KR20040033317A

KR20040033317A - A headphone

Info

Publication number: KR20040033317A
Application number: KR10-2004-7003877A
Authority: KR
Inventors: 코크피터; 콘포쓰존앤쏘니
Original assignee: 로크 마노 리서치 리미티드
Priority date: 2001-09-17
Filing date: 2002-09-17
Publication date: 2004-04-21
Also published as: GB0203361D0; GB2380861A; GB0122261D0; GB2380861B

Abstract

하우징, 리시버 유닛을 포함하고, 헤드폰에 연결하기 위한 연결부위에 연결하는 좌우 오디오 스테레오 출력 라인을 갖는 수신기 어셈블리로서 좌우 라인의 각각은 직렬로 임피던스를 갖고 또한 좌우 오디오 라인을 연결하는 캐패시턴스를 갖고 상기 캐패시턴스는 커넥터와 인덕턴스의 비출력측사이의 지점에 위치하고 수신 유닛과 오디오 라인은 인덕턴스를 거쳐 연결되어 있다.A receiver assembly having a housing, a receiver unit, and having left and right audio stereo output lines connecting to connections for connecting headphones, each of the left and right lines having an impedance in series and having a capacitance connecting the left and right audio lines; Is located at the point between the connector and the non-output side of the inductance and the receiving unit and audio line are connected via inductance.

Description

Headphones {A HEADPHONE}

헤드폰 리드를 안테나로 사용하는 것은 새로운 것이 아니다. 종래 이러한 것은, 헤드폰이 RF 입력 수신기에 부착된 일정 길이의 와이어로서 기능하는 FM방송 수신기를 위한 가장 단순한 형태를 가졌었다. 이러한 어레인지먼트의 단점은, (수신기 하우징의 치수에 비해) 비교적 긴 길이의 와이어가 비효율적인 안테나 다이폴을 형성하기 때문에 비효율적이라는 점이다.Using the headphone lead as an antenna is not new. This has conventionally been the simplest form for an FM broadcast receiver in which the headphones function as a length of wire attached to the RF input receiver. A disadvantage of this arrangement is that the relatively long wires (relative to the dimensions of the receiver housing) are inefficient because they form an inefficient antenna dipole.

본 발명은, 헤더폰 이어피스에 오디오 신호를 공급할뿐 아니라, 수신기를 위하여 라디오 주파수(RF)를 수신하기 위한 안테나로서 기능하는 리드를 구비한 헤드폰에 관련된다.The present invention relates to a headphone with a lead that not only supplies an audio signal to the header phone earpiece, but also functions as an antenna for receiving a radio frequency (RF) for the receiver.

도 1은 본 발명의 배경 원리를 설명하는 도면,1 illustrates the background principle of the present invention;

도 2는 본 발명의 개략적인 실제 실시도,2 is a schematic practical embodiment of the present invention,

도 3은 도 2의 실시도의 개량을 나타내는 본 발명의 바람직한 실시도,3 is a preferred embodiment of the present invention showing an improvement of the embodiment of FIG.

도 4는 본 발명의 대안의 실시도, 및4 is an alternative embodiment of the invention, and

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리드의 실제 치수를 도시한 도면.5 shows actual dimensions of a lead according to a preferred embodiment of the present invention.

상기 문제점을 극복하는 것이 본 발명의 목적이다.It is an object of the present invention to overcome the above problems.

본 발명의 일 태양에 따라 적어도 두개의 와이어를 구비한 헤드폰이 제공되고, 상기 와이어중 하나는 오디오 와이어이고, 상기 적어도 하나의 오디오 와이어는 수신기/오디오 유닛에 입력하기 위한 잭에 연결되어있고, 상기 와이어는 또한 공통 그라운드 라인에 연결되어 있고, 상기 그라운드 라인은 잭으로부터 뻗어있어서, 오디오 와이어의 길이를 확장하기 위하여 잭이 상기 수신기 오디오 유닛에 연결될때 상기 그라운드 라인은 상기 수신기 오디오 유닛의 케이스에 연결된다.According to one aspect of the invention there is provided a headphone with at least two wires, one of the wires being an audio wire, the at least one audio wire being connected to a jack for input to a receiver / audio unit, A wire is also connected to the common ground line, the ground line extending from the jack so that the ground line is connected to the case of the receiver audio unit when the jack is connected to the receiver audio unit to extend the length of the audio wire. .

