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CN104349237A - Rf天线和具有rf天线的听力装置 - Google Patents

Rf天线和具有rf天线的听力装置 Download PDF

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CN104349237A CN201410390292.4A CN201410390292A CN104349237A CN 104349237 A CN104349237 A CN 104349237A CN 201410390292 A CN201410390292 A CN 201410390292A CN 104349237 A CN104349237 A CN 104349237A
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K·T·克里斯滕森
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Abstract

本发明公开了一种RF天线和具有RF天线的听力装置，其中所述RF天线(1)适于在包围对应于第一波长的其第一谐振频率的第一频率范围内接收和/或发射电磁RF信号并包括：具有用于电连接到RF发射器和/或RF接收器(44)的馈源(8)的导电天线元件(5)；适于在不与所述第一频率范围重叠的第二频率范围内从电子电路(40)接收和/或向其提供一个或多个电信号的电子元件(9)；及电连接成在所述电子元件(9)和所述电子电路(40)之间传导所述电信号的一根或多根电引线(11)，所述电引线(11)中的每一根通过适于反射和/或衰减所述第一频率范围内的信号及通过所述第二频率范围内的信号的相应电感器(14,16)电连接到所述电子电路(40)；所述天线元件(5)和所述电引线(11)之间的耦合主要为电容耦合。

Description

RF天线和具有RF天线的听力装置
技术领域
本发明涉及用于接收和/或发射RF电磁信号的射频(RF)天线及包括前述RF天线的听力装置，例如助听器或听音装置，其从个人环境接收声或电子音频信号、以电子方式修改所接收的信号、及将修改后的音频信号传入个人的耳朵或耳道内。本发明例如可用于下述应用中：补偿听力受损人员的听觉能力损失、增强正常听力人员的听觉能力和/或将电子音频信号传给人。
背景技术
专利申请WO 2005/055655 A1公开了一种助听器，具有用于佩戴在用户耳后的壳体及将声音从壳体中的接收器即扬声器导入用户耳道的管。术语“耳后式”或“BTE”通常用于命名该类型的助听器。类似类型的助听器，通常命名为“耳内接收器式”或“RITE”，具有安排在耳道中的接收器或扬声器，及代替管，电连接将音频信号从壳体中的放大器导向扬声器。对于这两种助听器类型，已知常将壳体的一部分安排在耳廓和头部之间的脊状突起的顶部，即眼镜的脚丝横梁通常倚靠的地方。一个或多个传声器优选安排在壳体的该部分中，使得来自用户环境的声音可由耳廓相对未受到干扰地拾取。在WO2005/055655 A1公开的助听器中，两个前述传声器安排在壳体的所述部分中，从而通过组合两个传声器的输出可提供多个不同的向前和/或向后定向的传声器信号。
专利申请EP 1 587 343 A2公开了一种助听器，具有由壳体材料中或壳体表面上的金属层构成的RF天线，其因而不占用外壳内的空间。在一实施例中，天线卷绕在外壳的同一部分周围，其中传声器优选按上面所述进行布置。将所公开的天线连接到壳体内的RF发射器和/或接收器需要处理纤细且脆弱的导线。
专利申请US 2009/0262970 A1公开了一种头戴式耳机，其中连接传声器PCB和连接器的线缆包括用于接收FM无线电广播的天线导线和多个音频线。音频线借助于铁氧体磁珠在线缆的连接器端解耦。头戴式耳机天线不适合接收或发射在GHz范围的RF信号。
专利申请US 2009/0033574 A1公开了一种头戴式耳机，其中连接扬声器和连接器的线缆包括用于接收FM无线电广播的天线导线和多个音频线。音频线借助于电感器在线缆的连接器端解耦。头戴式耳机天线不适合接收或发射在GHz范围的RF信号。
