an inductive information and / or energy transmission.
  • the antenna is for example a component of a hearing device, in particular a hearing aid.
  • the antenna has a foil-like, preferably contiguous, antenna base body with a central coil core section and outer antenna sections arranged opposite one another on both sides of the middle coil core section.
  • the middle coil core section carries a first coil (main coil).
  • the outer antenna sections are flat.
  • each of the outer antenna sections has an edge-side coil core section adjoining the middle coil core section and carrying a second coil (secondary coil).
  • the first and the second coils have different numbers of turns.
  • the outer antenna sections are angled relative to the middle coil core section.
  • the first coil and the two second coils are oriented in different spatial directions, in other words, the coil axes of the first and the second two coils are angled to each other.
  • an angle between the central coil core section and the respective outer antenna section is between 80 ° and 130 °, or in particular between 85 ° and 110 °.
  • the edge-side coil core sections are oriented perpendicular to the middle coil core section to form a U-shape.
  • the outer antenna sections each form a U-leg of the U-shape and the middle coil core section the U-connection leg of the U-shape.
  • the U-connection leg extend in a longitudinal direction and the U-legs in a transverse direction.
  • the foil-like two outer antenna sections extend in two mutually parallel and spaced planes.
  • An information transmission here means, in particular, a transmission of a signal or a transmission of data, such as, for example, setting data or data which comprise information about sound detected by means of the hearing aid or a signal signal processed sound signal.
  • the energy received in the energy transmission is preferably provided for charging an energy store, in particular a battery.
  • a foil-like object is to be understood in this case as having an expansion in a spatial direction which is comparatively small in comparison to its expansion in a plane oriented perpendicular to this spatial direction.
  • the antenna main body is flat.
  • the two-dimensional pages are each referred to as broadside.
  • Those broad sides of the middle coil core section and of the two outer antenna sections which face the two outer antenna sections or the middle coil core section are also referred to below as the inner side of the respective section, the other broad sides as outer sides.
  • the area encompassed at least partially by means of the antenna base body forms an inner area.
  • the antenna base body is a film or formed by means of a film.
  • a thickness of the film that is to say its extent perpendicular to the broad side, is between 25 ⁇ m and 700 ⁇ m, in particular between 70 ⁇ m and 300 ⁇ m, preferably between 100 ⁇ m and 250 ⁇ m.
  • the antenna body is preferably bendable or foldable. Consequently, the antenna base can be angled from a planar shape by bending the two outer antenna sections.
  • the first coil and each of the second coils are advantageously independently switchable (activatable), i. supplied with electric current with a corresponding current direction.
  • the first and second coils are expediently connected to a current or voltage source.
  • the first coil, one of the second coils individually or a combination of these coils can thus be connected in each case with a predetermined current direction.
  • the first and the two second coils may be switched simultaneously, with the current direction selected such that the magnetic fields generated by the coils are constructively superimposed, i.
  • the north pole of the magnetic field generated by the first coil is adjacent to the south pole of the magnetic field generated by a second coil and the south pole of the magnetic field generated by the first coil is adjacent to the north pole of the magnetic field generated by another second coil. So the coils are traversed by the current in the same sense.
  • the antenna acts in the manner of a ferrite rod antenna with a comparatively large end face, wherein the generated magnetic dipole moment is oriented substantially perpendicular to the outer antenna sections.
  • the two second coils are switched in a second mode.
  • the generated magnetic dipole moment is then not tilted perpendicular to the outer antenna sections, but at an angle to the normal of the outer antenna sections.
  • the direction of the transmitter space or the orientation of the magnetic dipole moment generated by means of the antenna is not fixed with respect to the antenna (rigidly), but spatially differently oriented depending on the switching of the coils.
  • a radiation characteristic of the antenna is adjustable and adjusted depending on the switching of the coils.
  • the magnetic field generated by the antenna is rotated.
  • the receiver is, for example, a coil
  • the first coil and second coil are energized in such a way that the magnetic dipole moment generated by the antenna runs as parallel as possible to a coil axis or as perpendicular as possible to a receiving surface of the receiver.
  • the antenna is inductively (magnetically) inductively coupled to a receiver due to the magnetic dipole moment generated thereby, the receiver being in particular a second antenna or a coil.
  • the receiver is in particular an accessory such as a remote control or, in particular, worn on the body, relay station.
  • the strength of the magnetic inductive coupling changes.
  • the orientation of the transmission space direction by means of a change of the circuit (drive), in other words by means of a change in the current intensity and / or the current direction Change coils.
  • the transmission space direction is preferably adapted according to the changed spatial orientation of the receiver. For example, in a coil-shaped receiver, the magnetic dipole moment is aligned parallel to the coil axis of the receiver.
  • the magnetic dipole moment can not be set completely in accordance with the receiver, for example with a relatively strong rotation of the receiver with respect to the antenna, in particular 90 ° with respect to the antenna, it is possible due to the change in the spatial orientation of the magnetic dipole moment that a comparatively large proportion of the magnetic dipole moment contributes to the magnetic coupling.
  • the magnetic inductive coupling can be and is adjusted such that a sufficient information transfer is realized.
  • the apparatus having the receiver, in particular the accessory, or alternatively a device having the antenna, in particular the hearing aid has an evaluation unit (signal processing unit) which can be evaluated by means of a suitable algorithm, such as a channel estimation algorithm or the so-called BER evaluation (Bit -Error rate evaluation) determines the strength of the inductive coupling, so that, depending on the result of the determination, the switching or control of the coils is optionally changed for a sufficient transmission quality between the antenna and the receiver.
  • a suitable algorithm such as a channel estimation algorithm or the so-called BER evaluation (Bit -Error rate evaluation) determines the strength of the inductive coupling, so that, depending on the result of the determination, the switching or control of the coils is optionally changed for a sufficient transmission quality between the antenna and the receiver.
  • each of the two outer antenna sections on a particular circular segment-like flange portion adjoins the free end side, that is to say at the end side opposite the middle coil core section and / or facing away from the peripheral coil core section.
  • the outer antenna section is extended starting from the free end side of its edge-side coil core section, in particular a circular segment, with the peripheral coil core section and the flange section extending in a common plane.
  • the outer antenna section is at a circle segment Extension mushroom-shaped.
  • extension is rectangular, T-shaped, circular or ring-shaped.
  • the antenna has a, preferably one-piece, foil-like shielding. This is respectively arranged on the side of the two outer antenna sections facing the middle coil core section and on the side of the middle coil core section facing the outer antenna sections.
  • the shield is arranged on the respective inner side of the outer antenna sections and the middle coil core section.
  • the shield is greater than or equal to the antenna base body and covers it.
  • the shield has an extent in each case parallel to the outer antenna sections or to the middle coil core section, which is greater than or equal to the extent of the outer antenna section or of the middle coil core section.
  • the shield has an electrical conductivity greater than 10 6 S / m.
  • the shield has a (magnetic) permeability ⁇ r ⁇ 1000, in particular ⁇ r ⁇ 100, preferably ⁇ r ⁇ 2.
  • the shield is thus formed from a diamagnetic (0 ⁇ r ⁇ 1) or paramagnetic ( ⁇ r > 1) material, in particular copper, or contains diamagnetic or paramagnetic material.
  • the thickness of the shield is chosen such that a penetration of the shield is avoided by the magnetic field generated by the antenna.
  • the shield has a thickness between 0.25 and 1.5 times the penetration depth of the magnetic field for the shield material.
  • the permeability of the antenna base is greater than the permeability of the shield, and the electrical conductivity of the material of the shield is suitably greater than the electrical conductivity of the shield Antenna base body.
  • the magnetic field does not penetrate into the shielding, but is forced out of it, in particular due to a current induced in the surface of the shield according to Lentz's rule and a corresponding countermagnetic field.
  • the magnetic field is forced into the antenna base body and thus essentially runs there. Due to the shield so spreading the magnetic field lines is avoided in the interior. Due to this, an effective permeability of the antenna main body as well as the sensitivity of the antenna are advantageously increased.
  • the sensitivity and the quality of the antenna can be adapted to the requirements arising from the design, in particular its extent, of the antenna base body in relation to the shielding.
  • reduced outer antenna sections improve the quality of the antenna with advantageously only slightly reduced sensitivity.
  • the magnetic field lines are deflected away from the inner region or penetration of the magnetic field lines into the inner region is avoided.
  • outer antenna sections smaller than the shield it is understood that a projection of the outer antenna sections onto the shield is completely covered by the latter.
  • the spatial orientations of the magnetic dipole moment produced by means of the antenna can be realized by means of a corresponding circuit or control of the coils, depending on the configuration of the antenna, in particular the angle between the central coil core section and the respective outer antenna section, the shape of the flange sections and the shape of the shielding , If typical or comparatively frequently occurring rotations are provided or expected during operation between the antenna and the receiver, the antenna is preferably arranged in a device supporting it, for example a hearing aid, such that rotations are detected by means of a corresponding change in the magnetic dipole moment Considering the design of the antenna and thus the realizable spatial orientations - can be compensated as possible and will be, so the inductive coupling is as strong as possible or remains.
  • rotations of a person's head typically occur more frequently and / or at a greater angle than an inclination of the head.
  • the antenna is then preferably arranged in a hearing aid so that the best possible (strong) inductive coupling between the antenna of the hearing aid and the receiver of an accessory in such rotations by a corresponding adjustment of the spatial orientation of the magnetic dipole moment for these rotations is possible.
  • the first coil and / or the second coil are wound by means of a winding machine around the unfolded antenna base body formed from a foldable film and the coils, for example by means of bonding, connected to corresponding electrical connections.
  • the shield formed as a copper foil is then arranged on the antenna base body and the antenna base body and copper foil are folded.
  • the antenna base body is formed by means of a rigid and already angled ferrite core.
  • the first coil is applied by means of the winding machine.
  • the second coils are pre-wound and then attached to the marginal coil core sections. If the outer antenna sections have flange sections, they are designed such that the second coils can be plugged onto the peripheral coil core sections via them.
  • the antenna base body is integrated into the circuit board.
  • the shield is glued in the course of the production of the antenna on that side of the circuit board, which is intended to be facing the interior.
  • the shield and the antenna base body are integrated in a preferably flexible printed circuit board.
  • a first winding layer and a second winding layer are arranged on opposite broad sides of the antenna base body.
  • the antenna main body, the first winding layer, and the second winding layer are stacked one above the other.
  • the antenna base body and the winding layers form particular layers of the circuit board.
  • the layers are glued or laminated onto a substrate or to one of the layers.
  • each have a number of interconnects, by means of which the turns of the first coil and the windings of the second coil are formed.
  • the conductor tracks run essentially perpendicular to the longitudinal direction or to the transverse direction.
  • the conductor tracks of the two winding layers are electrically connected to one another by means of plated-through holes (vias), which extend in a suitable manner perpendicular to the broad side of the antenna base body, to form the corresponding coil.
  • the printed conductors are introduced into the corresponding winding layer by means of etching or by means of a lithography process.
  • the shielding is expediently formed by means of a copper layer of the printed circuit board and arranged on the side of the antenna base body facing the inner region and on the broadside of the first winding layer facing away from the antenna base body.
  • the antenna base body and / or the winding layers are applied, for example, by means of lamination or alternatively by means of coating.
  • the antenna base body and / or the winding layers are applied to one of the layers or on a carrier structure.
  • the winding layers are formed only in the region of the middle coil core section and the peripheral coil core sections.
  • the winding layers completely cover the antenna base, i. over the entire area of the antenna base body.
  • the printed circuit board has, for example, a (thickness) extension perpendicular to its broad side between 75 ⁇ m and 850 ⁇ m, in particular between 120 ⁇ m and 450 ⁇ m, preferably between 150 ⁇ m and 400 ⁇ m.
  • the antenna base body integrated into the printed circuit board has, for example, as set out above a thickness of between 25 ⁇ m and 700 ⁇ m, in particular between 70 ⁇ m and 300 ⁇ m, preferably between 100 and 250 ⁇ m.
  • an essentially field-free region is formed, in particular centrally, on the insides of the shield arranged on the outer antenna sections.
  • an electrical or electronic device component of a device having the antenna can be connected here.
  • the electronic device component is a charging electronics in the form of a charging chip, a radio system chip and / or connections for an energy store.
  • the electronic device component is preferably arranged centrally on the inner side facing printed circuit board side (surface) of a portion of the circuit board, in which the outer antenna sections are integrated.
  • the electronic device component is positioned substantially field-free and is not disturbed or only to a small extent due to the magnetic fields.
  • an electronic device component does not interfere with a signal-to-noise ratio of the antenna during operation, or only to a comparatively small degree, i. the antenna and the electronic device component have a comparatively low crosstalk.
  • the electronic device component is also easy and inexpensive to apply to the circuit board, for example by reflow soldering.
  • the antenna has a third winding layer and a fourth winding layer, which are arranged on the antenna base facing away from the broad side of the first winding layer or on the antenna base body facing away from broad side of the second winding layer.
  • the third winding layer is expediently arranged between the first winding layer and the shield.