휴대용 FM방송 수신기에서, 신호장 강도는 매우 높고, 안테나 효율이 중요하지 않을 정도의 충분한 최소한도의 예상 성능을 가진다.In portable FM broadcast receivers, the signal field strength is very high and has a sufficient minimum expected performance so that antenna efficiency is not critical.

그러나, 안테나의 헤드폰 어레인지먼트는 전형적으로 두개의 이어폰을 포함하고 각각의 헤드폰은 스테레오 사운드를 제공하기 위하여 동일한 구성의 오디오 와이어를 갖는다. 이러한 경우 바람직한 실시예는 적어도 두개의 와이어에 각각 연결된 두개의 헤드폰을 포함하고, 상기 와이어중 적어도 하나는 오디오 와이어이고, 상기 오디오 와이어의 각각은 수신기/오디오 유닛에 입력하기 위한 잭에 연결되어 있고 상기 와이어의 적어도 또다른 하나는 공통 송신 그라운드 라인에 연결되어 있고, 상기 그라운드 라인은 잭으로부터 뻗어있어서 오디오 유닛에 연결될때, 오디오 와이어의 길이가 확장된다.However, the headphone arrangement of the antenna typically includes two earphones and each headphone has an audio wire of the same configuration to provide stereo sound. In this case a preferred embodiment comprises two headphones each connected to at least two wires, at least one of the wires being an audio wire, each of which is connected to a jack for input to a receiver / audio unit and the At least another one of the wires is connected to a common transmission ground line, which extends from the jack to extend the length of the audio wire when connected to the audio unit.

이러한 헤드폰 어레인지먼트는, 수신기/오디오 유닛에 연결하기 위하여 잭 커넥터를 위한 소켓을 포함하는 어댑터 유닛에 플러깅되게끔 되어있고, 상기 잭 커넥터에 연결되고 상기 잭 커넥터로부터 제 1 및 제 2 피드를 확장하고 상기 각각의 피드는 좌우 헤드폰에 각각 연결되어 있는 와이어를 포함하고, 상기 커넥터로부터 좌우 피드의 길이를 따라 부분적으로, 근단에 커넥터로부터, 뻗어있는 송신 라인/스크린 리드/그라운드 피드를 포함하고, 각각의 헤드폰을 위해, 접지 연결 와이어는 오디오의 길이를 따라 부분적으로 공통 포인트 연결에 뻗어있고, 상기 공통 포인트 연결은 임피던스를 경유하여 상기 그라운드 피드의 원단에 연결되어 있고 상기 접지 연결의 각각은 캐패시턴스를 거쳐 각각의 오디오 라인에 연결되어 있다.Such headphone arrangement is adapted to be plugged into an adapter unit comprising a socket for a jack connector for connecting to a receiver / audio unit, connected to the jack connector and extending the first and second feeds from the jack connector and Each feed includes wires each connected to left and right headphones, each of which includes a transmission line / screen lead / ground feed extending from the connector at the proximal end, partially along the length of the left and right feed, and each headphone. For this purpose, a ground connection wire extends in part to the common point connection along the length of the audio, the common point connection is connected to the far end of the ground feed via an impedance and each of the ground connection is connected via a capacitance to each other. It is connected to the audio line.

송신 라인은 바람직하게는 동축 케이블이고 다른 와이어와 함께, 꼬인 3코어 리드를 형성한다.The transmission line is preferably a coaxial cable and, together with the other wire, forms a twisted three core lead.

본 발명은 지금 배경 원리와 예를 참조하고, 첨부도면을 참조하여 기술될 것이다.The present invention will now be described with reference to the background principles and examples, with reference to the accompanying drawings.