专利申请EP 2 230 718公开了一种头戴式耳机接收器。该装置包括接收广播电波的调谐器单元。多芯屏蔽的线缆用作天线。
在听力装置及其它种类的电子装置中，通常希望将RF天线安排成靠近其它电子元件，这些电子元件并不直接涉及RF接收或RF发射，如传声器，以节约空间或使装置外表面平滑，即无伸出的天线。然而，电子元件和其它导电元件安排成靠近RF天线可能干扰RF天线，从而恶化天线匹配因而降低总辐射效率，即辐射效率及任何失配损耗的和。该问题或多或少与RF信号的波长成比例。例如，在2.4GHz，其例如用于蓝牙信号，波长为约12cm，四分之一波长天线具有约3cm的长度。在该情形下，需要到其它导电部分的距离为约3mm即波长的约2.4％以避免干扰。在小型装置如用于佩戴在耳朵处的听力装置中保持前述最小距离可明显增加装置的尺寸和/或对装置内另外的元件的置放施加不合需要的限制。
发明内容
本发明的目标在于提供用于接收和/或发射RF信号的RF天线，其使RF天线和不直接涉及RF接收或RF发射的一个或多个电子元件能安排在外壳的同一部分中，而没有现有技术的缺点。
本发明的另一目标在于提供具有前述RF天线的听力装置。本发明的又一目标是提供前述RF天线集成在听力装置外壳中的听力装置。
本发明的这些及其它目标由所附独立权利要求限定的及下面描述的发明实现。本发明的另外的目标由从属权利要求限定的及下面详细描述的实施方式实现。
在本说明书中，“听力装置”指适于改善、增强和/或保护用户的听觉能力的装置如助听器、听音装置或有源耳朵保护装置，其通过从用户环境接收声信号、产生对应的音频信号、可能修改该音频信号、及将可能已修改的音频信号作为听得见的信号提供给用户的至少一只耳朵而实现。“听力装置”还指适于以电子方式接收音频信号、可能修改该音频信号、及将可能已修改的音频信号作为听得见的信号提供给用户的至少一只耳朵的装置如头戴式耳机或耳麦。前述听得见的信号例如可以下述形式提供：辐射到用户外耳内的声信号、作为机械振动通过用户头部的骨结构和/或通过中耳的部分传到用户内耳的声信号、及直接或间接传给用户的耳蜗神经和/或听觉皮层的电信号。
听力装置可构造成以任何已知的方式进行佩戴，如安排在耳后的单元，具有将空气传播的声信号导入耳道内的管或具有安排成靠近耳道或位于耳道中的扬声器；整个或部分安排在耳廓和/或耳道中的单元；连到植入颅骨内的固定装置的单元、整个或部分植入的单元等。听力装置可包括单一单元或几个彼此电子通信的单元。
更一般地，听力装置包括用于从用户环境接收声信号并提供对应的输入音频信号的输入变换器和/或以电子方式接收输入音频信号的接收器、用于处理输入音频信号的信号处理电路、及用于根据处理后的音频信号将听得见的信号提供给用户的输出装置。一些听力装置可包括多个输入变换器，例如用于提供随方向而变的音频信号处理。在一些听力装置中，接收器可以是无线接收器。在一些听力装置中，接收器可以是例如用于接收有线信号的输入放大器。在一些听力装置中，放大器可构成信号处理电路。在一些听力装置中，输出装置可包括输出变换器，例如用于提供空传声信号的扬声器或用于提供结构传播的或液体传播的声信号的振动器。在一些听力装置中，输出装置可包括一个或多个用于提供电信号的输出电极。
在一些听力装置中，振动器可适于提供经皮或由皮传给颅骨的结构传播的声信号。在一些听力装置中，振动器可植入在中耳和/或内耳中。在一些听力装置中，振动器可适于将结构传播的声信号提供给中耳骨和/或耳蜗。在一些听力装置中，振动器可适于例如通过卵圆窗将液体传播的声信号提供在耳蜗液体中。在一些听力装置中，输出电极可植入在耳蜗中或植入在颅骨内侧上，并可适于将电信号提供给耳蜗的毛细胞、一个或多个听觉神经、和/或听觉皮层。
“听力系统”指包括一个或两个听力装置的系统，及“双耳听力系统”指包括两个听力装置并适于协同地向用户的两只耳朵提供听得见的信号的系统。听力系统或双耳听力系统还可包括“辅助装置”，其与听力装置通信并影响和/或受益于听力装置的功能。辅助装置例如可以是遥控器、远程传声器、音频网关设备、移动电话、个人计算机、广播系统、汽车音频系统或音乐播放器。听力装置、听力系统或双耳听力系统可用于补偿听力受损人员的听觉能力损失、增强或保护正常听力人员的听觉能力和/或将电子音频信号传给人。
