躯体通信天线的制作方法_4

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躯体天线1000的集中模型。调谐电容 器1090和信号源1095可能是连接到躯体天线1000,使得该天线调谐到所需要的频带。电 容器C2可能是射频通信集成电路中的集成电容器组合。电感器1010也许具有值的范围为 1-8 μ H的电感器。进一步的,电容器由电容器极板1020、1030构成,电容的值的范围是1至 50pF〇
[0104] 图14示出了躯体天线1000可能用无线电延伸的更进一步地实施例。无线电电子 1410可能是被嵌入到该电容器的第一板1020或者第二板极1030。天线的供给连接器被连 接到无线电电子1410的输入。
[0105] 图15示出了躯体通信天线的第二个实施例。躯体AS可能包括二个线圈Ll和L2 和连接于线圈Ll和L2之间的阻抗Z1。二个线圈Ll和L2之间相隔距离D。线圈Ll和L2 可能无线产品的一侧,并且可能遵循它的外形。这样的外形可能是平面或者弯曲的线圈Ll 和L2可能产生或接收磁感应场。线圈Ll和L2构成电感器。线圈Ll和L2可能使用一直 的技术由导电材料构成。线圈可能是形成在绝缘体衬底上(未显示),衬底可能是由纸、塑 造或者其它的非导电材料构成。线圈Ll和L2也构成了电容器,在下面会有进一步描述。。
[0106] 第一线圈Ll通过阻抗Zl连接到第二线圈L2。第一线圈Ll和第二线圈L2可能以 一种方式连接,该方式中总的电感值是Ll的电感值和L2的电感值的和,假定阻抗Zl不包 含显著的电感值。
[0107] 图16示出了包括躯体天线AS的助听器H的前视图。第一线圈Ll附属于或者形 成在助听器H的前面。第二线圈L2附属于或者形成在助听器H的背面(未显示)。两个线 圈分开的距离D是由助听器产品H的厚度决定的。
[0108] 可以用各种方法来实现线圈到无线产品的附着。它可能是通过具有线圈的塑料载 体或者线圈可能被印在导电材料上。只要线圈是导电材料构成,不可能有限制。线圈的形 状可能是选择为适合最终产品的形状。它可能遵循无线的产品外壳的外形。
[0109] 图17示出了躯体天线AS的集中模型。第一线圈Ll和第二线圈L2可能通过阻抗 Zl连接以形成比Ll和L2的电感值大的电感的有效电感器。连接阻抗Zl可能包括分立元 件和可能用来匹配总的电感/阻抗到需要的值。阻抗可能包括电阻的、电容的或者电感的 元件,以任何需要的组合形式。
[0110] 根据线圈Ll和L2之间的物理距离D,形成电容器Cl。电容器的电容值Cl可能是 由以下决定:
[0111] C= ε οΧ ε rXA/D,
[0112] 其中,C是电容值以法拉为单位,A是一个线圈的表面面积,D是两个线圈之间的距 离,ε〇是自由空间的介电常数,8. 854x 1012F/m,εΓ是线圈之间材料的相对的介电常数。
[0113] 电压源Vsource,连接到电容器,产生电场。近场区的电场强度,在空气环境中,可 以定义为:
[0115] 其中,Vsource线圈两端的电压,P是偶极矩,ε是线圈之间材料的介电常数,r是 到线圈的距离。
[0116] 偶极矩P:
[0117] P = QxD,
[0118] 其中P是偶极矩,Q是线圈上的电荷,D是线圈之间的距离。计算结果的电荷Q可 以通过以下关系:
[0119] Q = Cx Vsource.
