专利名称：带有天线的助听器的制作方法
技术领域：
本申请涉及一种适合于无线数据通信的助听器系统。在操作期间，在使用者的相对的两耳处佩戴的助听器可以彼此无线地通信。
背景技术：
助听器是非常小的和精细的装置，并且包括在外壳中容纳的很多电子和金属部件，该外壳足够小从而适于佩戴在人的耳道或者外耳后面。与小尺寸助听器外壳相结合很多电子和金属部件，因此对于用在具有无线通信能力的助听器中的射频天线的设计有很强的限制。传统上，助听器中的天线已经被用于接收无线电广播或者来自遥控器的命令。通常，这种天线被设计成适合于装配在助听器外壳内，而不特别考虑关于所获得的产生辐射图的方向性。例如，耳后式助听器外壳通常容纳一种天线，这种天线被定位以使得其纵向方向平行于香蕉形耳后式助听器外壳的纵向方向。耳内式助听器通常设置有位于助听器的面板上的贴片天线，例如在WO 2005/081583中所公开的；或者沿着垂直于面板的方向突出到助听器外壳外部的线状天线，如例如在US 2010/20994中所公开的。
发明内容
根据本发明，提供了一种助听器，该助听器包括助听器组件，该助听器组件包括 第一天线元件，被配置成发射和接收电磁场；第二天线元件，被配置成发射和接收电磁场， 该第二天线元件包括第一段和一个或者多个寄生天线元件。第一天线元件、第一段和这一个或者多个寄生天线元件可以被配置以使得从助听器组件发射的总电磁场是基本相同的， 而与外壳是佩戴在使用者的右手侧还是左手侧的其操作位置无关。该助听器组件可以被容纳在外壳中。优选地，第一天线元件、第一段和这一个或者多个寄生天线元件被配置为发射基本TM极化的电磁波。第一天线元件可以被配置为与助听器附件通信，因此是一种附属天线。第二天线元件可以被配置为与助听器通信，例如从而第二天线元件可以是被配置为与助听器通信的接近型天线。本发明的一个优点是，提供了一种带有可互换的右助听器和左助听器的助听器。在一个实施例中，第一天线元件可以基本被布置在助听器组件的第一侧，并且寄生天线元件可以基本被布置在助听器组件的第二侧，该助听器组件被配置以使得由电磁场产生的电流流动在从第一天线元件到寄生天线元件的支撑元件的至少第一段中，支撑元件的该至少第一段的范围在所发射的电磁场的十六分之一波长和全波长之间。在本发明的另一个方面，提供了一种助听器，该助听器包括助听器组件，该助听器组件包括被配置成发射和接收电磁场以与助听器附件通信的第一天线，和一个或者多个寄生天线元件。该助听器组件可以包括用于容纳助听器组件的外壳，其中第一天线基本被布置在助听器组件的第一侧上并且寄生天线元件基本被布置在助听器组件的第二侧上，该助听器组件被配置以使得由电磁场产生的电流流动在从第一天线到寄生天线元件的支撑元件的至少第一段中，支撑元件的该至少第一段在所发射的电磁场的十六分之一波长和全波长之间。在一个优选实施例中，第二侧基本平行于助听器组件的第一侧，从而第一段在两个基本平行侧之间延伸。根据本发明的任何方面的助听器组件通常进一步包括麦克风，用于接收声音并且将所接收的声音转换成相应的第一音频信号；信号处理器，用于将第一音频信号处理成补偿助听器的使用者的听力损失的第二音频信号；和接收器，被连接到信号处理器的输出以将第二音频信号转换成输出的声音信号。优选地，该助听器组件具有经由支撑元件而互连的第一侧和第二侧。该助听器组件通常可以进一步包括收发器，被配置为与助听器天线的天线互连用于无线数据通信。在本发明的另一个方面，提供了一种在位于使用者的第一只耳朵处的、如在这里描述的第一助听器和位于使用者的第二只耳朵处的、如在这里描述的第二助听器之间的通信方法，其中第一和第二助听器可以可选地分别地位于右耳或者左耳处。在本发明的更进一步的方面，提供了一种双耳助听器，该双耳助听器包括如在这里描述的第一助听器和如在这里描述的第二助听器，其中第一助听器可以可选地位于使用者的右耳或者使用者的左耳处，并且其中第二助听器可以位于使用者的另一只耳朵处。