除非明确指出，在此所用的单数形式的含义均包括复数形式(即具有“至少一”的意思)。应当进一步理解，说明书中使用的术语“具有”、“包括”和/或“包含”表明存在所述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或增加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组合。应当理解，除非明确指出，当元件被称为“连接”或“耦合”到另一元件时，可以是直接连接或耦合到其他元件，也可以存在中间插入元件。如在此所用的术语“和/或”包括一个或多个列举的相关项目的任何及所有组合。除非明确指出，在此公开的任何方法的步骤不必须精确按所公开的顺序执行。
附图说明
本发明将在下面结合附图并参考优选实施例进行更详细地说明。
图1为根据本发明的RF天线的实施例。
图2为根据本发明的听力装置的实施例。
图3为图2的听力装置的框图。
为清晰起见，这些附图均为示意性及简化的图，它们只给出了对于理解本发明所必要的细节，而省略其他细节。在所有附图中，同样的附图标记用于同样或对应的部分。
通过下面给出的详细描述，本发明进一步的适用范围将显而易见。然而，应当理解，在详细描述和具体例子表明本发明优选实施例的同时，它们仅为说明目的给出。对于本领域的技术人员来说，基于下面的详细描述在本发明范围内进行各种变化和修改将显而易见。在本说明书内，任何前述修改均以非限定的方式提及。
具体实施方式
图1示出了根据本发明实施例的RF天线1，其中a部分为其俯视图，b部分为其侧视图。在侧视图b中，RF天线1的空间定向任意选择以与图2中所示的RF天线1的定向对应，假定听力装置20(如图2中的侧视图所示)安排在用户耳朵处的工作位置及用户头部处于垂直位置。然而，根据特定RF天线1和/或特定听力装置20的预计用途，定向和方向可任意选择。除非另外说明，下面提及的方向如“顶”、“底”等指侧视图b中所示的RF天线1的空间定向。
RF天线1包括具有顶面3和底面4的矩形衬底2。顶面3和底面4中的每一个具有金属层，每一金属层实质上占用相应面3、4的整个表面。金属层通过至少沿衬底2的边缘分布的几个通路19而彼此电连接并一起构成具有细长形状的导电天线元件5。在天线元件5的馈电端6处，顶面金属层中的切口7留下可软焊焊盘8，其可用作使天线元件5电连接到RF发射器和/或RF接收器44(参见图2和3)的馈源。传声器9安装在衬底2的底面4上，穿过衬底2和天线元件5的孔或通道10使传声器9的声输入端口与RF天线1上方的空间流体连通。衬底2包括布置在顶面和底面层之间但不与其直接电连接的第三金属层。第三金属层具有提供彼此不直接电连接的三条电引线11的形状。每一电引线11在底面金属层中具有用于传声器9的相应端子的焊盘12的通路和底面金属层中具有用于相应解耦电感器或线圈14的第一端子的焊盘13的通路之间提供直接电连接。用于解耦电感器14的相应第二端子的三个另外的焊盘15提供在底面金属层中因而使传声器9的端子通过相应电引线11和电感器14电连接到前置放大器40(参见图3)的端子。电引线11因而可用于向传声器9提供例如电源电压或偏压及将例如音频输出信号从传声器9导向前置放大器40。类似地，天线元件5可用作传声器9和前置放大器40之间的接地连接。构成传声器9的接地端子的传声器外壳直接电连接到底面金属层，在衬底2的馈电端6处，另一解耦电感器16的第一端子直接电连接到底面金属层，而该解耦电感器16的第二端子直接电连接到提供在底面金属层中的另一焊盘17，因而使传声器9的接地端子通过天线元件5和电感器16电连接到前置放大器40的接地端子。焊盘12、15、17布置在底面金属层中的切口18内，因而不与天线元件5直接电连接。
RF天线1优选用作四分之一波长天线，但也可以更高的谐振工作。RF天线1还可包括串联电连接在天线元件5和馈源8之间或在馈源8和RF发射器或接收器44之间的调谐电感器(未示出)。调谐电感器可降低RF天线1的谐振频率而不会增加其物理尺寸，因而可使能用包括在相当小装置中的RF天线1以相对低的RF频率接收和/或发射RF信号。