도 1a는 수신기 송신기(3)의 하우징(2)에 하우징되고 복사 저항(R_ant)을 가진 간단한 다이폴 안테나(1)의 개략도를 도시한다. 안테나(1)는 자체 내장된것(즉, 무전력 또는 그라운드 연결)으로 직접 피딩되고 매칭 임피던스의 RF소스와 전자기적으로 완전히 차단되어 있다. 이 예에서 안테나는 수신 모드에서 동작하기 보다 송신기로서 참조되고 이것은 설명을 용이하게 한다.1a shows a schematic diagram of a simple dipole antenna 1 housed in a housing 2 of a receiver transmitter 3 and having a radiation resistance R _ant . The antenna 1 is directly fed internally (i.e., no power or ground connection) and is completely electromagnetically isolated from the RF source of matching impedance. In this example the antenna is referred to as a transmitter rather than operating in the receive mode and this facilitates the description.

RF소스가 충분히 작다고 생각되면 하우징(2)은 도 1b에 도시된 바와 같이 다이폴의 하부에 포함될 수 있다. 발명자는 이러한 개념을 확대함으로써, 다이폴의 하반부내에서, RF소스의 정확한 위치는 중요하지 않다고 결론지었다. RF소스는 도1c에 도시된 바와 같이 안테나 시스템의 전자기 복사 행동의 변화 없이 다이폴 하부의 중앙부 위에 동축 피드(40)(또는 하우징의 여타 확장)를 사용하여 다이폴 하부의 바닥에 재위치될 수 있다. 시스템의 이러한 동축 피더부의 효과적인 전기적 길이는 안테나의 기능에 중요하지 않다.If the RF source is considered small enough, the housing 2 can be included under the dipole as shown in FIG. The inventor concluded that by expanding this concept, within the lower half of the dipole, the exact location of the RF source is not important. The RF source may be repositioned at the bottom of the dipole bottom using a coaxial feed 40 (or other extension of the housing) over the center of the dipole bottom without changing the electromagnetic radiation behavior of the antenna system as shown in FIG. The effective electrical length of this coaxial feeder portion of the system is not critical to the function of the antenna.

도 2a는 본 발명의 원리에 기초하여 표준 헤드폰 시스템을 본 발명의 실시예에 적용한 것을 나타낸다. 도 2a는, 오디오/그라운드 패어 각각의 이어 피스에 이어지는 곳으로부터 리드가 나뉘는 지점을 거쳐 좌우 헤드폰(10, 11)의 각각에 연결된 스테레오 헤드폰 잭(9)을 거쳐 피딩되는 좌우 오디오 출력부(6, 7)를 구비한 수신기 유닛(5)을 도시한다. 헤드폰의 각각은 또한 수신기 유닛의 케이스(13)에 연결되는 그라운드 연결선(12)을 갖는다.2A shows the application of a standard headphone system to an embodiment of the present invention based on the principles of the present invention. FIG. 2A shows the left and right audio outputs 6, fed through stereo headphone jacks 9 connected to each of the left and right headphones 10, 11 via the point where the leads are divided from where each ear piece is connected to the audio / ground pair. A receiver unit 5 with 7) is shown. Each of the headphones also has a ground lead 12 that is connected to the case 13 of the receiver unit.

그라운드 연결선을 각각의 이어 폰으로부터 끊고, (RF에서는 저 임피던스를 가지지만, 오디오에서 고 임피던스를 가지는) RF커플링 캐패시터(14, 15)를 오디오/그라운드 패어 피드와 이어폰사이에 위치시킴으로써 효과적으로 통합된 RF패어로 만들어진다. 결과적인 리드 어레인지먼트는, 다이폴의 상반부가 도 2b 및 2c에 도시된 바와 같이 한개가 아닌 두개의 브랜치로 구성되는 것을 제외하고는 도 1c의 엔드 피딩된 다이폴 시스템과 동일하다. 도 2c는 도 2b회로를 개략적으로 나타낸다.Disconnect the ground leads from each earphone and effectively integrate the RF coupling capacitors 14 and 15 (low impedance in the RF but high impedance in the audio) between the audio / ground pair feed and the earphones. Made with RF pairs. The resulting lead arrangement is identical to the end fed dipole system of FIG. 1C, except that the upper half of the dipole consists of two branches rather than one as shown in FIGS. 2B and 2C. FIG. 2C schematically shows the circuit of FIG. 2B.