  • the third winding layer and the fourth winding layer comprise conductor tracks.
  • the third coil is another first coil or a second coil.
  • three third coils are formed in an analogous manner, which are arranged concentrically with respect to the first coil and the two second coils.
  • the coils are preferably independently switchable or controllable. In this way, with a corresponding circuit (energization, control) of the coils, the transmission space direction of the antenna can be set and adjusted more precisely.
  • the third coil is galvanically connected to the corresponding first coil or to the corresponding second coil to form a single winding.
  • one or more further first coils are carried by the central coil core section, wherein the further first coils are arranged side by side in the longitudinal direction or in the coil longitudinal direction.
  • one or more further second coils are carried by one or both edge-side coil core sections, wherein the further second coils are arranged next to one another in the transverse direction or in the coil longitudinal direction.
  • the coils are in this case also independently switchable, so that with a corresponding circuit of the coil, the direction of the transmitter space of the antenna can be set more precisely and is also.
  • a (electrical) contacting of the coils in the course of production is comparatively simple.
  • no additional working step for contacting is necessary, but is already taken into account in the design (layout) of the printed circuit board. Due to this, the contacting of the coils also requires no solder pad, so that advantageously a space requirement is reduced.
  • the circuit board has further winding layers for forming a further coil concentrically arranged with respect to the first coil and to the third coil or to the second coil and to the third coil.
  • the integrated antenna base body in the course of assembly or production is angled (folded). Furthermore, in the integration of the shield and the antenna base body In a particularly flexible circuit board, the antenna advantageously comparatively stable and can therefore be mounted with relatively little effort in a device.
  • the shield is integrated into the printed circuit board.
  • the printed circuit board is then expediently arranged on the side of the antenna base body facing the inner region and of the coils.
  • a device has an antenna in one of the variants set out above.
  • the antenna is used for wireless inductive information and / or energy transmission, wherein the antenna has a first coil, which is wound around a middle coil core section of a sheet-like antenna base body, and second coils which are at an angle, in particular at 90 ° to the first coil, are each wound around a peripheral coil core portion of the film-like antenna base body.
  • the device is, for example, a sensor (sensor) such as a blood pressure monitor, a blood sugar or a heart rate monitor or a computer system (wearable computer, wearables) carried on the body or a component of a sensor or actuator system worn on the body (body area sensor). network).
  • the device is a hearing aid, such as a headset or a headset, preferably, the device is a hearing aid.
  • the hearing aid may be, for example, a receiver-in-the-canal hearing aid (RIC), an in-the-ear (in-the-ear) hearing aid, and an in-the-canal hearing aid (ITC).
  • a complete-incanal hearing aid or a behind-the-ear (BTE) hearing aid that is worn behind an auricle.
  • the hearing aid may be part of a (binaural) hearing aid device system, wherein each ear of a person is associated with such a hearing aid each.
  • the device in particular the hearing aid can be an accessory, such as a remote control or a person-portable relay station, assigned to the inductive information and / or energy transmission with the device is at least temporarily inductively coupled.
  • the accessory for example, also has an antenna in the variants set out above.
  • the outer antenna sections extend over further areas of the device, for example also over the entire device. Due to the film-like design of the antenna space-saving and cost is increased thereby, whereby a bandwidth and the quality and sensitivity of the antenna can be adapted to the operational requirements.
  • the antenna surrounds a device component at least in sections.
  • the device component is disposed in the interior of the antenna.
  • the outer antenna sections in particular their flange sections are adapted, for example, to a shape of the device component.
  • the flange portion is not flat, but bent.
  • the flange portion has a recess, for example for contacting the device component.
  • the device component is in particular an energy store such as a battery, in particular a lithium-ion accumulator, which serves to supply energy to the hearing aid.
  • the antenna is used for inductive energy transmission, so that in a certain operating mode of the device by means of the antenna, a wireless (wireless) charging of the energy storage device of the device is possible.
  • the device component substantially parallel and mutually spaced end faces (end faces) and a peripheral region, which by means of a circumferential, to the end faces of the device component vertical lateral surface is formed.
  • the outer antenna sections are respectively arranged on the end faces of the device component, and the middle coil core section covers the outer surface of the device component.
  • the outer antenna sections cover the end face of the respective end face at least partially, preferably at least half the end face.
  • the shield completely covers the end faces of the device component.
  • the outer antenna sections are shaped according to the surface, for example also curved. Consequently, the antenna is particularly space-saving arranged on the device component.
  • the shielding Due to the shielding, propagation of the magnetic field lines from the side of the outer antenna elements facing the device component to the device component is avoided. In this case, eddy current losses are caused by an operational magnetic alternating field at most and only slightly in the shield. As a result, eddy current losses and caused by this heating in device component are particularly advantageously avoided, thereby preventing damage to the hearing aid component and their life are increased.
  • the device component is made of a material having a comparatively high electrical conductivity, for example of copper, or is surrounded by this material, the magnetic field generated by the antenna is due to a Lentz'schen induced induced current in the surface of the device component and a concomitant magnetic field forced out of this surface, so that no shielding between the antenna base body and the device component is necessary.
  • the device component is at least partially surrounded by a sleeve-like jacket.
  • the shroud has an extension in the longitudinal direction, which is at most equal to the Extension of the peripheral area of the device component is.
  • the jacket shield is arranged in particular centrally between the outer antenna sections and not necessarily (electrically) closed.
  • the jacket is preferably a part of the shield, but not necessarily connected to this (galvanic). Due to the jacket shield penetration of the magnetic field lines is avoided in the device component, so that eddy current losses are caused at most and only slightly in the shroud.
  • Two devices 2 are shown, which are designed as identical hearing aids 2a of a (binaural) hearing aid system 4.
  • the two hearing aids 2a are provided and arranged to be worn behind one ear of a user (wearer, person). In other words, it is in each case behind-the-ear hearing aids (BTE hearing aid), which has a sound tube, not shown, which is inserted into the ear of the user.
  • BTE hearing aid behind-the-ear hearing aids
  • the respective hearing aid device 2a comprises a housing 6 made, for example, of a plastic. Within the housing 6, a microphone 8 with two electromechanical sound transducers 10 is arranged.
  • the two electromechanical sound transducers 10 are signal-coupled to a signal processing unit 12, which comprises an amplifier circuit.
  • the signal processing unit 12 has electrical and / or electronic (active and / or passive) components and circuit elements.
  • a loudspeaker 14 is signal-coupled to the signal processing unit 12, by means of which the electrical signals of the sound transducer 10 processed by the signal processing unit 12 are output again as sound signals. These sound signals are conducted by means of the sound tube not shown in the ear of a user of the hearing aid system 2.
  • each hearing aid 2a further comprises an antenna 18, by means of which an inductive information transfer 20th between the two hearing aids 2a is possible.
  • the antenna 18 thereby partially surrounds the energy store 16.
  • the inductive information transmission 20 between the two hearing aids 2a serves the exchange of data. Due to the exchange of data, for example, it enables improved directional beamforming (beamforming).
  • accessory 22 is shown, which is for example a remote control or a relay station, which is for example worn by the user.
  • This accessory 22 has a receiver 23, with which a further, indicated by the dot-dashed arrows inductive information transmission 20 with the two antennas 18 of the two hearing aids 2a is realized.
  • the inductive information transmission 20 is used to exchange data between the other device 22 and the hearing aids 2a.
  • the antenna 18 is used for inductive and wireless energy transmission, from a charger not shown to the hearing aid 2a, so that in a certain operating mode by means of the antenna 18 charging the rechargeable energy storage 16 of the hearing aid 2a is possible. In other words, energy is transmitted inductively by means of the antenna 18, which energy is used to charge the energy store 16.
  • the devices 2 are a sensor (sensor) such as a blood pressure, a blood sugar or a heart rate monitor or a worn on the computer system (Wearable computer, wearables) or a component of a worn on the body sensor or actuator system ( Body Area Network).
  • sensors 2 have an antenna 18 for inductive information and possibly for inductive energy transfer.
  • the FIGS. 2a to 2c show the antenna 18 of the device 2.
  • the antenna 18 has a film-like, formed from a soft magnetic ferrite antenna base body 24.
  • the antenna base body 24 comprises a central coil core section 26 which carries a first coil 28.
  • the middle coil core section 26, and thus a coil axis of the first coil 28 extends along a longitudinal direction L.
  • an outer antenna section 30 is arranged to form a U-shape of the antenna base body 24.
  • the two outer antenna sections 30 are oriented perpendicular to the longitudinal direction L.
  • the two outer antenna sections 30 extend in a direction perpendicular to the longitudinal direction L perpendicular transverse direction Q.
  • the two outer antenna sections 30 of the antenna base body 24 each have an edge-side coil core region 32, which adjoins the middle coil core section 26.
  • the peripheral coil core sections 32 each carry a second coil 34 whose coil axis is oriented in the transverse direction Q.
  • the two outer antenna sections 30 each have a flat flange section 36, which is located on the free end side, ie on the middle coil core section 26 opposite and facing away Front side of the peripheral coil core portion 32 adjacent.
  • the outer antenna section 30 is extended semicircularly starting from the free end side of the corresponding edge-side coil core section 32, the peripheral coil core section 32 and the flange section 36 extending in a common plane oriented perpendicular to the longitudinal direction L.
  • the two outer antenna sections 30 are of identical construction and mirror-symmetrical with each other, their plane of symmetry being perpendicular to the longitudinal direction L.
  • the two outer antenna sections 30 are not identical or symmetrical.
  • the flange sections 36 are adapted to a shape of the device component 16, or the flange sections have, for example, a recess for contacting the device component 16.
  • the first coil 28 and the two second coils 34 are each electrically contacted with an electronics, not shown, or alternatively with a power source, not shown. At most, the first coil 28 and the two second coils 34 are independently switchable, so acted upon with a predetermined current (controllable).
  • a device component 38 of the device 2 is arranged, which here is the energy accumulator 16 of the device 2 designed as a battery.
  • the energy store 16 has a shape that corresponds to two coaxially mounted cylinders arranged on top of one another whose cylinder axes extend in the longitudinal direction L.
  • the opposite and spaced flat surfaces of the cylinder form parallel end faces 40 of the energy store 16.
  • the lateral surfaces of the two cylinders form a peripheral region 42 of the energy store 16.
  • the end faces 40 extend in a plane perpendicular to the longitudinal direction L, so that they are parallel to the outer antenna sections 30 are oriented.
  • the outer antenna sections 30 are arranged on opposite end faces 40 of the energy store and the middle coil core section 26 overlaps the peripheral region 42 of the energy storage 16 designed as a device component 38th
  • a film-like shield 44 is arranged between the Antennengrundköper 24, so the middle coil core portion 26 and the outer antenna portion 30, and the device component 38.
  • the shield 44 is thus arranged on the middle coil core section 26 facing side of the two outer antenna sections 30 and on the outer antenna sections 30 facing side of the middle coil core section 26.
  • the region of the shielding 44 arranged on the middle coil core section 26 or the region which is arranged between the middle coil core section 26 and the energy storage 16 will be referred to below as the middle shielding section 46.
  • the two regions of the shield 44 which are arranged on the outer antenna sections 30 are referred to as outer shield sections 48.
  • the foil-like shield 44 has a conductivity of more than 10 6 S / m and is formed of or comprises diamagnetic material. According to the embodiment of the Fig. 2 the shield 44 is formed by means of a copper foil.
  • the shield 44 is larger than the antenna base body 24 and covers it.
  • the middle shield portion 46 has an extension in a plane parallel to the center coil core portion 26 which is larger than the extension of the coil core portion 26.
  • the outer shield portions 48 have an extension in a plane parallel to the outer antenna portions 30, which is larger than the extent of the outer antenna sections 30. The two outer shield sections 48 completely cover the end faces 40 (end faces) of the energy accumulator 16.
  • the device 2 Due to the arrangement of the antenna 18 directly on the energy storage 16 or on the device component 38 and by arranging the shield 44 between the antenna base body of the antenna element 18 and the energy storage 16, a space-saving arrangement of the antenna 18 in the device 2 is realized. As a result, the device 2 is particularly space-saving (small) running.
  • FIGS. 3a to 3c each show an alternative embodiment of the flange portions 36.
  • the first alternative shown formed as a circular segment flange portion 36 relative to the shield 44 is reduced.
  • the extent of the circle segment along its radial direction is smaller than the extent of the shield 44 in this direction. In this way, an expansion of magnetic field lines in the inner region I is further reduced.
  • the second alternative according to the Fig. 3b and the third alternative the Fig. 3c have different center angle of the shaped as a circular segment flange portion 36.
  • the flange portion 36 of Fig. 3b has a center angle of 120 °
  • the flange portion 36 of the Fig. 3c has a center angle of 60 °.
  • Fig. 4 schematically shows a flexible circuit board 50, in which the shield 44 and the antenna base 24 are integrated.
  • the antenna base body 24 formed from a ferrite is laminated into the printed circuit board 50.
  • a first winding layer 52 and a second winding layer 54 are arranged on opposite broad sides of the antenna base body 24, a first winding layer 52 and a second winding layer 54 are arranged.