RF天线1优选用于在相当窄的RF频率范围内接收和/或发射电磁RF信号，前述频率范围包围RF天线1的谐振频率之一。在下面，除非另行说明，术语“波长”指在所使用谐振的自由大气波长。天线的谐振频率通常由多个不同的因素确定，如天线尺寸、导电元件中的材料及其厚度、存在导电元件靠近天线、由所连接的RF发射器或接收器提供的电负载等。电感器14、16调节成和/或尺寸做成使得它们反射和衰减RF天线1利用的RF频率范围内的信号并通过传声器9利用的低得多的音频频率范围内的信号。RF频率范围和音频频率范围因而形成两个不同的频率范围。该两个频率范围优选不重叠。电感器14、16优选具有在RF频率范围内的自谐振频率，以在RF频率范围中实现强反射和衰减，因而实现RF信号的良好解耦，同时使音频频率范围信号能实质上无衰减地通过。代替解耦电感器16，可使用小电感器，其可在没有其它耦合装置存在时提高传声器系统的抗扰性能。该小电感器可以在高于0.1 nH和低于10 nH的范围中，如低于4 nH，如低于3 nH，如低于2 nH，如低于1 nH，如在0.1到5 nH的范围中。该小电感器将使天线结构用作IFA天线，代替别处公开的单极型功能。一方面，解耦确保RF信号不进入前置放大器40因而不干扰音频信号接收，另一方面，传声器9和电引线11被天线元件5“看作”不使RF信号短路接地的浮动元件。此外，传声器9和电引线11安排成相对大的表面以相对短的距离面向天线元件5的相应相对大的表面，传声器9和电引线因而主要电容性耦合到天线元件5，使得传声器9的导电部分中及电引线11中的电场十分接近地跟随天线元件5中的电场。因而，传声器9和电引线11仅将相当弱的负荷呈现给天线元件5，传声器9和电引线11对RF天线1的RF性质的影响得以实质上降低。该影响可通过增大天线元件5和音频元件9、11之间的电容耦合而进一步降低，例如通过在一侧的每一电引线11和/或传声器9和另一侧的天线元件5之间连接一个或多个电容器(未示出)进行。这样的电容器例如可具有高于1 pF或高于5 pF的电容，优选在约10 pF到20 pF的范围中。电引线11和传声器9，非必须地及电容器，尺寸做成及安排成使得天线元件5和音频元件9、11之间的电容耦合实质上大于这些元件5、9、11之间的电感耦合。RF天线1因而使能彼此非常靠近地安排天线元件5和音频元件9、11，从而使能节约例如听音装置20中的空间。RF天线1的另一优点在于，相较于RF天线1和具有其电引线11的传声器9制造为分开的部分，元件总数可得以减少，因而可节约成本。
由于前置放大器40通常具有相对大的输入阻抗，通常在几kOhm的范围中，电感器14、16可具有在对应于几Ohm的音频范围中的阻抗，例如1-10 Ohm甚或10-100 Ohm，而不实质上衰减传声器输出信号。相反，四分之一波长天线的阻抗可能低至50 Ohm甚或更低，因而对应于10 kOhm-100 kOhm甚或低至1kOhm-10 kOhm或100 Ohm-1 kOhm的阻抗足以在RF频率范围中使前置放大器40与天线元件5解耦。
传声器9和电引线11优选安排成距天线元件5的最大距离低于波长的2％的距离内以确保与天线元件5大电容耦合。对于传声器9和电引线11中的至少一个，最大距离优选可降低到低于波长的1％甚或低于其0.5％。传声器9可能固有地具有使不可能将整个元件安排在相应最大距离内的尺寸，在该情形下，传声器9的至少一部分优选安排在相应距天线元件5的最大距离内。
衬底2因而及天线元件5不需要为矩形或细长形，但通常应做成提供一个或多个显著RF谐振的尺寸。衬底2因而及天线元件5可以为平面、或具有一个或多个弯曲的分段平面、和/或具有任意形状，可能弯曲表面3、4，以使RF天线1适合所希望的外壳21(参见图2)的形状，RF天线1经安排在外壳21中。在一些实施例中，天线元件5例如可具有大致方形或圆盘形的形状。
电引线11一起可视为形成组合引线结构，其由通过垂直于电引线11中的电流方向延伸的平面分开的多个连续段52组成。为进一步降低电引线11对RF天线1的RF性质的影响，每一前述段52的宽度优选小于天线元件5的局部宽度，局部宽度为天线元件5的、最接近相应段52的特定部分53的宽度。这优选至少应用于在距天线元件5的相应最大距离内的段52。在本说明书中，物体的宽度应解释为物体在垂直于段52中的电流及垂直于段52和天线元件5之间的最短连接几何线的方向的延伸。在图1所示的RF天线1中，该方向对于所有段52均一样，并在俯视图a中由箭头54指示。局部宽度要求优选应用于组合引线结构的所有段52。其优选也可应用于传声器9，使得天线元件5在靠近传声器9的部分53例如在距其相应最大距离内的局部宽度超过传声器9的宽度。