在本发明的另一个方面，提供了一种助听器，该助听器包括助听器组件，该助听器组件具有收发器，被配置成与至少第一天线互连用于无线数据通信；第一天线，发射和接收电磁场以与助听器附件通信；和一个或者多个寄生天线元件；以及用于容纳助听器组件的外壳，其中沿着与使用者的耳间轴线基本平行的轴线以一定距离分开地设置第一天线激励点和寄生天线元件激励点，该距离优选地在所发射的电磁场的十六分之一波长和全波长之间。支撑元件可以被配置以使得当使用者将外壳佩戴在它的操作位置时，在激励时， 电流沿着基本平行于使用者的耳间轴线的方向在支撑元件的至少第一段中流动。优选地， 支撑元件被第一天线激励。在激励时，寄生天线元件和支撑元件可以形成连接天线，由连接天线发射的电磁场的至少一个部分可以沿着使用者的头部表面传播，同时它的电场基本垂直于使用者的头部表面。当电磁场围绕使用者的头部衍射时，由于头部表面的干扰而引起的损失降到最低。支撑元件的第一段可以是诸如杆形段的第一线形段，该段被定位，使得当使用者将外壳佩戴在它的操作位置时，第一段的纵向方向平行于耳间轴线，或者换言之垂直于或者基本垂直于邻近第一段的操作位置的头部的表面。如在下面进一步解释的，由于所发射的电磁场的有利的特征，使得电流沿着平行于或者基本平行于使用者的耳间轴线的方向在第一段中流动的连接天线的第一段的配置使得该天线适合于在位于相对的耳朵中或者接近相对的耳朵的装置之间的无线通信。优选地，第一天线和/或包括支撑元件的至少第一段和至少一个寄生天线元件的连接天线被容纳在助听器外壳内，优选地使得第一天线和连接天线位于助听器外壳内部而不突出到外壳之外。
在操作期间，连接天线的第一段被配置为对于围绕使用者的头部传播的电磁场做出贡献，由此提供稳健的并且具有低损耗的无线数据通信。因此，在使用期间，连接天线可以发射用于围绕使用者的头部衍射的基本TM极化的，即相对于使用者的头部的表面TM极化的电磁场。连接天线的第一段被配置，使得对于沿着它的电流路径的方向的电磁场基本上没有贡献，并且因此当助听器外壳位于使用者的耳朵处的其操作位置时，在使用期间，该连接天线并不或者基本上并不沿着使用者的耳间轴线的方向发射电磁场；更确切的说，该连接天线被配置成当助听器外壳在使用期间位于它的操作位置时发射主要沿着平行于使用者的头部的表面的方向传播的定制的电磁场，由此所发射的电磁场的电场具有至少沿着在操作期间连接天线所位于的头部的侧面垂直于或者基本垂直于头部的表面的方向。以此方式，如与具有平行于头部表面的电场分量的电磁场的传播损耗相比，在头部的组织中的传播损耗降低。围绕头部的衍射使得由连接天线发射的电磁场从一只耳朵并且围绕头部传播到相对的耳朵。在线形天线中流动的电流沿着天线的长度形成驻波，并且为了正确地操作，线形天线通常以或者大致以共振频率操作，在共振频率下，线形天线的长度等于所发射电磁场的四分之一波长或其任何倍数。因此，连接天线可以包括支撑元件的至少第一段并且可以进一步包括与第一段互连的第二段和可能地进一步的段。这些段可以形成寄生天线元件。 通过将支撑元件的至少第一段与进一步的段(诸如与包括进一步的段的寄生天线元件或者与一个或者多个寄生元件)相互连接，可以获得适合于发射期望波长的电磁场的连接天线的组合长度。在一个实施例中，当使用者将外壳佩戴在它的操作位置中时，沿着基本平行于使用者的耳间轴线的方向的支撑元件和寄生天线元件的长度范围可以是四分之一波长或者四分之一波长的任何倍数。在一个实施例中，其中支撑元件的至少第一段具有足够的长度并且相对于在由电流形成的最大驻波处和邻近此处在连接天线中流动的总电流传导高电流，支撑元件的至少第一段对于从连接天线发射的电磁场做出显著贡献。由此使得寄生天线元件的第二段和可能的其它段的定向不是那么重要的或者是不重要的，因为在使用期间这些其它段并不对从连接天线发射的电磁场做出显著贡献。优选地，支撑元件包括是线形的并且当使用者将外壳佩戴在它的操作位置时以基本平行于使用者的耳间轴线的纵向方向定位的第一段，因此第一段的定向平行于耳间轴线并且任何第二段和进一步的段均可以具有任何定向。以此方式，在电磁场的发射期间，在连接天线中的电流沿着支撑元件的第一线形段具有它的最大幅值。