  • the first winding layer 52 and the second winding layer 54 each have conductor tracks 56 (FIG. Fig. 5a ), by means of which the turns of the first coil 28 and the windings of the two second coils 34 are formed.
  • the conductor tracks 56 are introduced by means of etching into the first winding layer 52 and into the second winding layer 54 during the production of the printed circuit board 50.
  • the tracks 56 are electrically interconnected by vias 58.
  • the first winding layer 52 is disposed on a substrate 60.
  • the shield 44 is arranged, which is formed here by means of a copper layer of the printed circuit board 50.
  • the shield 44 is arranged on the broad side of the substrate 60 facing the inner region I.
  • a lacquer layer 62 is arranged in each case.
  • FIGS. 5a and 5b show the antenna 18 in the plan state.
  • the antenna 18 is folded (angled), so that the antenna 18 includes the energy storage 16 space-saving.
  • This is possible due to the use of the flexible printed circuit board 50 and due to the film-like and foldable design of the antenna base body 24.
  • the antenna base body 24 and the shield 44 according to the embodiment of Fig. 4 integrated into the circuit board 50.
  • the Fig. 5a shows the flexible printed circuit board 50 with integrated shield 44 and integrated antenna base body 24, in the Fig. 5a
  • this circuit board 50 is shown without the substrate 60 and without the two resist layers 62.
  • the Fig. 6 shows in an exploded view, the antenna 18.
  • the antenna 18 in this case has a third coil 64, which is arranged concentrically to the first coil 28 about the middle coil core section 26.
  • this third coil 64 is formed from conductor tracks 56 which are electrically connected by plated-through holes 68 and which are introduced, in particular, by means of etching into a third winding layer 66 and into a fourth winding layer 68.
  • the third winding layer 66 or the conductor tracks 56 of the third winding layer 66 on the inner region I facing side of the first winding layer 52 and the fourth winding layer 68 is disposed on the outer region A side facing the second winding layer 54.
  • adjacent plated-through holes 58 are arranged offset to one another in a direction perpendicular to the longitudinal direction L and perpendicular to the transverse direction Q.
  • adjacent vias 58 are not arranged in a common plane, which is spanned by means of the longitudinal direction L and the transverse direction Q.
  • the plated-through holes 58 have a greater space requirement in the longitudinal direction L than the printed conductors 56.
  • Manufacturing or production-related is a minimum distance between two conductor elements, in other words between two adjacent interconnects 56, between two adjacent vias 58 and between a conductor 56 and that via 58 which is connected to a trace 56 of the adjacent trace 56 is necessary.
  • the conductor elements arranged closest to one another are two adjacent plated-through holes 58.
  • a distance between two adjacent printed conductors 56 is greater than that minimum distance.
  • the smallest distance between two conductor elements is between a conductor 56 and the through-connection 58 connected to the directly adjacent conductor 56.
  • FIGS. 7a and 7b Representatively illustrate a method of operating the antenna 18, which according to the Fig. 2 is trained.
  • Fig. 7a a first mode of operation of the antenna 18 is shown, wherein the first coil 28 and the two second coils 34 are connected simultaneously, and wherein the current direction is selected such that the magnetic fields generated by means of the coils 28 and 34 overlap constructively. So the coils 28 and 34 are traversed by the current in the same sense.
  • the antenna 18 acts in the manner of a ferrite rod antenna with a comparatively large end face, wherein a generated during operation magnetic dipole moment m is oriented substantially perpendicular to the outer antenna sections 30 and parallel to the longitudinal direction L.
  • Fig. 7b shows the antenna 18 in a second mode, wherein only one of the two second coil 34 is connected.
  • the magnetic dipole moment m generated in operation is not tilted perpendicular to the outer antenna sections 30, but in a plane which is spanned by the longitudinal direction L and the transverse direction Q, at an angle ⁇ against the normal N of the outer antenna sections 30.
  • FIGS. 7a and 7b is shown in addition to the antenna 18 is designed as a coil receiver 23 of the accessory 22, the coil axis S is oriented perpendicular to the outer antenna sections 30 of the antenna 18 and is rotated at an angle ⁇ to the normal N.
  • An inductive coupling between the antenna 18 and the receiver 23 is maximum when the magnetic dipole moment m is oriented parallel to the coil axis S.
  • a sender space direction in other words the spatial orientation of the generated during operation of the antenna 18 magnetic dipole moment m, with respect to the antenna 18 is not fixed (rigid), but depending on the switching of the coils 28,34 spatially differently oriented.
  • the magnetic dipole moment m generated during operation of the antenna 18 is adjusted relative to the antenna 18 in accordance with an orientation of a receiver 23. Consequently, a reliable one inductive coupling of the antenna 18 to the receiver 23 even with a rotation of the receiver 23 relative to the antenna 18 allows and thus realizes a reliable inductive information transfer.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antenne (18), insbesondere eines Hörhilfegeräts, zur induktiven Informations- und/oder Energieübertragung, mit einem folienartigen Antennengrundkörper (24), welcher einen mittleren Spulenkernabschnitt (26), der eine erste Spule (28) trägt, und beidseitig des mittleren Spulenkernabschnitts (26) einander gegenüberliegend angeordneten äußeren Antennenabschnitte (30) aufweist, wobei die äußeren Antennenabschnitte (30) jeweils einen an den mittleren Spulenkernabschnitt (26) angrenzenden randseitigen Spulenkernabschnitt (32) aufweisen, der eine zweite Spule (34) trägt, und wobei die äußeren Antennenabschnitte (30) gegenüber dem mittleren Spulenkernabschnitt (26) abgewinkelt sind. Ferner betrifft die Erfindung ein Gerät (2), insbesondere ein Hörgerät, welches vorzugsweise ein Hörhilfegerät ist, mit einer solchen Antenne (18).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Antenne zur induktiven Informations- und/oder Energieübertragung mit einem folienartigen Antennengrundkörper mit einem mittleren Spulenkernabschnitt, der eine Spule trägt. Die Erfindung betrifft ferner ein Gerät, insbesondere ein Hörgerät, mit einer solchen Antenne. Das Hörgerät ist vorzugsweise ein Hörhilfegerät.
  • Personen, die unter einer Verminderung des Hörvermögens leiden, verwenden beispielsweise ein Hörhilfegerät als Hilfsinstrument. Dabei wird der Schall oder ein Schallsignal der Umgebung über einen elektromechanischen Schallwandler erfasst, der den Schall bzw. das Schallsignal in ein elektrisches Signal (Audiosignal) wandelt. Das elektrische Signal wird mittels einer Verstärkerschaltung bearbeitet und mittels eines weiteren elektromechanischen Wandlers in ein verstärktes Schallsignal umgewandelt, das in den Gehörgang der Person eingeleitet wird.
  • Es sind unterschiedliche Ausführungen von Hörhilfegerät bekannt. So werden sogenannte "Hinter-dem-Ohr-Geräte" zwischen Schädel und Ohrmuschel getragen, wobei das verstärkte Schallsignal mittels eines Schallschlauchs in den Gehörgang der Person eingeleitet wird. Eine weitere Ausführung eines Hörhilfegeräts ist ein "Im-Ohr-Gerät", bei dem das Hörhilfegerät selbst in den Gehörgang eingebracht wird. In Folge dessen wird der Gehörgang zumindest teilweise verschlossen, so dass mit Ausnahme des mittels des Hörhilfegeräts erzeugten Schallsignals kein weiterer Schall oder lediglich stark gedämpfter Schall in den Gehörgang eindringen kann.
  • Sofern die Person unter einer Beeinträchtigung des Hörvermögens beider Ohren leidet, wird ein Hörhilfegerätesystem mit zwei derartigen Hörhilfegeräten verwendet, wobei jedem Ohr jeweils eines der beiden Hörhilfegeräte zugeordnet ist. Um der Person ein räumliches Hören zu ermöglichen oder dieses zu verbessern, ist es erforderlich, dass die mit einem Hörhilfegerät erfassten Audiosignale dem jeweils anderen Hörhilfegerät zur Verfügung gestellt werden. Eine Informationsübertragung zwischen den beiden Hörhilfegeräten erfolgt dabei drahtlos mittels einer Antenne. Dabei nimmt eine Dämpfung der übertragenen Informationen aufgrund des Kopfs der Person mit zunehmender Frequenz zu. Aufgrund dessen wird insbesondere eine induktive Informationsübertragung, beispielsweise mit einer Frequenz zwischen 1 kHz und 300 MHz verwendet.
  • In der WO 2017/153274 ist eine Antenne, insbesondere eines Hörhilfegerät, zur Funkkommunikation offenbart. Diese umfasst einen sich entlang einer Längsrichtung erstreckenden Spulenkern, der eine Anzahl von Windungen trägt, sowie einen an einer Stirnfläche des Spulenkerns flächigen ersten Schirm aus einem ferrimagnetischen und/oder ferromagnetischen Material, der zur Längsrichtung des Spulenkerns abgewinkelt ist. Gemäß einer Weiterbildung der Antenne ist an der dem ersten Schirm abgewandten Stirnfläche ein zweiter flächiger Schirm angeordnet, welcher zur Längsrichtung des Spulenkerns abgewinkelt ist.
  • Bei Betrieb erzeugt eine solche Antenne zur induktiven Informationsübertragung ein magnetisches Feld mit einem magnetischen Dipolmoment. Dieses ist dabei bezüglich der Antenne feststehend in einer (Sende-) Raumrichtung orientiert. Für eine möglichst starke induktive Kopplung und damit für eine möglichst gute Übertragungsqualität zwischen der Antenne und einem Empfänger, insbesondere eine Antenne oder eine Spule eines zweiten Hörhilfegeräts oder eines Zubehörteils, muss der Empfänger bezüglich der Senderaumrichtung eine entsprechende Orientierung (Ausrichtung) haben. Insbesondere ist hierbei eine (Empfangs-) Fläche des Empfängers zur Erzeugung einer Induktion senkrecht zur Senderaumrichtung orientiert.
  • Zwischen dem Hörhilfegerät bzw. zwischen zumindest einem der Hörhilfegeräte eines Hörhilfegerätesystems und dem Zubehörteil, wie beispielsweise eine Fernbedienung oder eine Relaisstation zur Kopplung des Hörgeräts mit einer weiteren Vorrichtung wie beispielsweise einem Mobiltelefon, werden induktiv Informationen übertragen bzw. ausgetauscht. Dabei kann das Hörhilfegerät relativ zum Zubehörteil gedreht werden, beispielsweise aufgrund einer Drehung des Kopfes. Dabei wird der Empfänger, welcher typischerweise starr im oder am Zubehörteil angeordnet ist, ebenfalls bewegt oder gedreht. Folglich wird das von der Antenne erzeugte magnetische Feld und insbesondere dessen magnetisches Dipolmoment relativ zum Empfänger gedreht, so dass eine induktive Kopplung und entsprechend die Informationsübertragung im Vergleich zur optimalen Position des Empfängers bezüglich der Raumrichtung des magnetischen Dipols vergleichsweise verringert oder sogar im Wesentlichen gleich Null ist.
  • In analoger Weise tritt diese Problematik auch bei anderen Geräten, wie beispielsweise einem Sensor (Sensorik), einem am Körper getragenes Computersystem (Wearable computer, Wearables), einer Komponente eines am Körper getragenen Sensor- oder Aktor-Systems (Body-area-network) oder bei Hörgeräten, wie einem Kopfhörer oder einem Headset, auf. Beispielsweise kann zusätzlich zur (ersten) Antenne eine zweite Antenne verwendet werden, wobei die Senderaumrichtung der zweiten Antenne abgewinkelt zur Senderaumrichtung der ersten Antenne orientiert ist. Dabei ist die zweite Antenne im Gerät vorzugsweise beabstandet zur ersten Antenne angeordnet und derart orientiert, dass eine gegenseitige Beeinflussung verhindert ist. So benötigt eine zweite Antenne zusätzlichen Bauraum, weshalb ein vergleichsweise aufwändig oder sogar für den Verwendungszweck des Geräts nicht anwendbarer Aufbau notwendig ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antenne anzugeben, welche auch bei unterschiedlichen räumlichen Ausrichtungen eine vergleichsweise zuverlässige induktive Kopplung mit einem Empfänger ermöglicht. Ferner soll ein Gerät mit einer solchen Antenne angegeben werden, sowie ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Antenne.
  • Hinsichtlich der Antenne wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Hinsichtlich des Verfahrens wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 7 und hinsichtlich des Geräts wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 8. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Die Antenne ist geeignet, insbesondere vorgesehen und/oder eingerichtet, bei einer induktiven Informations- und/oder Energieübertragung verwendet zu werden. Dabei ist die Antenne beispielsweise ein Bestandteil eines Hörgeräts, insbesondere eines Hörhilfegeräts. Die Antenne weist einen folienartigen, vorzugsweise zusammenhängenden, Antennengrundkörper mit einem mittleren Spulenkernabschnitt und mit beidseitig des mittleren Spulenkernabschnitts einander gegenüberliegend angeordneten äußeren Antennenabschnitten auf. Dabei trägt der mittlere Spulenkernabschnitt eine erste Spule (Hauptspule). Vorzugsweise sind die äußeren Antennenabschnitte eben. Zudem weisen die äußeren Antennenabschnitte jeweils einen an den mittleren Spulenkernabschnitt angrenzenden randseitigen Spulenkernabschnitt auf, der eine zweite Spule (Nebenspule) trägt. Beispielsweise weisen die erste und die zweiten Spulen unterschiedliche Wicklungszahlen auf.