为进一步降低电引线11对RF天线1的RF性质的影响，天线元件5的表面优选完全包围电引线11在该表面上突出的最靠近的突起，可能除电感器14处之外。在本说明书中，术语“最靠近的突起”意为电引线11的每一部分沿到天线元件5的表面的最短可能几何线突出。天线元件5的表面优选还完全包围传声器9的相应突起。图1的俯视图a可看作电引线11和传声器9在天线元件5的表面上的垂直突起，对于平面结构，其也是最靠近的突起，因而可容易地看见天线元件5完全包围所有电引线11的突起及完全包围传声器9的突起，即天线元件5具有延伸超出突起的所有外缘的“陆地”。为进一步降低电引线11和传声器9对RF天线1的RF性质的影响，天线元件5的总表面积优选为电引线11和传声器9的总表面积的至少3倍、至少5倍或至少10倍。
作为与图1中所示类似的例子，平面RF天线1可包括三条平面电引线11，每一电引线为0.5mm宽并安排在共同平面中，每一电引线距相应的相邻电引线11的距离为0.5mm。组合引线结构因而可具有5 x 0.5 mm＝2.5 mm的宽度。电引线11可从天线元件5的馈电端6延伸20mm，天线元件可以是30mm长并在具有120mm波长的频率谐振。对于电引线11，最大距离选择为波长的1％，即1.2mm。在1.2mm内具有电引线11的、天线元件5的每一部分53(在该例子中，对于天线元件5的特定部分53，其从馈电端6延伸到相距约20mm处)优选具有大于2.5mm的宽度，因而可为约5mm宽。非必须地，其余天线部分53可具有更小的局部宽度。例如，在三条电引线11中只有两条相邻电引线11进一步延伸到距馈电端625mm处，天线元件5的从距馈电端6约20mm延伸到约25mm的部分53优选具有大于3 x 0.5 mm即大于1.5 mm的局部宽度。
优选地，天线元件5的局部宽度超出组合引线结构的局部宽度至少20％、至少50％或至少100％，优选至少对于位于距电引线11和/或传声器9的相应最大距离内的部分53。优选地，对于所有这些部分53，天线元件5的局部宽度超出组合引线结构的最大宽度。该局部宽度优选可超出组合引线结构的最大宽度至少20％、至少50％或至少100％。
在所示实施例中，天线元件5和通路19的两个金属层实质上将电引线11包封在天线元件5内的套中，这有效防止电引线11影响RF天线1的总辐射效率。在一些实施例中，通路19可按栅格状分布，或通路19可由沿衬底2的整个边缘连接顶面和底面金属层的导电层代替，可能除焊盘15、17附近之外。在一些实施例中，顶面或底面金属层及通路19可省略，缺点在于对总辐射效率的影响增加。
在一些实施例中，传声器9可用其它类型的电子元件代替，如扬声器24(参见图2和3)或另一类型的用于提供声信号的变换器、用户可操作的控制器或用于使用近场磁感应信号通信的电感器。同样，一个以上电子元件9可以类似的方式进行安排，即其自身及其电引线11靠近天线元件5并借助于天线元件5的馈电端6处的电感器14、16解耦。通常，电引线11可用于在一个或多个电子元件9和经电感器14、16、前置放大器40、功率放大器43(参见图3)、用户接口控制器和/或用于使用近场磁感应信号通信的收发器电连接到RF天线1的一个或多个电子电路之间传导一个或多个电或电子信号。通常，电感器14、16应做成使在特定电子元件9利用的特定频率范围内的信号通过的尺寸。只要适当，上面关于传声器9进行的任何考虑经必要修改可应用于前述其它电子元件9。
为使能适当的解耦，RF频率范围和一个或多个电子元件9利用的频率范围不应重叠。优选地，电子元件9利用的频率范围明显低于RF频率范围。RF频率范围优选在800 MHz–10 GHz的频率范围内、在2 GHz–6 GHz内、甚或最好具有2.2 GHz–2.6 GHz的频率。在这些频率范围中，在天线元件5和浮动电引线11和/或电子元件9之间具有主要电容耦合的效果及物理上结合天线元件5和电子元件9的好处均很重要。电子元件9利用的频率范围优选低于1 GHz、低于100 MHz、低于10 MHz、低于1 MHz、低于100 kHz，甚或最好低于20 kHz，以使能在RF频率范围中通过电感器14、16实质上解耦。