도 2d는 본 발명의 대안의 실시예를 도시한다. 상기한 것과 마찬가지로 본 어레인지먼트는 각각이 한 쌍의 오디오 리드(16a, 16b 및 17a, 17b)를 갖는 두개의 이어폰을 포함한다. 각 쌍의 오디오 리드(16a, 17a)중 하나는 수신기 유닛(18)과연계하여 도시된 잭에 연결되어 있다. 소켓(19)내의 잭의 연결은 리드(16a, 17a)가, 각각이 또다른 임피던스(21, 22)를 거쳐, 오디오 유닛(20)의 좌우 출력단에 연결되도록 되어있다. 이러한 임피던스는 RF에서 높지만 오디오 주파수에서는 낮다. 리드는 또한 캐패시턴스(23, 24)를 거쳐 수신기에 연결되어 있다. 이러한 식으로 헤드폰은 오디오 유닛의 출력으로서 뿐만 아니라 수신기 유닛의 수신기(25)내에 입력하기 위한 안테나로서 기능한다.2d illustrates an alternative embodiment of the present invention. As described above, the arrangement includes two earphones each having a pair of audio leads 16a, 16b and 17a, 17b. One of each pair of audio leads 16a, 17a is connected to the jack shown in connection with the receiver unit 18. The connection of the jack in the socket 19 is such that the leads 16a, 17a are connected to the left and right output terminals of the audio unit 20, respectively, via another impedance 21, 22. This impedance is high at RF but low at audio frequencies. The leads are also connected to the receiver via capacitances 23 and 24. In this way the headphones function not only as the output of the audio unit but also as an antenna for input into the receiver 25 of the receiver unit.

그라운드 리드로서 간주될 수 있는, 헤드폰의 다른 리드(16b, 17b)는 잘려서 공통점"A"에 함께 연결되어 있다. 리드(16a, 17a) 또한 캐패시터(26, 27)를 거쳐 공통점(A)에 연결되어 있다. 리드(16b, 17b)는 (RF에서 고 임피던스이지만 오디오 주파수에서 저 주파수인) 인덕터(28)를 거쳐, 동축 케이블(29)에 연결되어 있다. 동축 케이블은 필수적으로 잭 주위를 감싸고 수신기 유닛 하우징(30)에 연결되어 있거나 접지된다.The other leads 16b, 17b of the headphones, which can be regarded as ground leads, are cut and connected together at a common point "A". The leads 16a and 17a are also connected to the common point A via the capacitors 26 and 27. Leads 16b and 17b are connected to coaxial cable 29 via inductor 28 (high impedance in RF but low frequency in audio frequency). The coaxial cable is essentially wrapped around the jack and connected or grounded to the receiver unit housing 30.

다이폴의 임피던스는 전형적으로, 공통적으로 사용된 수신기로의 50ΩRF 인터페이스보다 높다. 성능을 개선하기 위하여 두개의 엘리먼트 매칭 네트워크에 의한, 임피던스 변형이 바람직하다. 이것은 도 3a, 3b에 개략적으로 구현된다. 실제적인 구현은 도 3c에 도시된다. 이러한 어레인지먼트는, 각각의 이어피스에 대하여, 캐패시턴스(31)와 임피던스(32)의 병렬 연결을 포함한다는 점을 제외하면 도 2c의 어레인지먼트와 동일하다. 도 3c의 일점쇄선 부분은 매칭 회로를 나타낸다.The impedance of the dipole is typically higher than the 50ΩRF interface to a commonly used receiver. Impedance deformation with two element matching networks is desirable to improve performance. This is schematically implemented in Figures 3a, 3b. The actual implementation is shown in FIG. 3C. This arrangement is the same as the arrangement of FIG. 2C, except that for each earpiece, a parallel connection of capacitance 31 and impedance 32 is included. The dashed-dotted portion in FIG. 3C represents a matching circuit.