  • Die äußeren Antennenabschnitte sind gegenüber dem mittleren Spulenkernabschnitt abgewinkelt. Also sind die erste Spule und die beiden zweiten Spulen in unterschiedliche Raumrichtungen orientiert, mit anderen Worten sind die Spulenachsen der ersten und der beiden zweiten Spulen zueinander angewinkelt. Beispielsweise beträgt ein Winkel zwischen dem mittleren Spulenkernabschnitt und dem jeweiligen äußeren Antennenabschnitt zwischen 80° und 130° oder insbesondere zwischen 85° und 110°. Besonders bevorzugt jedoch, sind die randseitigen Spulenkernabschnitte unter Bildung einer U-Form senkrecht zum mittleren Spulenkernabschnitt orientiert. Somit bilden die äußeren Antennenabschnitte jeweils einen U-Schenkel der U-Form und der mittlere Spulenkernabschnitt den U-Verbindungsschenkel der U-Form. Dabei erstrecken sich der U-Verbindungsschenkel in einer Längsrichtung und die U-Schenkel in einer Querrichtung. Die folienartigen beiden äußeren Antennenabschnitte erstrecken sich dabei in zwei zueinander parallelen und beabstandeten Ebenen.
  • Unter einer Informationsübertragung wird hierbei insbesondere eine Übertragung eines Signals oder eine Übertragung von Daten verstanden, wie beispielsweise Einstellungsdaten oder Daten, welche Informationen über mittels des Hörhilfegeräts erfassten Schall oder ein signaltechnisch bearbeitetes Schallsignal umfassen. Die bei der Energieübertragung empfangene Energie wird vorzugsweise zum Laden eines Energiespeichers, insbesondere einer Batterie, bereitgestellt.
  • Unter einem folienartigen Gegenstand ist hierbei zu verstehen, dass dieser eine Ausdehnung in einer Raumrichtung aufweist, welche im Vergleich zu dessen Ausdehnung in einer zu dieser Raumrichtung senkrecht orientierte Ebene vergleichsweise klein ist. Mit anderen Worten ist der Antennengrundkörper flächig. Hierbei werden die flächig ausgebildeten Seiten jeweils als Breitseite bezeichnet.
  • Diejenigen Breitseiten des mittleren Spulenkernabschnitts und der beiden äußeren Antennenabschnitte, welche den beiden äußeren Antennenabschnitten bzw. dem mittleren Spulenkernabschnitts zugewandt sind, werden im Folgenden auch als Innenseite des jeweiligen Abschnitts bezeichnet, die anderen Breitseiten als Außenseiten. Der zumindest teilweise mittels des Antennengrundkörpers umfasste Bereich bildet einen Innenbereich.
  • Ferner ist auf Grund der Abwinklung (Faltung) der äußeren Antennenabschnitte gegenüber dem mittleren Spulenkernabschnitt sowie auf Grund der folienartigen, also flächigen Ausbildung des Antennengrundkörpers dessen Platzbedarf verringert, so dass eine vergleichsweise kompakte Antenne bereitgestellt ist, welche somit auch in nur wenig Bauraum bietenden Vorrichtungen, insbesondere einem Hörhilfegerät, angeordnet werden kann.
  • Vorzugsweise ist der Antennengrundkörper aus einem ferro- und/oder ferrimagnetischem Material, insbesondere aus einem weichmagnetischen Ferrit, gebildet und weist eine elektrische Leitfähigkeit kleiner als 106 S/m, bevorzugt kleiner als 100 S/m, sowie eine magnetische Permeabilität µr>5, bevorzugt µr>200 auf. Beispielsweise ist der Antennengrundkörper eine Folie oder mittels einer Folie gebildet. Beispielsweise beträgt eine Dicke der Folie, also deren Ausdehnung senkrecht zur Breitseite, zwischen 25 µm und 700 µm, insbesondere zwischen 70 µm und 300 µm, bevorzugt zwischen 100 µm und 250 µm. Der Antennenkörper ist vorzugsweise biegbar bzw. faltbar. Folglich kann der Antennengrundkörper ausgehend von einer planen Form durch Abwinkeln der beiden äußeren Antennenabschnitte abgewinkelt werden.
  • Die erste Spule und jede der zweiten Spulen sind vorteilhafterweise unabhängig voneinander schaltbar (aktivierbar), d.h. mit elektrischem Strom mit einer entsprechenden Stromrichtung versorgbar. Hierzu sind die erste und die zweite Spule zweckmäßigerweise mit einer Strom- oder Spannungsquelle verbunden. Die erste Spule, eine der zweiten Spulen jeweils einzeln oder eine Kombination dieser Spulen können also jeweils mit einer vorgesehenen Stromrichtung geschaltet sein. Beispielsweise können in einer ersten Betriebsart die erste und die beiden zweiten Spulen gleichzeitig geschaltet sein, wobei die Stromrichtung derart gewählt ist, dass sich die mittels der Spulen erzeugten Magnetfelder konstruktiv überlagern, d.h. der Nordpol des mittels der ersten Spule erzeugten Magnetfeldes ist benachbart zum Südpol der mittels einer zweiten Spule erzeugten Magnetfeldes und der Südpol des mittels der ersten Spule erzeugten Magnetfeldes ist benachbart zum Nordpol der mittels einer anderen zweiten Spule erzeugten Magnetfeldes angeordnet. Also werden die Spulen in gleichem Sinn vom Strom durchflossen. Bei einem derartigen Schalten der Spulen und bei einer U-Form des Antennengrundkörpers wirkt die Antenne nach Art einer Ferritstabantenne mit einer vergleichsweise großen Stirnfläche, wobei das erzeugte magnetische Dipolmoment im Wesentlichen senkrecht zu den äußeren Antennenabschnitten orientiert ist.
  • Beispielsweise werden in einer zweiten Betriebsart lediglich einer der beiden zweiten Spulen geschaltet. Bei einer U-Form des Antennengrundkörpers ist das erzeugte magnetische Dipolmoment dann nicht senkrecht zu den äußeren Antennenabschnitten, sondern unter einem Winkel gegen die Normale der äußeren Antennenabschnitte gekippt.
  • Zusammenfassend ist die Senderaumrichtung bzw. die Orientierung des mittels der Antenne erzeugten magnetischen Dipolmoments bezüglich der Antenne nicht feststehend (starr), sondern je nach Schalten der Spulen räumlich unterschiedlich orientiert. Mit anderen Worten ist eine Abstrahlcharakteristik der Antenne je nach Schalten der Spulen einstellbar und auch eingestellt. Mit anderen Worten wird das von der Antenne erzeugte Magnetfeld gedreht. Also wird durch eine Aktivierung, insbesondere durch Bestromung, einer der zweiten Spulen, beider zweiter Spulen und/oder der ersten Spule wird die Orientierung des magnetischen Dipolmoments derart eingestellt, dass eine möglichst starke induktive Kopplung zwischen der Antenne und dem Empfänger realisiert ist. Ist der Empfänger beispielsweise eine Spule, werden die erste Spule und zweiten Spulen derart bestromt, dass das mittels der Antenne erzeugte magnetische Dipolmoment möglichst parallel zu einer Spulenachse bzw. möglichst senkrecht zu einer Empfangsfläche des Empfängers verläuft.
  • Dabei ist für die Antenne vorteilhafterweise vergleichsweise wenig Bauraum notwendig. Ferner ist sie vergleichsweise einfach und damit auch kostensparend produzierbar.
  • Zur Informations- und/oder Energieübertragung ist die Antenne aufgrund des mittels dieser erzeugten magnetischen Dipolmoments mit einem Empfänger (magnetisch) induktiv gekoppelt, wobei der Empfänger insbesondere eine zweite Antenne oder eine Spule ist. Der Empfänger ist insbesondere ein Zubehörteil wie beispielsweise eine Fernbedienung oder eine, insbesondere am Körper getragene, Relaisstation.
  • Bei einer Drehung dieses Empfängers bezüglich der Senderaumrichtung ändert sich die Stärke der magnetischen induktiven Kopplung. Vorteilhaft ist es mittels der erfindungsgemäßen Antenne ermöglicht, dass, insbesondere wenn die magnetisch induktive Kopplung vergleichsweise gering ist, die Orientierung der Senderaumrichtung mittels einer Änderung der Schaltung (Ansteuerung), mit anderen Worten mittels einer Änderung der Stromstärke und/oder der Stromrichtung, der Spulen zu ändern. Dabei wird die Senderaumrichtung vorzugsweise entsprechend der geänderten räumlichen Orientierung des Empfängers angepasst. Beispielsweise wird das magnetische Dipolmoment bei einem als Spule ausgebildetem Empfänger parallel zur Spulenachse des Empfängers ausgerichtet. Auch sofern das magnetische Dipolmoment nicht vollständig entsprechend des Empfängers eingestellt werden kann, beispielsweise bei einer vergleichsweise starken Verdrehung des Empfängers bezüglich der Antenne, insbesondere 90° bezüglich, der Antenne, ist es aufgrund der Änderung der räumlichen Orientierung des magnetischen Dipolmoments ermöglicht, dass ein vergleichsweise großer Anteil des magnetischen Dipolmoments zur magnetischen Kopplung beiträgt. Zusammenfassend ist es ermöglicht, dass mittels der Änderung der räumlichen Orientierung des magnetischen Dipols die magnetisch induktive Kopplung derart eingestellt werden kann und wird, dass eine ausreichende Informationsübertragung realisiert ist.
  • Beispielsweise weist die den Empfänger aufweisende Vorrichtung, insbesondere das Zubehörteil, oder alternativ ein die Antenne aufweisendes Gerät, insbesondere das Hörhilfegerät, eine Auswerteeinheit (Signalverarbeitungseinheit) auf, welche mittels eines geeigneten Algorithmus, wie beispielsweise eines Kanalschätzungsalgorithmus oder der sog. BER-Auswertung (Bit-Error-Rate-Auswertung), die Stärke der induktiven Kopplung bestimmt, so dass in Abhängigkeit des Ergebnisses der Bestimmung die Schaltung oder Ansteuerung der Spulen gegebenenfalls für eine ausreichende Übertragungsqualität zwischen Antenne und Empfänger geändert wird.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist jeder der beiden äußeren Antennenabschnitte einen insbesondere kreissegmentartigen Flanschabschnitt auf. Dieser grenzt dabei an der Freiendseite, also an der dem mittleren Spulenkernabschnitt gegenüberliegenden und/oder abgewandten Stirnseite, des randseitigen Spulenkernabschnitts an. Mit anderen Worten ist der äußeren Antennenabschnitt von der Freiendseite dessen randseitigen Spulenkernabschnitts ausgehend, insbesondere kreissegmentförmig, erweitert, wobei sich der randseitigen Spulenkernabschnitt sowie der Flanschabschnitt in einer gemeinsamen Ebene erstrecken. Mit anderen Worten ist der äußere Antennenabschnitt bei kreissegmentförmiger Erweiterung pilzkopfförmig. Alternativ ist Erweiterung rechteckig, T-förmig, Kreis- oder Ringförmig. Mittels der Flanschbereiche ist vorteilhafterweise eine wirksame Antennenfläche erweitert bzw. vergrößert.
  • Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung weist die Antenne eine, vorzugsweise einteilige, folienartige Abschirmung auf. Diese ist jeweils an der dem mittleren Spulenkernabschnitt zugewandten Seite der beiden äußeren Antennenabschnitte sowie auf der den äußeren Antennenabschnitten zugewandten Seite des mittleren Spulenkernabschnitts angeordnet. Mit anderen Worten ist die Abschirmung auf der jeweiligen Innenseite der äußeren Antennenabschnitte und des mittleren Spulenkernabschnitts angeordnet.
  • Gemäß einer Weiterbildung ist die Abschirmung dabei größer oder gleich dem Antennengrundkörper und überdeckt diesen. Mit anderen Worten weist die Abschirmung eine Ausdehnung in jeweils einer Ebene parallel zu den äußeren Antennenabschnitten bzw. zum mittleren Spulenkernabschnitt auf, welche größer oder gleich der Ausdehnung des äußeren Antennenabschnitts bzw. des mittleren Spulenkernabschnitts ist.