传声器9例如可以是MEMS传声器。衬底2和金属层可由刚性、半柔性或柔性印刷电路板(PCB)构成。在一些实施例中，金属层可用其它导电材料层代替。在一些实施例中，衬底2可以是金属或其它导电材料，因而构成天线元件5。在这样的实施例中，顶面和底面层可省略，电引线11和焊盘12、13、15可附着到衬底2上，其间具有一层电绝缘材料。
解耦电感器14、16和/或用于将电子元件9连接到电子电路40的焊盘15、17优选安排成靠近馈源8以使天线元件5能与连接到天线元件5的电子电路组件保持一定距离。在一些实施例中，解耦电感器14、16和/或焊盘15、17可安排成远离馈源8，如在天线元件5的另一端或另一侧或在中间位置。
图2示出了听力装置20的侧视图，具有通过其外壳21的截面。听力装置20包括RF天线1和具有信号处理电路23、扬声器24和电池25安装于其上的主PCB 22。RF天线1类似于图1中所示的天线，然而，具有两个传声器9和相应的更大数量的电引线11、焊盘12、13、15及电感器14。RF天线1中的两个通孔或通道10进一步延伸穿过壳壁26以使来自外壳21外面的声信号能到达传声器9的声输入端口。RF天线1的衬底2具有使其能安装在外壳21的顶部27处的壳壁26内侧内的形状。多根电线28使相应焊盘15、17和馈源8与主PCB 22上的对应焊盘电连接。
主PCB 22具有接地平面48(参见图3)，信号处理电路23和扬声器24的接地端子及电池25的一个端子47(参见图3)电连接到该接地平面，后者通过金属弹簧31连接。天线元件5通过电感器16、焊盘17、第一电线28和主PCB 22上的焊盘电连接到接地平面48。信号处理电路23包括RF收发器44(参见图3)和两个前置放大器40。RF收发器44的RF输入/输出端子通过第二导线48电连接到馈源8，前置放大器40通过另外的电线28电连接到焊盘15、17因而通过电感器14、16电连接到传声器9。
主PCB 22还具有多个引线图案，其构成安装在主PCB上的元件23、24、25之间的多个其它电连接。电池25向信号处理电路23供电，及扬声器24通过通道(未示出)流体连接到管29，其将来自扬声器24的声输出信号导向用户耳道。
由主PCB 22的接地平面48提供的相对大的导电表面及随其电连接的电池端子48(主要安排在天线元件5的馈电端6处)使RF天线1能实质上作为单极天线工作。RF天线1部分延伸穿过外壳21的一部分30，其适于在听力装置20处于其工作位置时安排在耳廓和用户头部之间的脊状突起顶部，RF天线1因而位于从环境接收和向其发射GHz范围的电磁RF信号相当好的地方。同时，传声器9位于外壳21的、从环境接收声信号的条件也很好的顶部27处。
在一些实施例中，主PCB 22可延伸成使得其一部分构成衬底2和RF天线1的金属层，在该情形下，焊盘15、17和电线28可省略。在该情形下，馈源8优选安排成使得RF收发器44的RF输入/输出端子可被直接焊接或连接到馈源8。在一些实施例中，扬声器24可安排在外壳21外部的耳塞中，及信号处理电路23的音频输出信号可通过引线通过管29或在代替管29的线缆中导向扬声器24。
图3示出了图2的听力装置20的模块图。两个传声器9的输出通过相应电引线11、电感器14、焊盘15和电线28电连接到相应前置放大器40的输入。类似情形应用于使传声器9工作所需要的电源、偏压和其它电连接(未示出)。前置放大器40的接地端子通过接地平面48、电线28、焊盘17、电感器16和天线元件5电连接到传声器9的外壳。每一前置放大器40的输出电连接到相应数字转换器41的输入，及每一数字转换器41的输出电连接到数字信号处理器42的相应输入。数字信号处理器42的输出电连接到脉宽调制器43的输入，及脉宽调制器43的输出电连接到扬声器24的输入。RF收发器44的RF输入/输出端子通过电线28和RF天线1的馈电端6处的馈源8电连接到天线元件5。RF收发器44分别通过接收线45和发送线46还分别电连接到数字信号处理器42的输入和输出。电池25的负端子47连接到接地平面48，及电池25的正端子49通过电压调节器50连接到电子电路40、41、42、43、44的功率输入。前置放大器40、数字转换器41和RF收发器44一起构成输入电路51，而前置放大器40、数字转换器41、数字信号处理器42、脉宽调制器43、RF收发器44和电压调节器50一起构成信号处理电路23。