(헤드셋 리드로서 사용된) 와이어의 길이에 관한한, 디지털 오디오 방송(DAB : Digital Audio Broadcast)을 위한 실제적인 헤드폰 시스템을 형성하기 위하여 그길이를 확장할 수 있다. DAB VHF 대역은 175MHz에서 239MHz까지이고 중심 주파수는 36cm파장을 갖는 208MHz이다. 이정도의 길이는 (다이폴의 정상부 반을 포함하는) 개인 이어피스 피더를 위해 이상적이지만, 헤드폰 리드 셋의 하부는 라디오 디바이스 그 자체를 포함하기 때문에, 실제적적으로 사용할때는 너무 짧다. 포켓 라디오 제품 헤드셋은 전형적으로 전체 1m를 초과하는 안테나 길이를 갖는다.As far as the length of the wire (used as the headset lead) can be extended, it can be extended to form a practical headphone system for Digital Audio Broadcast (DAB). The DAB VHF band ranges from 175MHz to 239MHz with a center frequency of 208MHz with a 36cm wavelength. This length is ideal for a personal earpiece feeder (including the top half of the dipole), but it is too short for practical use, since the bottom of the headphone lead includes the radio device itself. Pocket radio product headsets typically have an antenna length that exceeds 1 m in total.

본 발명의 실시예는 이러한 실제적인 요구를 감안하여 상부의 길이가 대략 λ/4이고 하부의 길이가 대략 3λ/4인, 비대칭 다이폴을 사용한다. 이것은 도 4에 도시된다. 이러한 디자인 단계에서 발생하는 부하 임피던스 변화는 간단하게 매칭 컴포넌트 값을 선택함으로써 제거된다. 적당한 매칭을 사용하여, 광범위하게 리드 길이를 적용시킬 수 있다.Embodiments of the present invention use asymmetric dipoles with an upper length of approximately [lambda] / 4 and a lower length of approximately 3 [lambda] / 4 in view of this practical need. This is shown in FIG. Load impedance changes that occur during this design phase are eliminated by simply selecting matching component values. With proper matching, the lead length can be applied extensively.

상기한 바와 같이, 케이스의 효과적인 확장을 위해 동축 피더가 사용된다. 그러나 본 발명은 송신(피드)선으로서 동축 케이블의 사용에 한정되지 않는다. 본 발명의 또다른 실제적인 이점은 비교적 저렴한 컴포넌트를 사용한다는 것이다. 엔드 피딩된 다이폴 안테나가 전통적으로 동축 피더를 사용하지만, 본 동작 원리는 이것에 좌우되지 않는다. 피더가 (선로의 단위 길이당 손실을 측정함으로써 확인될 수 있는) 관련 RF주파수에서 송신선으로서 동작하는한, 피더 구조내의 필드는 "국한"되고 엔드 피딩된 다이폴의 원리가 적용된다. 얇고, 유연한 트윈 코어 동축 리드는 비싸므로 대체물이 사용될 수 있다.As mentioned above, coaxial feeders are used for effective expansion of the case. However, the present invention is not limited to the use of coaxial cable as a transmission (feed) line. Another practical advantage of the present invention is the use of relatively inexpensive components. Although end fed dipole antennas traditionally use coaxial feeders, the present operating principle does not depend on this. As long as the feeder operates as a transmission line at the relevant RF frequency (which can be identified by measuring the loss per unit length of the line), the fields in the feeder structure are "limited" and the principle of end fed dipole applies. Thin, flexible twin core coaxial leads are expensive and alternatives may be used.