  • Vorzugsweise weist die Abschirmung eine elektrische Leitfähigkeit größer als 106 S/m auf. Zusätzlich weist die Abschirmung eine (magnetische) Permeabilität µr<1000 auf, insbesondere ist µr<100, bevorzugt ist µr<2. Die Abschirmung ist also aus einem diamagnetischen (0≤µr<1) oder paramagnetischen (µr>1) Material, insbesondere Kupfer, gebildet oder enthält diamagnetisches oder paramagnetisches Material. Die Dicke der Abschirmung ist dabei derart gewählt, dass ein Durchdringen der Abschirmung durch das mittels der Antenne erzeugten Magnetfelds vermieden ist. Beispielsweise weist die Abschirmung eine Dicke zwischen dem 0,25-fachen und dem 1,5-fachen der Eindringtiefe des Magnetfeldes für das Material der Abschirmung auf.
  • Vorzugsweise ist die Permeabilität des Antennengrundköpers größer als die Permeabilität der Abschirmung, und die elektrische Leitfähigkeit des Materials der Abschirmung ist zweckmäßigerweise größer als die elektrische Leitfähigkeit des Antennengrundkörpers. Das Magnetfeld dringt insbesondere aufgrund eines gemäß der Lentz'schen Regel in der Oberfläche der Abschirmung induzierten Stroms und eines entsprechenden Gegenmagnetfelds nicht in die Abschirmung ein, sondern wird aus dieser herausgedrängt. Das Magnetfeld wird in den Antennengrundköper hineingedrängt und verläuft somit im Wesentlichen dort. Aufgrund der Abschirmung ist also ein Ausbreiten der Magnetfeldlinien in den Innenbereich vermieden. Aufgrund dessen sind eine effektive Permeabilität des Antennengrundkörpers sowie die Sensitivität der Antenne vorteilhafterweise erhöht.
  • Die Sensitivität und die Güte der Antenne sind durch die Ausführung, insbesondere deren Ausdehnung, des Antennengrundköpers gegenüber der Abschirmung an betriebsgemäß auftretende Anforderungen anpassbar. Beispielsweise bedingen gegenüber der Abschirmung verkleinerte äußere Antennenabschnitte eine verbesserte Güte der Antenne bei vorteilhafterweise lediglich geringfügig verringerter Sensitivität. Insbesondere werden die Magnetfeldlinien vom Innenbereich weggelenkt bzw. es ist ein Eindringen der Magnetfeldlinien in den Innenbereich vermieden. Unter gegenüber der Abschirmung verkleinerte äußere Antennenabschnitte wird verstanden, dass eine Projektion der äußeren Antennenabschnitte auf die Abschirmung von dieser vollständig überdeckt ist.
  • Die mittels einer entsprechenden Schaltung bzw. Ansteuerung der Spulen realisierbaren räumlichen Orientierungen des mittels der Antenne erzeugten magnetischen Dipolmoments sind von der Ausgestaltung der Antenne, insbesondere dem Winkel zwischen dem mittleren Spulenkernabschnitt und dem jeweiligen äußeren Antennenabschnitt, der Form der Flanschabschnitte und der Form der Abschirmung abhängig. Sofern im Betrieb zwischen der Antenne und dem Empfänger typische oder vergleichsweise häufig auftretende Drehungen vorgesehen oder erwartet werden, so ist die Antenne vorzugsweise derart in einer diese tragende Vorrichtung, beispielsweise einem Hörhilfegerät, angeordnet, dass solche Drehungen mittels einer entsprechenden Änderung des magnetischen Dipolmoments - unter Berücksichtigung der Ausgestaltung der Antenne und somit der realisierbaren räumlichen Orientierungen - möglichst kompensiert werden können und auch werden, die induktive Kopplung also möglichst stark ist bzw. bleibt. Beispielsweise treten Drehungen des Kopfes einer Person typischerweise häufiger und/oder unter größerem Winkel auf, als eine Neigung des Kopfes. Die Antenne ist dann in einem Hörhilfegerät bevorzugt derart angeordnet, dass eine möglichst gute (starke) induktive Kopplung zwischen der Antenne des Hörhilfegeräts und dem Empfänger eines Zubehörteils bei solchen Drehungen durch eine entsprechende Anpassung der räumlichen Orientierung des magnetischen Dipolmoments für diese Drehungen ermöglicht ist.
  • Beispielsweise werden die erste Spule und/oder die zweiten Spulen mittels einer Wickelmaschine um den noch nicht gefalteten aus einer faltbaren Folie gebildeten Antennengrundkörper gewickelt und die Spulen, beispielsweise mittels Bonden, mit entsprechenden elektrischen Anschlüssen verbunden. Beispielsweise wird anschließend die als Kupferfolie ausgebildete Abschirmung an dem Antennengrundkörper angeordnet und der Antennengrundkörper sowie Kupferfolie gefaltet. Alternativ ist der Antennengrundkörper mittels eines starren und bereits abgewinkelten Ferritkerns gebildet. Dabei wird die erste Spule mittels der Wickelmaschine aufgebracht. Die zweiten Spulen werden vorgewickelt und anschließend auf die randseitigen Spulenkernabschnitte aufgesteckt. Sofern die äußeren Antennenabschnitte Flanschabschnitte aufweisen, sind diese derart ausgebildet, dass die zweiten Spulen über diese auf die randseitigen Spulenkernabschnitte aufgesteckt werden können.
  • Alternativ und bevorzugt jedoch ist gemäß einer geeigneten Weiterbildung der Antennengrundkörper in die Leiterplatte integriert. Die Abschirmung wird im Zuge der Herstellung der Antenne auf derjenigen Seite der Leiterplatte aufgeklebt, welche dazu vorgesehen ist dem Innenbereich zugewandt zu sein.
  • In einer weiteren Alternative sind die Abschirmung und der Antennengrundkörper in eine vorzugsweise flexible Leiterplatte integriert. Allenfalls sind auf gegenüberliegenden Breitseiten des Antennengrundkörpers eine erste Wicklungsschicht und eine zweite Wicklungsschicht angeordnet. Mit anderen Worten sind der Antennengrundkörper, die erste Wicklungsschicht und die zweite Wicklungsschicht übereinander gestapelt. Der Antennengrundkörper und die Wicklungsschichten bilden insbesondere Lagen der Leiterplatte. Beispielsweise werden im Zuge der Herstellung der Leiterplatte die Lagen auf ein Substrat bzw. auf eine der Lagen aufgeklebt oder laminiert.
  • Diese weisen jeweils eine Anzahl an Leiterbahnen auf, mittels welchen die Windungen der ersten Spule und die Windungen der zweiten Spule gebildet sind. Die Leiterbahnen verlaufen im Wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung bzw. zur Querrichtung. Die Leiterbahnen der beiden Wicklungsschichten sind unter Bildung der entsprechenden Spule mittels Durchkontaktierungen (Vias), welche sich geeigneter Weise senkrecht zur Breitseite des Antennengrundkörpers erstrecken, elektrisch (galvanisch) miteinander verbunden. Beispielsweise werden die Leiterbahnen im Zuge der Herstellung der Leiterplatte mittels Ätzen oder mittels eines Lithographieverfahrens in die entsprechende Wicklungsschicht eingebracht.
  • Zweckmäßigerweise ist die Abschirmung mittels einer Kupferlage der Leiterplatte gebildet und an der dem Innenbereich zugewandten Seite des Antennengrundkörpers und an der dem Antennengrundkörper abgewandten Breitseite der ersten Wicklungsschicht angeordnet. Im Zuge der Herstellung werden der Antennengrundkörper und/oder die Wicklungsschichten beispielsweise mittels Laminieren oder alternativ mittels Beschichten aufgetragen. Beispielsweise werden der Antennengrundkörper und/oder die Wicklungsschichten auf eine der Lagen oder auf einer Trägerstruktur aufgebracht.
  • Beispielsweise sind die Wicklungsschichten lediglich im Bereich des mittleren Spulenkernabschnitts und der randseitigen Spulenkernabschnitte ausgebildet. Alternativ überdecken die Wicklungsschichten den Antennengrundkörper vollständig, d.h. über den gesamten Bereich des Antennengrundkörpers.
  • Die Leiterplatte weist beispielsweise eine (Dicke) Ausdehnung senkrecht zur dessen Breitseite zwischen 75 µm und 850 µm, insbesondere zwischen 120 µm und 450 µm vorzugsweise zwischen 150 µm und 400 µm auf. Dabei weist der in die Leiterplatte integrierte Antennengrundkörper wie oben dargelegt beispielsweise eine Dicke zwischen 25 µm und 700 µm, insbesondere zwischen 70 µm und 300 µm, vorzugsweise zwischen 100 und 250 µm auf.
  • Vorteilhafterweise ist, insbesondere zentral, an den Innenseiten der an den äußeren Antennenabschnitten angeordneten Abschirmung ein im wesentlicher feldfreier Bereich gebildet. Vorteilhafterweise können hier eine elektrische oder elektronische Gerätekomponente eines die Antenne aufweisenden Geräts angeschlossen sein. Beispielsweise ist die elektronische Gerätekomponente eine Ladeelektronik in Form eines Ladechips, einen Funksystemchip und/oder Anschlüsse für einen Energiespeicher. Dabei ist die elektronische Gerätekomponente vorzugsweise zentral auf dem Innenbereich zugewandten Leiterplattenseite (-fläche) eines Abschnitts der Leiterplatte angeordnet, in welchem die äußeren Antennenabschnitte integriert sind. Dadurch ist die elektronische Gerätekomponente im Wesentlichen feldfrei positioniert und wird aufgrund der Magnetfelder nicht oder lediglich in einem geringen Maß gestört. Auch stört eine derartige elektronische Gerätekomponente ein Signal-Rausch-Verhältnis der Antenne bei Betrieb nicht oder lediglich in einem vergleichsweise geringen Maße, d.h. die Antenne und die elektronische Gerätekomponente weisen ein vergleichsweise geringes Übersprechen auf. Die elektronische Gerätekomponente ist ferner einfach und kostengünstig auf die Leiterplatte aufbringbar, beispielsweise durch Reflow-Löten.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Antenne eine dritte Wicklungsschicht und eine vierte Wicklungsschicht auf, welche an der dem Antennengrundkörper abgewandten Breitseite der ersten Wicklungsschicht bzw. an der dem Antennengrundkörper abgewandten Breitseite der zweiten Wicklungsschicht angeordnet sind. Dabei ist die dritte Wicklungsschicht zweckmäßigerweise zwischen der ersten Wicklungsschicht und der Abschirmung angeordnet. Analog zur ersten Wicklungsschicht und zur zweiten Wicklungsschicht weisen die dritte Wicklungsschicht und die vierte Wicklungsschicht Leiterbahnen auf. Mittels der Leiterbahnen der dritten Wicklungsschicht und mittels der Leiterbahnen der vierten Wicklungsschicht ist eine dritte Spule gebildet ist, welche konzentrisch bezüglich der ersten Spule oder bezüglich einer der zweiten Spulen angeordnet ist. Mit anderen Worten ist die dritte Spule eine weitere erste Spule bzw. eine weitere zweite Spule. Beispielweise sind in analoger Weise drei dritte Spulen gebildet, welche konzentrisch bezüglich der ersten Spule bzw. den beiden zweiten Spulen angeordnet sind. Die Spulen sind dabei vorzugsweise unabhängig voneinander schaltbar bzw. ansteuerbar. Auf diese Weise ist bei einer entsprechenden Schaltung (Bestromung, Ansteuerung) der Spulen die Senderaumrichtung der Antenne präziser einstellbar und eingestellt. Alternativ ist die dritte Spule mit der entsprechenden ersten Spule oder mit der entsprechenden zweiten Spule unter Bildung einer einzigen Wicklung galvanisch miteinander verbunden.
  • Alternativ oder zusätzlich ist bzw. ist eine oder sind mehrere weitere erste Spulen vom mittleren Spulenkernabschnitt getragen, wobei die weiteren ersten Spulen in Längsrichtung bzw. in Spulenlängsrichtung nebeneinander angeordnet sind. Alternativ oder zusätzlich sind von einem oder von beiden randseitigen Spulenkernabschnitten eine oder mehrere weitere zweite Spulen getragen, wobei die weiteren zweiten Spulen in Querrichtung bzw. in Spulenlängsrichtung nebeneinander angeordnet sind. Die Spulen sind hierbei ebenfalls unabhängig voneinander schaltbar, so dass bei einer entsprechenden Schaltung der Spulen die Senderaumrichtung der Antenne präziser eingestellt werden kann und auch ist.
  • Vorteilhafterweise ist eine (elektrische) Kontaktierung der Spulen im Zuge der Herstellung vergleichsweise einfach. So ist insbesondere kein zusätzlicher Arbeitsschritt zur Kontaktierung notwendig, sondern ist bereits in der Gestaltung (Layout) der Leiterplatte mit berücksichtigt. Die Kontaktierung der Spulen erfordert aufgrund dessen zudem kein Lötpad, so dass vorteilhafterweise ein Platzbedarf verringert ist.
  • Zum Beispiel weist in analoger Weise die Leiterplatte weitere Wicklungsschichten zur Bildung einer zur ersten Spule und zur dritten Spule bzw. zur zweiten Spule und zur dritten Spule konzentrisch angeordneten weiteren Spulen auf.