前置放大器40放大相应的传声器输出信号，及数字转换器41使相应放大的传声器信号数字化并将对应的音频输入信号提供给数字信号处理器42。RF收发器44根据通过RF天线1接收的RF信号通过接收线45将另外的音频输入信号提供给数字信号处理器42。数字信号处理器42根据听力装置20的目的处理或修改一个或多个输入音频信号，例如以提高、增强或保护用户的听觉能力和/或将电子音频信号传给用户，及将对应的处理后的输出信号提供给脉宽调制器43，其对处理后的输出信号进行脉宽调制并将脉宽调制的信号提供给扬声器24。脉宽调制器43可获得相对大电流输出的来源因而也用作处理后的输出信号的功率放大器。扬声器24根据脉宽调制的信号将声输出信号提供给用户耳朵。数字信号处理器42可通过发送线46将音频信号提供给RF收发器44，其可通过RF天线1发射对应的RF信号。
RF收发器44还可根据通过RF天线1接收的RF信号向数字信号处理器42提供控制信号和/或其它数据。数字信号处理器42可响应于包括在一个或多个音频输入信号、控制信号和/或从RF收发器44接收的其它数据中的信息调节一个或多个音频输入信号的处理。这使听力装置20能响应于按电磁RF信号从遥控装置(未示出)无线接收的命令、状态信息和/或音频信号改变其音频信号处理。遥控装置例如可以是遥控器、安排在用户的相应另一只耳朵之处或之中的第二听力装置20、或辅助装置。数字信号处理器42可将音频信号、控制信号和/或其它数据提供给RF收发器44，其可通过RF天线1将对应的RF信号传给例如第二听力装置20。听力装置20因而可以是双耳听力系统的一部分。
在一些实施例中，数字转换器41、数字信号处理器42和脉宽调制器43中的任何一个可以省略及用一个或多个对应的模拟元件或功能模块代替，如模拟滤波器、模拟放大器和/或用于模拟信号的模拟或数字功率放大器。在一些实施例中，RF收发器44可由RF接收器或RF发射器或二者代替。RF收发器、RF接收器或RF发射器44可包括通常包括在前述元件中的、用于接收和/或发射GHz范围的RF信号的任何电路。在一些实施例中，传声器9、前置放大器40和数字转换器41可省略，仅RF收发器44或RF接收器可向数字信号处理器42或另一电路提供一个或多个音频输入信号以进行处理。在一些实施例中，扬声器24可用一个或多个其它输出装置代替，如振动器或多个输出电极。
信号处理电路23优选主要实施为在离散时域工作的数字电路，但其任何或所有适当的部分也可实施为在连续时域工作的模拟电路。信号处理电路23的数字功能模块如数字信号处理器42和/或RF收发器44的部分可以硬件、固件和软件的任何适当的组合和/或以硬件单元的任何适当的组合实施。此外，任何单一硬件单元可并行或以交叉顺序和/或以其任何适当的组合执行几个功能模块的操作。
RF天线1可用在任何类型的装置中，然而，用在电池驱动的和/或便携式装置中最有利，因为其通常为内部元件提供相当小的空间。
在前述小装置中，包括听力装置20，甚至具有不同于在此公开的、另一类型的RF天线1的小装置，监测装置(未示出)可有利地监测应用于RF天线1和/或RF天线1接收的电信号的电流和/或电压，或确定RF天线1上的电磁负荷的变化，并使用前述确定的变化估计用户何时将手指放在装置外壳21的外面。监测装置可独立使用或与其它传感装置一起使用以使能接触控制装置功能。由于RF天线1对临近物体非常敏感，天线负荷的变化可指明例如接触外壳21的手指接近RF天线1，代替其它用户控制，这可用于使用户能控制例如听力装置20的增益或其它设置。
在具有两个听力装置20的双耳听力系统中，在任一或两个听力装置20中的电元件9可包括用于使用近场磁感应信号通信的电感器或线圈(未示出)的一维或二维阵列。连接到这些电感器的发射器和/或接收器(未示出)可适于执行波束形成，其通过将不同的振幅变化和/或相移分别应用于共同发射信号或多个接收的信号以增大发射阵列和接收阵列之间的电感耦合进行。两个听力装置20可分别包括发射器和接收器，或者它们中的每一个既包括发射器又包括接收器以使能双向通信。两个听力装置20内的阵列优选可定向成使得在听力装置20中的每一个处于其在相应耳朵的相应工作位置时阵列之间的电感耦合最大。在至少一听力装置20中使用电感器阵列在双耳听力系统中特别有利，因为听力装置20的相对位置和定向在它们佩戴在耳朵处时通常稳定且众所周知。电感器阵列也可用在没有RF天线1或具有不同于在此公开的、另一类型的RF天线1的听力装置20中。