因此，可以响应于由助听器外壳的形状和小的尺寸以及在外壳中的其它部件的期望的位置和形状施加的限制来确定寄生天线元件的段的电流路径的定向。例如，寄生天线元件的第二和可能的进一步的段可以被定位，使得当在使用者的耳朵处助听器外壳被佩戴在它的操作位置时，电流沿着平行于头部的表面的方向在所述段中流动。寄生天线元件的第二段和可能的进一步的段可以包括贴片天线、杆形天线、单极天线、弯折线天线等或其任何组合。该助听器可以进一步包括一个或者多个寄生天线元件，从而获得所发射的电磁场的定制的方向图和可能地指定的极化。
因此，由包括被定位成使得在使用期间电流沿着平行于使用者的耳间轴线的方向在第一段中流动的第一段的段的组合所形成的连接天线具有用于获得定制电磁场的有效发射的预定长度，但是由于段的不同定向，在连接天线中流动的电流的路径可以呈现多个弯曲，所述段被设置，使得在同时地被配置成发射定制的辐射图和在规定射频下的指定的极化时，连接天线适合于助听器外壳内部。可以通过将连接天线与电子部件，即所谓的天线缩短部件相互连接而减小连接天线所要求的物理长度，该电子部件具有修改天线的驻波图的阻抗，由此改变它的有效长度。 可以例如通过将连接天线与电感器串联或者与电容器分流连接而缩短连接天线所要求的物理长度。因此，连接天线可以具有相对短的长度的单一线形段，诸如第一段，所述长度诸如大约是1/16波长、诸如在1/16波长和1/1波长之间、诸如在十六分之一和四分之三波长之间、诸如在十六分之一和八分之五波长之间、诸如在十六分之一和半波长之间、诸如在十六分之一和八分之三波长之间、诸如在十六分之一和八分之一波长之间。设想到对于某些实施例，使用是八分之一波长的长度下限可以有利的。在特定的优选的实施例中，第一段的长度在十六分之一波长和八分之一波长之间。最佳长度是基于多个准则选择的，这多个准则包括电磁场的任何尺寸约束和强度。助听器组件优选地布置于助听器外壳中，使得当助听器外壳被佩戴在使用者的耳朵处它的操作位置时，它的纵向方向平行于使用者的耳间轴线。进而，该单一线形段可以被与天线缩短部件(例如串联电感器)串联连接。该助听器可以进一步包括用于与遥控器或者诸如电话、电视、电视盒、电视流媒体盒、配对麦克风、助听器装配系统等的其它附件通信的附属天线。优选地，该附属天线在 2. 4GHz的频率下通信。第一天线可以包括该附属天线。该附属天线通常被定位成与定位在距使用者一定距离处的设备通信，并且因此通常被配置在外壳上或者外壳内侧从而向附件发射电磁辐射并且从附件接收电磁辐射。即使第一天线和包括支撑元件的至少第一段和一个或者多个寄生天线元件的连接天线是独立结构的元件，它们也在助听器的操作期间互相作用。在一个优选实施例中，支撑元件为第一天线形成接地面并且因此支撑元件可以接地。当支撑元件为第一天线提供接地面时，在第一天线激励时，第一天线可以在支撑元件中感应电流。第一天线优选地是可以在支撑元件处具有激励点的点馈天线。寄生天线元件优选地具有在支撑元件处的第一端部，第一端部是用于寄生天线元件的激励点。因此，第一天线和寄生天线元件这两者均具有在支撑元件处的激励点。在支撑元件处设置的激励点可以被宽泛地解释，并且激励点可以被设置成与支撑元件功能上接触，优选地诸如在支撑元件的顶部、底部或者一侧上与支撑元件的至少第一段功能上接触，激励点可以被设置在支撑元件中，诸如在支撑元件上设置的结构内部、诸如在支撑元件的层之间等。在第一天线激励时，可以从用于第一天线的激励点到寄生天线元件的激励点在支撑元件中感应电流。在一个优选实施例中，第一天线激励点和寄生天线元件激励点沿着基本平行于使用者的耳间轴线的轴线以一定距离分开，该距离优选地在十六分之一波长和全波长之间。感应电流然后将沿着平行于使用者的耳间轴线的方向流动在从第一天线激励点到寄生天线元件激励点的支撑元件的至少一个段中，并且该电流将激励寄生天线元件。优选地，第一天线激励点和寄生天线元件激励点被设置在支撑元件处，从而在第一天线激励时，电流沿着基本垂直于外壳的第一和第二纵向侧中的至少一个的方向在支撑元件的至少第一段中流动。