[0120] 图18示出了谐振发射电路中的人体天线AS的等效电学模型。调谐电容器C2连 接到躯体天线AS,使得天线调谐在要求的频带中。电容器C2可能是射频通信集成电路中的 集成电容器组合。电阻器R的值可能是选择的使得谐振电路的选择的频带宽度得到高质量 的通信。电阻器R可能是射频通信集成电路中的集成电阻集合。
[0121] 图19示出了人体天线的另一个实施例。图15和图19的区别是线圈的形状。图 15中,线圈是三角形的,图19中,线圈是长方形的。进一步的,任何线圈形状(圆形、椭圆或 者任何多角形)都可以使用以提供要求的电感值。线圈可能形成螺旋状。选择性的,该线 圈可能包括连续的嵌套的线圈,与图20中的连接器的形状一样。进一步的,该线圈可能符 合无线躯体产品的形状。
[0122] 图21示出了包括躯体天线的手环的实施例。任何上面描述的躯体天线可以用于 图21。在途21中,两个线圈附着于非导电袖口 W的各一侧。如果使用图10的躯体天线,没 那么电容性板1020和线圈1010可能是在袖口的一侧。电容性的板1030可能是在袖口的 对面侧。
[0123] 图22示出了包括人体天线的手环的另一个实施例。在第二袖口,四个线圈LI,L2, L3, L4通过阻抗Zl连接,以形成更大的电感值。这导致了两个电容器Cl和C2通过四个线 圈,可以产生或接收电场。
[0124] 图23示出了图22的手环中的躯体天线的等效电学图解;如同显示的,四个线圈 Ll,L2, L3, L4串联,构成了并联的电容器Cl和C2。
[0125] 躯体天线AS通过人的耳塞产品的结构评估以适应耳道。耳塞作为接收器。耳塞 的尺寸是l〇*l〇*3mm。耳塞的如面和背面粘有线圈。各线圈有IuH的电感。线圈之间的电 容是0. 8pF。两个线圈都与Oohms的连接阻抗串联,并且用调谐电容器C2调谐到所期望的 谐振频率。
[0126] 这样尺寸的天线系统在接收电场和磁场与仅接收磁场相比有6db的增益。
[0127] 现在将描述与使用躯体天线的EIR系统的实施例。下面,传统的助听器中的磁感 应无线电被EIR替代。MI系统要求相对地大的铁氧磁心线圈,如天线。因而限制助听器多 小,进一步的MI通信对线圈方向敏感。相应地,在遥控或者设备桥接,使用两个正交线圈来 增加成功通信的概率。这增加大小、成本和遥控或桥接设备的复杂性。在一些方案中,线圈 可能是统一到遥控或桥接设备回路中。这使得它容易看见,可能会造成助听器用户的隐私 问题。
[0128] 助听器利用磁感应MI无线电实现助听器和外部设备例如遥控或者桥接设备之间 的通信有一段历史了。图24示出了遥控2410与助听器2420相互作用,助听器2420使用 EIR无线电。遥控装置2410可能是由助听器佩戴者使用,以改变设置,例如.音量和助听器 2420。的选定的程序。遥控装置2410和助听器2420之间的通信可能使用电磁感应通信。
[0129] 桥接设备桥梁助听器和其它的音频源之间的通信,例如桥接设备支持各种应用情 况。图25示出了桥塞装置2510使用蓝牙接收来自电视2530的音频数据。桥接设备2510 然后使用EIR通信把数据发到助听器2520。
[0130] 图26示出了用蓝牙接收来自电话2630的音频数据的桥接装置。桥接设备2610 然后使用EIR通信把音频数据从电话2630发到助听器2620。另外的,来自助听器2620或 者桥接设备2610中的麦克风的数据被无线传输到电话2630。
[0131] 助听器和遥控或桥接设备之间的EMI通信的使用可能提供各种好处:在躯体通信 中,EIR可能提供比MI无线电更好的链路预算(例如,最多至30dB)。结果,外部设备的发 送功率可能下降,导致电池寿命增加和/或用更小的电池。因为更低的发送功率,也就是更 低的发送电压,这也潜在的消除了对离散的功率放大器的需要,因为电压电平变的与CMOS 技术更兼容。这也暗示了可能在遥控装置和助听器之间建立对称的连接,这就允许了遥控 设备可以读取从助听器回来的信息。
[0132] 图27示出了 EIR系统的另一个实施例。EIR系统包括与接收器2710通信的发射 器2705。发射器2705与图1中的发射器XMTR类似,除了他仅使用线圈2715用于它的天 线。线圈2715耦合到电源2755,类似于图1中的电源Sl或者S2。电源2755可能驱动通 过天线线圈2715的电流,并生成通过躯体2735的磁场,有与空气中相同的衰减,因为人体 的磁导率μ与空气的材料是相同的。磁场是通过第三功率的距离衰减的,每两倍距离衰减 18db。躯体2735可能是位于地板2740上,地板可能是导电也可能不导电。
[0133] 线圈2715接近于人的皮肤,可能接触或不接触。线圈2715产生磁场2750,磁场 2750产生垂直于躯体2735方向的电场2745。电场受躯体2735约束。结果,电场2745在 躯体2735周围。接收器2710可能接收和检测电场2745。
[0134] 电场可能引起躯体2735内的弱电流。电场2745可能是在躯体2735周围或躯体 上测量,它在线圈2715附近是强的。电场2745比磁场2750沿着躯体的衰减要少。然而, 躯体不规则的形状,沿着传输路径可能会有额外的衰减。这与空气中的传输路径是不同的, 空气中电场是随着第三电源的距离衰减的。
[0135] 线圈2715可以是任何设计。这样的设计可能产生尽可能强的磁场和电场,在实现 发射器2705的设备的物理限制条件的范围内。较大的线圈可能产生较大的磁场和电场。进 一步的,平面线圈可能比使用磁芯的线圈产生更大的磁场和电场。电场的增加可能是由于 线圈相邻的绕组之间的电容。进一步的,线圈两端较大的电压会产生更强的磁场和电场。
[0136] 接收器2710是类似于图1中的接收器RCVR。它收到由线圈2715产生的磁场2750 和电场2745。因而该发射器2715产生包括接近于躯体的磁场2750和电场2
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