在不背离本发明范围的情形下，对在此公开的装置进行进一步修改对本领域技术人员而言将显而易见。在本说明书内，任何前述修改均以非限制性的方式提及。
一些优选实施例已经在前面进行了描述，但应当强调的是，本发明不受这些实施例的限制，而是可以权利要求限定的主题内的其它方式实现。例如，所描述实施例的特征可任意组合，以使根据本发明的系统、装置适应具体需要。
权利要求中的任何附图标记不意于限定其范围。

Claims (15)

1.一种RF天线，适于在包围对应于第一波长的、所述RF天线(1)的第一谐振频率的第一频率范围内接收和/或发射电磁RF信号，所述RF天线(1)包括：具有用于电连接到RF发射器和/或RF接收器(44)的馈源(8)的导电天线元件(5)；适于在不与所述第一频率范围重叠的第二频率范围内从电子电路(40)接收和/或向其提供一个或多个电信号的电子元件(9)；及电连接成在所述电子元件(9)和所述电子电路(40)之间传导所述一个或多个电信号的一根或多根电引线(11)，所述一根或多根电引线(11)中的每一根通过适于反射和/或衰减所述第一频率范围内的信号及通过所述第二频率范围内的信号的相应电感器(14,16)电连接到所述电子电路(40)；其特征在于：所述天线元件(5)和所述一根或多根电引线(11)之间的耦合主要为电容耦合。
2.根据权利要求1所述的RF天线，其中所述电感器(14,16)具有所述第一频率范围内的自谐振频率。
3.根据权利要求1或2所述的RF天线，其中所述导电天线元件(5)形成在衬底之上或之中。
4.根据权利要求3所述的RF天线，其中所述电子元件(9)安装在所述衬底之上或之中。
5.根据权利要求4所述的RF天线，其中印刷电路板(22)构成所述衬底，及其中所述天线元件(5)和所述一根或多根电引线(11)在所述印刷电路板(22)的一个或多个导电层中包括相应图案。
6.根据前面任一权利要求所述的RF天线，其中所述天线元件(5)的表面完全包围所有所述一根或多根电引线(11)和/或所述电子元件(9)在所述表面上的最靠近的突起。
7.根据前面任一权利要求所述的RF天线，其中所述天线元件(5)的总表面积为所述电引线(11)和所述电子元件(9)的总表面积的至少三倍。
8.根据前面任一权利要求所述的RF天线，其中所述电引线(11)和/或所述电子元件(9)的至少一部分安排在距所述天线元件(5)低于所述第一波长的2％的距离内。
9.根据前面任一权利要求所述的RF天线，其中所述天线元件(5)包括彼此电连接的两个以上导电层，及其中所述一根或多根电引线(11)安排在所述两个以上导电层之间。
10.根据前面任一权利要求所述的RF天线，其中所述电子元件(9)包括安排成从用户环境接收一个或多个声信号的输入变换器(9)。
11.一种听力装置，包括：适于提供一个或多个输入音频信号的输入电路(51)；适于处理所述一个或多个输入音频信号中的至少一个的信号处理电路(23)；适于并安排成根据至少一处理后的输入音频信号向用户提供听得见的信号的输出装置(24)；及根据前面任一权利要求所述的RF天线(1)。
12.根据权利要求11所述的听力装置，还包括适于佩戴在用户耳朵处的外壳(21)，在处于工作位置时，所述外壳(21)的第一部分(30)位于耳廓和头部之间的脊状突起的顶部，所述天线元件(5)至少部分延伸穿过所述第一部分(30)。
13.根据权利要求12所述的听力装置，其中在所述外壳(21)佩戴在工作位置时，所述天线元件(5)安排在所述外壳(21)的顶部(27)。
14.根据权利要求11-13任一所述的听力装置，其中所述RF天线(1)为根据权利要求10的RF天线(1)，及其中所述输入电路(51)包括所述输入变换(9)器并适于根据所接收的一个或多个声信号提供所述一个或多个输入音频信号中的至少一个。
15.根据权利要求12或14所述的听力装置，其中所述输入变换器(9)适于通过流体连接到所述外壳(21)的顶部(27)中的开口(10)的相应通道(10)接收所述一个或多个声信号。
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