  • Bei einer flexiblen Leiterplatte ist es ermöglicht, dass diese und damit der integrierte Antennengrundkörper im Zuge der Montage oder der Herstellung abgewinkelt (gefaltet) wird. Ferner ist bei der Integration der Abschirmung und des Antennengrundkörpers in eine insbesondere flexible Leiterplatte die Antenne vorteilhaft vergleichsweise stabil ausgebildet und kann daher mit vergleichsweise geringem Aufwand in einem Gerät montiert werden.
  • Alternativ zur Integration sowohl der Abschirmung als auch des Antennengrundkörpers ist lediglich die Abschirmung in die Leiterplatte integriert. Die Leiterplatte ist dann zweckmäßigerweise auf der dem Innenbereich zugewandten Seite des Antennengrundkörpers und der Spulen angeordnet.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist ein Gerät eine Antenne in einer der oben dargelegten Varianten auf. Insbesondere dient die Antenne der drahtlosen induktiven Informations- und/oder Energieübertragung, wobei die Antenne eine erste Spule, welche um einen mittleren Spulenkernabschnitt eines folienartigen Antennengrundkörpers gewickelt ist, und zweite Spulen aufweist, welche unter einem Winkel, insbesondere um 90° zur ersten Spule, um jeweils einen randseitigen Spulenkernabschnitt des folienartigen Antennengrundkörpers gewickelt sind.
  • Das Gerät ist beispielsweise ein Sensor (Sensorik) wie eine Blutdruck-, ein Blutzucker- oder ein Herzfrequenzmessgerät oder ein am Körper getragenes Computersystem (Wearable computer, Wearables) oder eine Komponente eines am Körper getragenen Sensor- oder Aktor-Systems (Body-area-network). Insbesondere ist das Gerät ein Hörgerät, wie ein Kopfhörer oder ein Headset, vorzugsweise ist das Gerät ein Hörhilfegerät. Das Hörhilfegerät kann beispielsweise ein Receiver-in-the-canal-Hörhilfegerät (RIC-Hörhilfegerät), ein Im-Ohr-Hörhilfegerät (in-the-ear-(ITE)Hörhilfegerät), ein in-the-canal-Hörhilfegerät (ITC), ein complete-incanal-Hörhilfegerät (CIC) oder ein Hinter-dem-Ohr-Hörhilfegerät (behind-the-ear-(BTE) Hörhilfegerät) sein, das hinter einer Ohrmuschel getragen wird. Das Hörhilfegerät kann Teil eines (binauralen) Hörhilfegerätesystems sein, wobei jedem Ohr einer Person jeweils ein derartiges Hörhilfegerät zugeordnet ist.
  • Dem Gerät, insbesondere dem Hörhilfegerät kann ein Zubehörteil, wie beispielsweise eine Fernbedienung oder eine von der Person tragbaren Relaisstation, zugeordnet sein, die zur induktiven Informations-und/oder Energieübertragung mit dem Gerät zumindest zeitweise induktiv gekoppelt ist. Das Zubehörgerät weist beispielsweise ebenfalls eine Antenne in der der oben dargelegten Varianten auf.
  • Beispielsweise erstecken sich die äußeren Antennenabschnitte über weitere Bereiche des Geräts, beispielsweise auch über das gesamte Gerät. Auf Grund der folienartigen Ausführung ist dadurch die Antenne platzsparend und kostengünstig vergrößert, wodurch eine Bandbreite bzw. die Güte sowie die Sensitivität der Antenne an die betriebsgemäßen Anforderungen angepasst werden kann.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung umgreift die Antenne eine Gerätekomponente zumindest abschnittsweise. Somit ist die Gerätekomponente im Innenbereich der Antenne angeordnet. Durch das Anordnen der Antenne praktisch direkt an der Gerätekomponente, ist eine platzsparende Ausführungsform gebildet. In Folge dessen kann das insbesondere als Hörgerät ausgebildete Gerät bei gleichbleibender Sensitivität der Antenne kleiner ausgeführt werden, oder in das Gerät können zusätzliche Komponenten eingebracht werden.
  • Die äußeren Antennenabschnitte, insbesondere deren Flanschabschnitte sind beispielsweise an eine Form der Gerätekomponente angepasst. So ist der Flanschabschnitt beispielsweise nicht eben, sondern gebogen. Alternativ weist der Flanschabschnitt eine Aussparung auf, beispielsweise für eine Kontaktierung der Gerätekomponente.
  • Die Gerätekomponente ist insbesondere ein Energiespeicher wie eine Batterie, insbesondere ein Lithium-Ionen-Akkumulator, welcher Energieversorgung des Hörgeräts dient. Dabei dient die Antenne zur induktiven Energieübertragung, so dass in einem bestimmten Betriebsmodus des Geräts mittels der Antenne ein drahtloses (kabelloses) Laden des Energiespeichers des Geräts ermöglicht ist.
  • Insbesondere sofern die Gerätekomponente als Energiespeicher ausgebildet ist, weist die Gerätekomponente im Wesentlichen parallele und zueinander beabstandete Stirnseiten (Stirnseitenflächen) und einen Umfangsbereich auf, welcher mittels einer umlaufenden, zu den Stirnseitenflächen des Gerätekomponente senkrechten Mantelfläche gebildet ist. Dann sind gemäß einer geeigneten Weiterbildung die äußeren Antennenabschnitte jeweils an den Stirnseiten der Gerätekomponente angeordnet und der mittlere Spulenkernabschnitt überdeckt die Mantelfläche der Gerätekomponente. Die äußeren Antennenabschnitte überdecken dabei die Stirnseitenfläche der jeweiligen Stirnseite zumindest teilweise, vorzugsweise mindestens die halbe Stirnseitenfläche. Vorzugsweise zusätzlich deckt die Abschirmung die Stirnseiten der Gerätekomponente vollständig ab.
  • Sind dabei die Stirnseitenflächen der Gerätekomponente nicht eben, sondern beispielsweise gekrümmt, so sind gemäß einer alternativen Ausgestaltung die äußeren Antennenabschnitte entsprechend der Fläche geformt, beispielsweise also auch gekrümmt. Folglich ist die Antenne besonders platzsparend an der Gerätekomponente angeordnet.
  • Aufgrund der Abschirmung ist ein Ausbreiten der Magnetfeldlinien von der der Gerätekomponente zugewandten Seite der äußeren Antennenelemente zur Gerätekomponente hin vermieden. Dabei werden Wirbelstromverluste durch ein betriebsbedingtes magnetisches Wechselfeld allenfalls und nur geringfügig in der Abschirmung hervorgerufen. In Folge dessen sind Wirbelstromverluste und eine durch diese hervorgerufene Erwärmung in Gerätekomponente besonders vorteilhaft vermieden, wodurch Schäden an der Hörgerätekomponente verhindert und deren Lebensdauer erhöht sind. Sofern die Gerätekomponente aus einem Material mit einer vergleichsweise hohen elektrischen Leitfähigkeit, beispielsweise aus Kupfer, gebildet ist oder von diesem Material umgeben ist, wird das von der Antenne erzeugte Magnetfeld aufgrund eines gemäß der Lentz'schen Regel induzierten Stromes in der Oberfläche der Gerätekomponente und eines damit einhergehenden Gegenmagnetfelds aus dieser Oberfläche heraus gedrängt, so dass keine Abschirmung zwischen dem Antennengrundkörper und der Gerätekomponente notwendig ist.
  • Beispielsweise zusätzlich ist die Gerätekomponente zumindest teilweise von einem manschettenartigen Mantelschirm umgeben. In anderen Worten weist der Mantelschirm eine Ausdehnung in Längsrichtung auf, welche maximal gleich der Ausdehnung des Umfangsbereichs der Gerätekomponente ist. Der Mantelschirm ist dabei insbesondere mittig zwischen den äußeren Antennenabschnitten angeordnet und dabei nicht zwingend (elektrisch) geschlossen. Der Mantelschirm ist vorzugsweise ein Bestandteil der Abschirmung, jedoch nicht zwingend mit diesem (galvanisch) verbunden. Aufgrund des Mantelschirms ist ein Eindringen der Magnetfeldlinien in die Gerätekomponente vermieden, so dass Wirbelstromverluste allenfalls und nur geringfügig im Mantelschirm hervorgerufen werden.
  • Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
    • Fig. 1
    schematisch zwei als Hörhilfegeräte ausgebildete Geräte mit jeweils einer Antenne, welche einen Energiespeicher umgreift, wobei die beiden Hörhilfegeräte mit einem relativ zu diesen drehbaren Zubehörteil induktiv gekoppelt sind,
    Fig. 2a
    in einer perspektivischen Ansicht die U-förmige Antenne, welche den Energiespeicher umgreift, wobei äußere Antennenabschnitte eines Antennengrundkörpers der Antenne an Stirnflächen des Energiespeichers angeordnet sind und ein mittlerer Spulenkernabschnitt des Antennengrundkörpers der Antenne eine Mantelfläche des Energiespeichers teilweise abdeckt, und wobei zwischen dem Antennengrundkörper und dem Energiespeicher eine Abschirmung angeordnet ist,
    Fig. 2b
    in einer Seitenansicht die U-förmige Antenne gemäß der Fig. 2a,
    Fig. 2c
    in einer Draufsicht die den Energiespeicher umgreifende Antenne gemäß der Fig. 2a,
    Fig. 3a
    in einer Draufsicht auf den äußeren Antennenabschnitt eine erste alternative Ausgestaltung dessen kreissegmentartig Flanschbereiches, wobei der Flansch kleiner als die Abschirm ist,
    Fig. 3b
    eine zweite Alternative des äußeren Antennenabschnitts, wobei dessen Flanschbereich kreissegmentartig mit einem vergleichsweise großen Mittelpunktswinkel ausgeführt ist,
    Fig. 3c
    eine dritte Alternative des äußeren Antennenabschnitts, wobei dessen Flanschbereich kreissegmentartig mit einem kleinen großen Mittelpunktswinkel ausgeführt ist,
    Fig. 4
    schematisch einen Querschnitt einer Leiterplatte, in welche der Antennengrundkörper sowie die Abschirmung integriert sind, wobei die erste Spule mittels Leiterbahnen gebildet sind, welche in an gegenüberliegenden Breitseiten des Antennengrundkörper angeordneten Wicklungsschichten eingebracht sind,
    Fig. 5a
    die Leiterplatte mit integrierte Antennengrundkörper und integrierter Abschirmung im planen Zustand im Zuge der Montage der Antenne vor einer Faltung um den Energiespeicher
    Fig. 5b
    die Leiterplatte gemäß der Fig. 5a, wobei ein Substrat sowie eine Lackschicht der Leiterplatte nicht dargestellt sind,
    Fig. 6
    in einer Explosionsdarstellung die Antenne, wobei eine dritte Spule konzentrisch um die erste Spule angeordnet ist, und wobei ein Substrat sowie eine Lackschicht der Leiterplatte nicht dargestellt sind, und
    Fig. 7a,b
    in einer Seitenansicht die U-förmige Antenne, wobei eine räumliche Orientierung eines bei Betrieb der Antenne erzeugten magnetischen Dipolmoments eingestellt wird.
  • Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • In Fig. 1 sind zwei Geräte 2 dargestellt, welche als baugleiche Hörhilfegeräte 2a eines (binaurales) Hörhilfesystems 4 ausgebildet sind. Die beiden Hörhilfegeräte 2a sind vorgesehen und eingerichtet, hinter jeweils einem Ohr eines Benutzers (Träger, Person) getragen zu werden. Mit anderen Worten handelt es sich jeweils um Hinter-dem-Ohr-Hörgeräte (BTE -Hörgerät), welches einen nicht dargestellten Schallschlauch aufweist, der in das Ohr des Benutzers eingeführt wird. Das jeweilige Hörhilfegerät 2a umfasst ein beispielsweise aus einem Kunststoff gefertigtes Gehäuse 6. Innerhalb des Gehäuses 6 ist ein Mikrofon 8 mit zwei elektromechanischen Schallwandlern 10 angeordnet. Mittels der beiden Schallwandler 10 ist es ermöglicht, eine Richtcharakteristik des Mikrofons 8 zu verändern, indem ein zeitlicher Versatz elektrischer Signale verändert wird, welche mittels des jeweiligen Schallwandlers 10 aus erfassten Schallsignalen generiert werden. Die beiden elektromechanischen Schallwandler 10 sind mit einer Signalverarbeitungseinheit 12 signaltechnisch gekoppelt, die eine Verstärkerschaltung umfasst. Die Signalverarbeitungseinheit 12 weist elektrische und/oder elektronische (aktive und/oder passive) Bauteile und Schaltungselemente auf.
  • Ferner ist mit der Signalverarbeitungseinheit 12 ein Lautsprecher 14 signaltechnisch gekoppelt, mittels dessen die durch die Signalverarbeitungseinheit 12 bearbeiteten elektrischen Signale des Schallwandlers 10 erneut als Schallsignale ausgegeben werden. Diese Schallsignale werden mittels des nicht näher dargestellten Schallschlauchs in das Ohr eines Benutzers des Hörgerätesystems 2 geleitet.