因此，优选地构造所述元件，使得第一天线激励点被设置在第一段的一端处并且寄生天线元件激励点被设置在第一段的另一端处。设想到第一天线激励点和寄生天线元件激励点还可以沿着相对于耳间轴线离轴的轴线或者在不平行于耳间轴线的轴线处以一定距离分离地设置，或者甚至可以被设置在垂直于耳间轴线的轴线上。在一个优选实施例中，支撑元件是连接第一天线和寄生天线元件的印刷电路板。 在此情形中第一天线激励点和寄生天线元件激励点这两者均被设置在印刷电路板处。支撑元件的至少第一段的长度可以被定义为从第一天线激励点到寄生天线元件激励点的电流路径的长度。优选地，当使用者将助听器的外壳佩戴在它的操作位置时，从第一天线和连接天线发射的总电磁场仅有限地受到使用者头部存在的影响。以此方式，在对于所发射电磁场的影响有限的情况下，助听器可以可选地用在使用者的右手侧或者左手侧。从连接天线和第一天线发射的总电磁场因此可以是基本相同的，而与外壳是佩戴在使用者的右手侧还是左手侧的其操作位置无关。包括天线元件的助听器可以是任何助听器，诸如耳内式助听器或者优选地诸如耳后式(BTE)助听器等。第一天线和连接天线的具体定位可以由助听器的形状确定。例如耳后式助听器外壳通常容纳具有如下定位的第一天线它们的纵向方向平行于在助听器的一侧的香蕉形耳后式助听器外壳的纵向方向，而耳内式助听器通常设置有位于助听器的面板上的贴片天线。在本发明的一个实施例中，外壳是被配置为在使用期间位于使用者耳后的耳后式外壳，并且第一天线被设置在助听器外壳的第一侧上，并且寄生天线元件被设置在助听器外壳的第二侧上。第一天线和寄生天线元件可以经由诸如印刷电路板、诸如包括天线的支撑元件、诸如任何传导元件的支撑元件连接。寄生天线元件可以具有第一端部和第二端部，并且寄生天线元件可以在第一端部处被激励。连接天线和第一天线可以被配置成在ISM频带中操作。优选地，该天线被配置成在至少IGHz的频率下，诸如在1. 5GHz和3GHz之间的频率下、诸如在2. 4GHz的频率下操作。
通过参考附图详细地描述其示例性实施例，对于本领域普通技术人员而言，本发明的以上和其它特征和优点将变得更加明显，在附图中图Ia是使用者的假想头部模型，以及具有χ、y和ζ轴的普通直角三维坐标系，用于定义使用者的头部的几何解剖；图Ib示出典型助听器的框图；图加是从头部上方观察的对于平行天线配置的围绕头部的电场(E)强度的绘图(现有技术)；图2b是从头部上方观察的对于正交天线配置的围绕头部的电场(E)强度的绘图；图3是作为天线长度的函数的平行以及正交天线配置的总效率；图4是从带有正交天线的示例性BTE助听器的各部分的侧面观察的视图；图fe是从带有正交天线的另一示例性BTE助听器的各部分的左手侧观察的视图； 并且图恥是从图fe所示部分的右手侧观察的视图；图6是在本发明的一个实施例中穿过支撑元件的至少第一段的电流分布的绘图；图7a_c示意性地示出第一天线和至少一个寄生元件的示例性实施方式；图是示出在助听器分别位于使用者的右手侧和左手侧的情况下围绕使用者的头部的电磁场分布的绘图。
具体实施例方式现在参考附图在下文中更加充分地描述本发明，在附图中示出本发明的示例性实施例。然而，本发明可以以不同的形式实施并且不应该被理解成受限于在这里阐述的实施例。更具体的说，提供了这些实施例从而本公开将是彻底的和完整的，并且将充分地向本领域技术人员表达本发明的范围。在下文中，平行天线或者天线的平行段分别指代在一种装置中的天线或者天线段，该装置在使用期间佩戴在使用者的耳朵处，并且主要地在使用者的耳朵处沿着平行于头部表面或者换言之垂直于使用者的耳间轴线的方向传导电流，并且正交天线或者天线的正交区段分别地指代在一种装置中的天线或者天线的区段，该装置在使用期间佩戴在使用者的耳朵处，并且至少在天线的段中沿着在使用者的耳朵处垂直于头部表面或者换言之平行于使用者的耳间轴线的方向传导电流。天线的辐射图通常由在天线的远场中的水平和竖直平面中的辐射功率的极座标图示意。