특히 바람직한 실시예에서 꼬인 3코어 리드가 사용된다. 발명자는, 꼬인 3코어를 가진 상용 헤드폰 리드 와이어의 송신선 특성을 측정함으로써, 단위 길이당합리적으로 낮은 손실을 제공함을 알아내었다. 케이블은 대략 50Ω정도의 특성 임피던스를 갖고있다. 이 케이블을 채용한 실시예가 도 5에 도시된다. 송신 피드선은 3코어 리드를 포함하고, 그 중 하나를 RF"그라운드"로 사용하고 나머지 두개를 집합적으로 RF신호의 캐리어로서 기능하도록 사용한다. RF피더로서 3코어 리드를 사용하는 구조는 신호선으로써 및 역으로 그라운드선으로써 똑같이 잘 작동하지만, 스테레오 오디오 연결의 부가적인 기능과 통합하기 위하여 특별히 선택된 방향이 가장 중요하다. 다른 두개는 헤드폰을 잭에 연결하는 리드이다. 이것외에, 나머지 컴포넌트는 도 3c와 일치한다. 이 어레인지먼트의 효과는 매칭된 다이폴 테스트 안테나 및 매칭된 이상적인 동축 기반 엔드 피딩된 와이어 다이폴의 효과와 비교되었다. 헤드폰 안테나 시스템과 매칭된 이상적인 동축 기반 엔드 피딩된 와이어 다이폴의 게인은 (1-2dB로) 매우 비슷하였고, 둘다 중심 대역에서 테스트 안테나에 관하여 -10dB의 게인을 가졌고, -13dB의 밴드 에지로 드로핑하였다.In a particularly preferred embodiment twisted three core leads are used. The inventors have found that by measuring the transmission line characteristics of a commercially available headphone lead wire with three cores twisted, it provides a reasonably low loss per unit length. The cable has a characteristic impedance of approximately 50Ω. An embodiment employing this cable is shown in FIG. The transmit feedline includes a three core lead, one of which is used as an RF "ground" and the other two collectively serving as carriers of the RF signal. The structure using three core leads as an RF feeder works equally well as a signal line and vice versa, but the direction chosen specifically to integrate with the additional functionality of the stereo audio connection is of paramount importance. The other two are the leads that connect the headphones to the jacks. Besides this, the remaining components are consistent with FIG. 3C. The effect of this arrangement was compared with that of a matched dipole test antenna and a matched ideal coaxial based end fed wire dipole. The gain of the ideal coaxial based end fed wire dipole matched to the headphone antenna system was very similar (at 1-2 dB), both with -10 dB gain relative to the test antenna in the center band and dropping to -13 dB band edge. It was.

본 발명이 실시예로써만 기술되었지만 본 발명의 사상을 벗어나지 않고 실시예의 변형이 행해질 수 있다.Although the invention has been described by way of example only, modifications of the embodiment may be made without departing from the spirit of the invention.

Claims

A headphone comprising earphones connected to at least one pair of wires, at least one of the at least one pair of wires being an audio wire, the at least one audio wire contacting an input to a receiver / audio unit and a case of the receiver / audio unit Is connected to a jack for which at least one of the wires is connected to a common ground line, and the ground line is also connected to the jack, so when the jack contacts the case of the receiver / audio unit, Headphones, characterized in that the length of the audio wire is extended.

Stereo headphones comprising two earphones, each of the two earphones being connected to at least one pair of wires, at least one of each pair of wires being an audio wire, each of the audio wires being input to a receiver / audio unit And a jack for contacting the case of the receiver / audio unit, at least one of each pair of wires is connected to a common ground line, and the ground line is also connected to a jack, so that the jack is Stereo headphones, characterized in that the length of the audio wire is extended when in contact with the case of the receiver / audio unit.

3. The stereo headphone according to claim 1 or 2, wherein the ground wire includes a circuit which is high impedance in an audio signal and low impedance in an RF signal.

The jack connector for connecting to a receiver unit extending from the jack connector, the jack connector for connecting to left and right earphones, respectively, for an audio line including a transmission line / screen, and for each earphone, the left and right from the connector A stereo headphone comprising a left and right feed including a ground feed extending partially from the connector along a length of an audio line, and a ground connecting wire extending into a common point connection, wherein the common point connection is connected to the ground feed via an impedance. Connected, each ground connection being connected to a respective audio line via capacitance.

The stereo headphone according to claim 4, wherein the transmission line is a coaxial cable.

5. The stereo headphone according to claim 4, wherein the transmission line and the audio wire are in the form of a three core lead twisted from a source end of the transmission line.

The stereo headphone according to any of claims 4 to 6, wherein a parallel arrangement of another capacitance and an impedance is disposed in each audio line at a point between the first capacitance connection point and the transmission line distal end.

A receiver unit comprising a housing equipped with a receiver unit, and connector means for receiving an audio output unit and a headphone connector jack, and a filtering means, wherein the audio output unit and the receiver unit have a common connection point. And an inductance between the audio output and the connection point and a capacitance between the receiver and the connection point.

9. The receiver unit of claim 8, wherein the connector is connected to ground, so that when the connector jack is inserted, one of the lines of the jack is connected to the receiver unit case.

10. The device of claim 8 or 9, wherein the audio unit is a stereo unit having two (left and right) outputs, each of the two outputs having a separate line connected to the connector via an inductor, Each being insulated from the receiver unit by a first and a second capacitor.