  • Die Leistungsversorgung (Spannungs- und Stromversorgung) der Signalverarbeitungseinheit 12, des Mikrofons 8 und des Lautsprechers 14 jedes Hörhilfegeräts 2a erfolgt mittels eines wiederaufladbaren (strichliniert dargestellten) Energiespeichers 16. Jedes der Hörhilfegeräte 2a weist ferner eine Antenne 18 auf, mittels welcher eine induktive Informationsübertragung 20 zwischen den beiden Hörhilfegeräten 2a ermöglicht ist. Die Antenne18 umgreift dabei den Energiespeicher 16 teilweise. Die induktive Informationsübertragung 20 zwischen den beiden Hörhilfegeräten 2a dient dem Austausch von Daten. Aufgrund des Austauschs der Daten ist beispielsweise es eine verbesserte Richtmikrofonie (beamforming) ermöglicht.
  • In der Ausführung der Fig. 1 ist ferner Zubehörteil 22 dargestellt, welches beispielsweise eine Fernbedienung oder eine Relaisstation ist, welche beispielsweise vom Benutzer getragen ist. Dieses Zubehörteil 22 weist einen Empfänger 23 auf, mit denen eine weitere, mittels der strichpunktierten Pfeile angedeutete induktive Informationsübertragung 20 mit den beiden Antennen 18 der beiden Hörhilfegeräte 2a realisiert ist. Die induktive Informationsübertragung 20 dient dem Austausch von Daten zwischen dem weiteren Gerät 22 und den Hörgeräten 2a.
  • Zusätzlich wird die Antenne 18 zur induktiven und drahtlosen Energieübertragung, von einem nicht weiter dargestellten Ladegerät an das Hörhilfegerät 2a herangezogen, so dass in einem bestimmten Betriebsmodus mittels der Antenne18 ein Laden des wiederaufladbaren Energiespeichers 16 des Hörhilfegeräts 2a ermöglicht ist. Mit anderen Worten wird mittels der Antenne18 induktiv Energie übertragen, welche zum Laden des Energiespeichers 16 genutzt wird.
  • In nicht dargestellten Ausgestaltungen sind die Geräte 2 ein Sensor (Sensorik) wie eine Blutdruck-, ein Blutzucker- oder ein Herzfrequenzmessgerät oder ein am Körper getragenes Computersystem (Wearable computer, Wearables) oder eine Komponente eines am Körper getragenen Sensor- oder Aktor-Systems (Body-area-network). Jedenfalls weisen diese Geräte 2 eine Antenne 18 zur induktiven Informations- und gegebenenfalls zur induktiven Energieübertragung auf.
  • Die Figuren 2a bis 2c zeigen die Antenne 18 des Geräts 2. Die Antenne 18 weist einen folienartigen, aus einem weichmagnetischen Ferrit gebildeten, Antennengrundkörper 24 auf. Der Antennengrundkörper 24 umfasst einen mittleren Spulenkernabschnitt 26, welcher eine erste Spule 28 trägt. Dabei erstreckt sich der mittlere Spulenkernabschnitt 26, und somit eine Spulenachse der ersten Spule 28, entlang einer Längsrichtung L. An dessen Stirnseiten bezüglich der Längsrichtung L ist unter Bildung einer U-Form des Antennengrundkörpers 24 jeweils ein äußerer Antennenabschnitt 30 angeordnet. Somit sind die beiden äußeren Antennenabschnitte 30 senkrecht zur Längsrichtung L orientiert. Dabei erstrecken sich die beiden äußeren Antennenabschnitte 30 in einer zur Längsrichtung L senkrecht orientierten Querrichtung Q.
  • Die beiden äußeren Antennenabschnitte 30 des Antennengrundkörpers 24 weisen jeweils einen randseitigen Spulenkernbereich 32 auf, welcher an den mittleren Spulenkernabschnitt 26 angrenzt. Dabei tragen die randseitigen Spulenkernabschnitten 32 jeweils eine zweite Spule 34, deren Spulenachse in Querrichtung Q orientiert ist. Ferner weisen die beiden äußeren Antennenabschnitte 30 jeweils einen flächig ausgeführten Flanschabschnitt 36 auf, welcher an der Freiendseite, also an der dem mittleren Spulenkernabschnitt 26 gegenüberliegenden und abgewandten Stirnseite des randseitigen Spulenkernabschnitts 32 angrenzt. Der äußere Antennenabschnitt 30 ist von der Freiendseite des entsprechenden randseitigen Spulenkernabschnitts 32 ausgehend halbkreisförmig erweitert, wobei sich der randseitigen Spulenkernabschnitt 32 sowie der Flanschabschnitt 36 in einer gemeinsamen, zur Längsrichtung L senkrecht orientierten Ebene erstrecken. Die beiden äußeren Antennenabschnitte 30 sind baugleich und spiegelsymmetrisch zueinander, wobei deren Symmetrieebene senkrecht zur Längsrichtung L verläuft.
  • In einer nicht weiter dargestellten Alternative sind die beiden äußeren Antennenabschnitte 30 nicht baugleich oder symmetrische ausgebildet. So sind die Flanschabschnitte 36 beispielsweise an eine Form der Gerätekomponente 16 angepasst oder die Flanschabschnitte weisen beispielsweise eine Aussparung für eine Kontaktierung der Gerätekomponente 16 auf.
  • Die erste Spule 28 sowie die beiden zweiten Spulen 34 sind jeweils mit einer nicht weiter dargestellten Elektronik oder alternativ mit einer nicht weiter dargestellten Stromquelle elektrisch kontaktiert. Allenfalls sind die erste Spule 28 und die beiden zweiten Spulen 34 unabhängig voneinander schaltbar, also mit einer vorgesehenen Stromstärke beaufschlagbar (ansteuerbar).
  • In einem Innenbereich I, zwischen den äußeren Antennenabschnitten 30 ist eine Gerätekomponente 38 des Geräts 2 angeordnet, welche hier der als Batterie ausgebildete Energiespeicher 16 des Geräts 2 ist. Der Energiespeicher 16 weist eine Form auf, die zwei koaxial gelagerten, aufeinander angeordneten Zylindern entspricht, deren Zylinderachsen sich in Längsrichtung L erstrecken. Die gegenüberliegenden und beabstandeten ebenen Flächen der Zylinder bilden parallele Stirnseiten 40 des Energiespeichers 16. Die Mantelflächen der beiden Zylinder bilden einen Umfangsbereich 42 des Energiespeichers 16. Die Stirnseiten 40 des erstrecken sich dabei in einer Ebene senkrecht zur Längsrichtung L, so dass diese parallel zu den äußeren Antennenabschnitten 30 orientiert sind. Zusammenfassend sind die äußeren Antennenabschnitte 30 an gegenüberliegenden Stirnseiten 40 des Energiespeichers angeordnet und der mittlere Spulenkernabschnitt 26 übergreift den Umfangsbereich 42 der als Energiespeicher 16 ausgebildeten Gerätekomponente 38.
  • Zwischen dem Antennengrundköper 24, also dem mittleren Spulenkernabschnitt 26 sowie dem äußeren Antennenabschnitt 30, und der Gerätekomponente 38 ist eine folienartige Abschirmung 44 angeordnet. Die Abschirmung 44 ist also an der dem mittleren Spulenkernabschnitt 26 zugewandten Seite der beiden äußeren Antennenabschnitte 30 sowie an der den äußeren Antennenabschnitten 30 zugewandten Seite des mittleren Spulenkernabschnitts 26 angeordnet. Der am mittleren Spulenkernabschnitt 26 angeordnete Bereich der Abschirmung 44 bzw. der Bereich, welcher zwischen dem mittleren Spulenkernabschnitt 26 und dem Energiespeicher 16 angeordnet ist, wird im Folgenden als mittlerer Abschirmungsabschnitt 46 bezeichnet. Entsprechend werden die beiden Bereiche der Abschirmung 44, welche an den äußeren Antennenabschnitten 30 angeordnet sind als äußere Abschirmungsabschnitte 48 bezeichnet. Die folienartige Abschirmung 44 weist dabei eine Leitfähigkeit von mehr als 106 S/m auf und ist aus diamagnetischem Material gebildet oder umfasst dieses. Gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist die Abschirmung 44 mittels einer Kupferfolie gebildet.
  • Die Abschirmung 44 ist dabei größer als der Antennengrundkörper 24 und überdeckt diesen. Somit weist der mittlere Abschirmungsabschnitt 46 eine Ausdehnung in einer Ebene parallel zum mittleren Spulenkernabschnitt 26 auf, welche größer ist als die Ausdehnung des Spulenkernabschnitts 26. Analog weisen die äußeren Abschirmungsabschnitte 48 eine Ausdehnung in einer zu den äußeren Antennenabschnitten 30 parallelen Ebene auf, welche größer ist als die Ausdehnung der äußeren Antennenabschnitte 30. Die beiden äußeren Abschirmungsabschnitte 48 überdecken dabei die Stirnseiten 40 (Stirnseitenflächen) des Energiespeichers 16 vollständig.
  • Aufgrund der Abschirmung ist eine Ausbreitung eines Magnetfelds in den Innenbereich I verhindert oder zumindest verringert. Aufgrund dessen werden im Innenbereich I angeordneten Energiespeicher 16 keine oder zumindest entsprechend weniger Wirbelströme induziert, so dass dieser nicht erwärmt oder auch beschädigt wird.
  • Aufgrund des Anordnens der Antenne18 direkt am Energiespeicher 16 bzw. an der Gerätekomponente 38 und durch das Anordnen der Abschirmung 44 zwischen dem Antennengrundkörper des Antennenelements 18 und dem Energiespeicher 16 ist eine platzsparende Anordnung der Antenne 18 im Gerät 2 realisiert. In Folge dessen ist das Gerät 2 besonders bauraumsparend (klein) ausgeführt sein.
  • Die Figuren 3a bis 3c zeigen jeweils eine alternative Ausgestaltung der Flanschabschnitte 36. Bei der in Fig. 3a gezeigten ersten Alternative ist der als Kreissegment geformte Flanschabschnitt 36 gegenüber der Abschirmung 44 verkleinert. Dabei ist die Ausdehnung des Kreissegments entlang dessen Radialrichtung kleiner als die Ausdehnung der Abschirmung 44 in dieser Richtung. Auf diese Weise ist eine Ausdehnung von Magnetfeldlinien in den Innenbereich I weiter vermindert. Die zweite Alternative gemäß der Fig. 3b und die dritte Alternative der Fig. 3c weisen unterschiedliche Mittelpunktswinkel des als Kreissegment geformten Flanschabschnitts 36. Der Flanschabschnitt 36 der Fig. 3b weist einen Mittelpunktswinkel von 120° auf, der Flanschabschnitt 36 der Fig. 3c weist einen Mittelpunktswinkel von 60° auf. Mittels der Variation der Flanschabschnitte 36 ist eine Antennenfläche an betriebsbedingte Anforderungen angepasst.
  • Fig. 4 zeigt schematisch eine flexible Leiterplatte 50, in welche die Abschirmung 44 sowie der Antennengrundkörper 24 integriert sind. Der aus einem Ferrit gebildete Antennengrundkörper 24 ist dabei in die Leiterplatte 50 einlaminiert. An gegenüberliegenden Breitseiten des Antennengrundkörpers 24 sind eine erste Wicklungsschicht 52 und eine zweite Wicklungsschicht 54 angeordnet. Die erste Wicklungsschicht 52 und die zweite Wicklungsschicht 54 weisen dabei jeweils Leiterbahnen 56 auf (Fig. 5a), mittels welchen die Windungen der ersten Spule 28 und die Windungen der beiden zweiten Spulen 34 gebildet sind. Die Leiterbahnen 56 sind dabei mittels Ätzens in die erste Wicklungsschicht 52 und in die zweite Wicklungsschicht 54 im Zuge der Herstellung der Leiterplatte 50 eingebracht. Die Leiterbahnen 56 sind mittels Durchkontaktierungen (Vias) 58 elektrisch miteinander verbunden. Ferner ist die erste Wicklungsschicht 52 ist auf einem Substrat 60 angeordnet bzw. aufgebracht. Auf der der ersten Wicklungsschicht 52 gegenüberliegenden Seite des Substrats 60 ist die Abschirmung 44 angeordnet, welche hier mittels einer Kupferlage der Leiterplatte 50 gebildet ist. Dabei ist die Abschirmung 44 an der dem Innenbereich I zugewandten Breitseite des Substrats 60 angeordnet. Ferner sind an der dem Innenbereich I zugewandten Breitseite der Abschirmung 44 sowie an der dem Innenbereich I abgewandten, also einem Außenbereich A zugewandten, Breitseite der zweiten Wicklungsschicht 54 jeweils eine Lackschicht 62 angeordnet.
  • Die Figuren 5a und 5b zeigen die Antenne 18 im planen Zustand. Im Zuge der Montage der Antenne 18 im Gerät 2 wird die Antenne 18 gefaltet (abgewinkelt), so dass die Antenne 18 den Energiespeicher 16 platzsparend umfasst. Dies ist aufgrund der Verwendung der flexiblen Leiterplatte 50 sowie aufgrund der folienartigen und faltbaren Ausbildung des Antennengrundkörpers 24 ermöglicht. Dabei ist der Antennengrundkörper 24 sowie die Abschirmung 44 gemäß der Ausführung der Fig. 4 in die Leiterplatte 50 integriert. Die Fig. 5a zeigt dabei die flexible Leiterplatte 50 mit integrierter Abschirmung 44 und integriertem Antennengrundkörper 24, in der Fig. 5a ist diese Leiterplatte 50 zum Zwecke einer verbesserten Sichtbarkeit des Antennengrundkörpers 24 und der Abschirmung 44 ohne das Substrat 60 und ohne die beiden Lackschichten 62 gezeigt sind.
  • Die Fig. 6 zeigt in einer Explosionsdarstellung die Antenne 18. Hierbei sind analog zur Fig. 5b das Substrat 60 sowie die beiden Lackschichten 62 der Leiterplatte 50, in welche der Antennengrundköper 24 sowie die Abschirmung 44 integriert ist, zum Zwecke einer verbesserten Sichtbarkeit einzelner Komponenten der Antenne 18 nicht dargestellt. Die Antenne 18 weist dabei eine dritte Spule 64 auf, welche konzentrisch zur ersten Spule 28 um den mittleren Spulenkernabschnitt 26 angeordnet ist. Diese dritte Spule 64 ist dabei aus mittels Durchkontaktierungen 68 elektrisch verbundenen Leiterbahnen 56 gebildet, welche insbesondere mittels Ätzen in eine dritte Wicklungsschicht 66 und in eine vierte Wicklungsschicht 68 eingebracht sind. Dabei ist die dritte Wicklungsschicht 66 bzw. die Leiterbahnen 56 der dritten Wicklungsschicht 66 auf der dem Innenbereich I zugewandten Seite der ersten Wicklungsschicht 52 und die vierte Wicklungsschicht 68 ist an der dem Außenbereich A zugewandten Seite der zweiten Wicklungsschicht 54 angeordnet.
  • Des Weiteren ist zu erkennen, dass bezüglich der Längsrichtung L benachbarte Durchkontaktierungen 58 in einer Richtung senkrecht zur Längsrichtung L und senkrecht zur Querrichtung Q zueinander versetzt angeordnet sind. Mit anderen Worten sind benachbarte Durchkontaktierungen 58 nicht in einer gemeinsamen Ebene angeordnet, welche mittels der Längsrichtung L und der Querrichtung Q aufgespannt ist. Dabei weisen die Durchkontaktierungen 58 einen höheren Platzbedarf in Längsrichtung L auf als die Leiterbahnen 56. Fertigungs- bzw. herstellungsbedingt ist dabei ein Mindestabstand zwischen zwei Leiterelementen, mit anderen Worten zwischen zwei benachbarten Leiterbahnen 56, zwischen zwei benachbarten Durchkontaktierungen 58 sowie zwischen einer Leiterbahn 56 und derjenigen Durchkontaktierung 58, welche mit einer zu dieser Leiterbahn 56 der benachbarten Leiterbahn 56 verbundenen ist, notwendig. Bei einer nicht versetzten Anordnung der Durchkontaktierungen 58 sind die räumlich am nähesten zueinander angeordneten Leiterelemente zwei benachbarte Durchkontaktierungen 58. In Folge des in Vergleich zu den Leiterbahnen 56 größeren Platzbedarfs der Durchkontaktierungen 58 in Längsrichtung L ist somit ein Abstand zwischen zwei benachbarten Leiterbahnen 56 größer als der Mindestabstand. Bei einer versetzten Anordnung der Durchkontaktierungen 58 hingegen ist der geringste Abstand zwischen zwei Leiterelementen zwischen einer Leiterbahn 56 und der mit der direkt benachbarten Leiterbahn 56 verbundenen Durchkontaktierung 58. Aufgrund des geringeren Platzbedarfs in Längsrichtung L der Leiterbahnen 56 im Vergleich zu den Durchkontaktierung 58, ist somit bei versetzter Anordnung direkt benachbarter Durchkontaktierungen 58 der Abstand zwischen direkt benachbarten Leiterbahnen 56 kleiner, so dass eine Windungsdichte der entsprechenden Spule erhöht ist.
  • Die Figuren 7a und 7b zeigen repräsentativ ein Verfahren zum Betrieb der Antenne 18, welche gemäß der Fig. 2 ausgebildet ist. In der Fig. 7a ist eine erste Betriebsart der Antenne 18 dargestellt, wobei die erste Spule 28 und die beiden zweiten Spulen 34 gleichzeitig geschaltet sind, und wobei die Stromrichtung derart gewählt ist, dass sich die mittels der Spulen 28 und 34 erzeugten Magnetfelder konstruktiv überlagern. Also werden die Spulen 28 und 34 in gleichem Sinn vom Strom durchflossen. Die Antenne 18 wirkt nach Art einer Ferritstabantenne mit einer vergleichsweise großen Stirnfläche, wobei ein bei Betrieb erzeugtes magnetisches Dipolmoment m im Wesentlichen senkrecht zu den äußeren Antennenabschnitten 30 und parallel zu Längsrichtung L orientiert ist.
  • Fig. 7b zeigt die Antenne 18 in einer zweiten Betriebsart, wobei lediglich einer der beiden zweiten Spulen 34 geschaltet ist. Das bei Betrieb erzeugte magnetische Dipolmoment m ist nicht senkrecht zu den äußeren Antennenabschnitten 30, sondern in einer Ebene, welche mittels der Längsrichtung L und der Querrichtung Q aufgespannt ist, unter einem Winkel α gegen die Normale N der äußeren Antennenabschnitte 30 gekippt.
  • In den Figuren 7a und 7b ist neben der Antenne 18 ist der als Spule ausgebildeter Empfänger 23 des Zubehörteils 22 gezeigt, dessen Spulenachse S senkrecht zu den äußeren Antennenabschnitten 30 der Antenne 18 orientiert ist bzw. unter dem Winkel α gegen die Normale N verdreht ist. Eine induktive Kopplung zwischen der Antenne 18 und dem Empfänger 23 ist dabei maximal, wenn das magnetische Dipolmoment m parallel zur Spulenachse S orientiert ist. Durch Aktivierung, insbesondere durch Bestromung, einer der zweiten Spulen 34, beider zweiter Spulen 34 und/oder der ersten Spule 28 wird die Orientierung des magnetischen Dipolmoments m derart eingestellt, dass dieses möglichst parallel zur Spulenachse S verläuft.
  • Zusammenfassend ist eine Senderaumrichtung, mit anderen Worten die räumliche Orientierung des bei Betrieb der Antenne 18 erzeugten magnetischen Dipolmoments m, bezüglich der Antenne 18 nicht feststehend (starr), sondern je nach Schalten der Spulen 28,34 räumlich unterschiedlich orientiert. Auf diese Weise wird mittels einer Schaltung einer der Spulen 28,34 das bei Betrieb der Antenne 18 erzeugte magnetische Dipolmoment m entsprechend einer Orientierung eines Empfängers 23 relativ zur Antenne 18 eingestellt. Folglich ist eine zuverlässige induktive Kopplung der Antenne 18 mit dem Empfänger 23 auch bei einer Verdrehung des Empfängers 23 relativ zur Antenne 18 ermöglicht und somit eine zuverlässige induktive Informationsübertragung realisiert.
  • Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.
    • Bezugszeichenliste
    • 2
    Gerät
    2a
    Hörhilfegerät
    4
    Hörgerätesystem
    6
    Gehäuse
    8
    Mikrofon
    10
    Schallwandler
    12
    Signalverarbeitungseinheit
    14
    Lautsprecher
    16
    Energiespeicher
    18
    Antenne
    20
    induktive Informationsübertragung
    22
    Zubehörteil
    23
    Empfänger
    24
    Antennengrundkörper
    26
    mittlerer Spulenkernabschnitt
    28
    erste Spule
    30
    äußerer Antennenabschnitt
    32
    randseitiger Spulenkernbereich
    34
    zweite Spule
    36
    Flanschabschnitt
    38
    Gerätekomponente
    40
    Stirnseite
    42
    Umfangsbereich
    44
    Abschirmung
    46
    mittlerer Abschirmungsabschnitt
    48
    äußerer Abschirmungsabschnitt
    50
    Leiterplatte
    52
    erste Wicklungsschicht
    54
    zweite Wicklungsschicht
    56
    Leiterbahn
    58
    Durchkontaktierung
    60
    Substrat
    62
    Lackschicht
    64
    dritte Spule
    66
    dritte Wicklungsschicht
    68
    vierte Wicklungsschicht
    α
    Winkel
    A
    Außenbereich
    I
    Innenbereich
    L
    Längsrichtung
    m
    magnetisches Dipolmoment
    N
    Normale der äußeren Antennenabschnitte
    Q
    Querrichtung
    S
    Spulenachse

Claims (10)

  1. Antenne (18), insbesondere eines Hörhilfegeräts, zur induktiven Informations- und/oder Energieübertragung, aufweisend
    einen folienartigen Antennengrundkörper (24) mit einem mittleren Spulenkernabschnitt (26), der eine erste Spule (28) trägt, und mit beidseitig des mittleren Spulenkernabschnitts (26) einander gegenüberliegend angeordneten äußeren Antennenabschnitten (30),
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die äußeren Antennenabschnitte (30) jeweils einen an den mittleren Spulenkernabschnitt (26) angrenzenden randseitigen Spulenkernabschnitt (32) aufweisen, der eine zweite Spule (34) trägt, wobei die äußeren Antennenabschnitte (30) gegenüber dem mittleren Spulenkernabschnitt (26) abgewinkelt sind.
  2. Antenne (18) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass jeder der äußeren Antennenabschnitte (30) einen, insbesondere kreissegmentartigen, Flanschabschnitt (36) aufweist, welcher an die dem mittleren Spulenkernabschnitt (26) abgewandte Stirnseite des randseitigen Spulenkernabschnitts (32) angrenzt.
  3. Antenne (18) nach Anspruch 1 oder 2,
    gekennzeichnet durch
    eine folienartige Abschirmung (44), welche jeweils an der dem mittleren Spulenkernabschnitt (26) zugewandten Seite der beiden äußeren Antennenabschnitte (30) und auf der den äußeren Antennenabschnitten (30) zugewandten Seite des mittleren Spulenkernabschnitts (26) angeordnet ist.
  4. Antenne (18) nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Abschirmung (44) größer oder gleich dem Antennengrundkörper (24) ist und diesen überdeckt.
  5. Antenne (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass der Antennengrundkörper (24) oder die Abschirmung (44) und der Antennengrundkörper (24) in eine, insbesondere flexible, Leiterplatte (50) integriert sind,
    - dass auf gegenüberliegenden Breitseiten des Antennengrundkörpers (24) eine erste Wicklungsschicht (52) und eine zweite Wicklungsschicht (54) angeordnet sind, und
    - dass die erste Wicklungsschicht (52) und die zweite Wicklungsschicht (54) jeweils Leiterbahnen (56) aufweisen, mittels welchen die Windungen der ersten Spule (28) und die Windungen der zweiten Spule (34) gebildet sind.
  6. Antenne (18) nach Anspruch 5,
    gekennzeichnet durch
    eine dritte Wicklungsschicht (66) und eine vierte Wicklungsschicht (68), welche an der dem Antennengrundkörper (24) abgewandten Breitseite der ersten Wicklungsschicht (52) bzw. an der dem Antennengrundkörper (24) abgewandten Breitseite der zweiten Wicklungsschicht (54) angeordnet sind, wobei mittels Leiterbahnen (56) der dritten Wicklungsschicht (66) und mittels Leiterbahnen (56) der vierten Wicklungsschicht (68) eine dritte Spule (64) gebildet ist, welche konzentrisch bezüglich der ersten Spule (28) oder bezüglich einer der zweiten Spulen (34) angeordnet ist.
  7. Verfahren zum Betrieb einer Antenne (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei eine räumliche Orientierung eines bei Betrieb erzeugten magnetischen Dipolmoments (m) durch Aktivierung, insbesondere durch Bestromung, einer der zweiten Spulen (34), beider zweiter Spulen (34) und/oder der ersten Spule (28) entsprechend einer Orientierung eines Empfängers (23) relativ zur Antenne (18) eingestellt wird.
  8. Gerät (2), insbesondere Hörgerät, vorzugsweise Hörhilfegerät, mit einer Antenne (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
  9. Gerät (2) nach Anspruch 8,
    gekennzeichnet durch
    eine Gerätekomponente (38), insbesondere einen Energiespeicher, wobei die Antenne (18) die Gerätekomponente (38) zumindest abschnittsweise umgreift.
  10. Gerät (2) nach Anspruch 8 oder 9,
    - wobei die äußeren Antennenabschnitte (30) an gegenüberliegenden Stirnseiten (40) der Gerätekomponente (38) angeordnet sind, und
    - wobei der mittlere Spulenkernabschnitt (26) einen Umfangsbereich (42) der Gerätekomponente (38) übergreift.
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