所绘的变量可以是场强、每单位立体角的功率或者定向增益。峰值辐射沿着最大增益的方向发生。当设计用于邻近人体的无线通信的天线时，人的头部能够由附有诸如鼻、耳、口和眼的感觉器官圆形外围来近似。在图Ia中示意了这种圆形外围9。在图Ia中，与用于定义相对于头部的定向的带有x、y和ζ轴的普通直角三维坐标系一起示出了假想的头部模型。头部表面的每一个点均具有法向和切向矢量。法向矢量垂直于头部的表面，而切向矢量平行于头部的表面。沿着头部的表面延伸的元件被称为平行于头部的表面，而从在头部表面上的点延伸并且从头部沿着径向向外到周围空间中的对象被称作垂直于头部。例如，在图Ia中在头部的表面上最左侧的在图Ia中带有参考数字8的点具有平行于坐标系的yz平面的切向矢量，和平行于χ轴的法向矢量。因此在点8处y轴和ζ轴平行于头部表面并且在点8处χ轴垂直于头部表面。具有图Ia的假想头部模拟的使用者在地面(图中未示出)上直立，并且地面平行于xy平面。从顶部到使用者的脚趾的躯干轴线因此平行于ζ轴，而使用者的鼻部沿着y轴指向纸面之外。
在图中穿过右耳道和左耳道的轴线平行于χ轴。这条耳间轴线(耳轴)因此在它在此处离开头部表面的点处垂直于头部表面。当描述本发明的元件的具体配置时，耳间轴线以及头部表面在以下将被用作基准。因为对于大多数测试人员，耳朵的外耳主要地位于平行于头部表面的平面中，所以经常描述了耳间轴线还起到耳朵的法线的作用。尽管关于外耳的平面如何定向将因人而
已耳道中类型的助听器将具有成形为适合耳道的细长外壳。那么这种类型的助听器的纵向轴线平行于耳轴。耳后类型的助听器将通常也具有最经常地成形为香蕉以靠在耳朵的外耳顶部上的细长外壳。这种类型的助听器的外壳将因此具有平行于使用者的头部表面的纵向轴线。参考图la，将主要地沿着y轴测量耳后设备的长度，而将沿着χ轴测量宽度并且沿着ζ轴测量高度。在图Ib中示出典型(现有技术)听力器械的框图。该助听器包括用于接收传入的声音并且将其转换成音频信号的麦克风101。接收器102将来自听力器械处理器103的输出转换成输出声音，例如经修改成补偿使用者的听力损伤。因此，听力器械处理器103可以包括诸如放大器、压缩器和降噪系统等的元件。为了与周围环境通信，助听器通常设置有与天线相互连接用于无线数据通信的收发器。为正确进行操作，例如杆形天线必须具有大致等于期望射频下发射的电磁场的波长的四分之一的长度。在现有技术中，正交杆形天线过长，不能容纳在助听器外壳内部而使得没有从外壳突出的部分。图加和2b示出当位于人耳之一处的天线发射电磁场时围绕人的头部辐射的电磁场的功率。电磁场是从人的头部上方观察的。以灰度级示意了功率数值，高功率是黑色的并且低功率是白色的。在图加中，由平行杆形天线发射电磁场。作为黑杆以黑色在图加中向右示出辐射天线。图加示出现有技术的平行天线是如何运行的。该图示出围绕头部的电场的强度。 在图中的场强由灰度级的色调来指示场强越强，灰度级越暗。例如，围绕辐射天线的图是几乎黑色的。因此，围绕天线的场强是高的。随着距天线的距离增加，灰度级变得越来越灰白。在头部的相对侧处在接收天线处的场强是非常低的并且围绕接收天线的绘图几乎是白色的。因此，为了利用在人的两只耳朵处佩戴的装置中的平行天线实现可靠的无线通信，该装置必须包括用于放大所接收信号的大功率放大器；和/或用于传输高功率电磁信号的大功率放大器。在助听器中，这不是所期望的，因为为助听器电路供电的电池是小的并且具有有限的电力容量。在图2b中，由正交杆形天线发射电磁场。同样，以黑杆的形式在图2b中向右示出辐射天线。按照与图加中相同的方式围绕头部绘制了电场的强度。应该指出，在接收天线处在头部的相对侧处的电磁场的强度大于在图加中，并且因此在于人的两只耳朵处佩戴的装置中的正交天线之间的可靠无线通信能够得以建立，而不要求大功率放大器。所述改进被认为是由于以下事实引起的，即，当使用者将助听器外壳佩戴在它的操作位置时，平行杆形天线在天线的位置处主要地沿着垂直于头部表面的方向发射电磁场，并且电磁场的电场平行于头部表面，导致在头部组织中产生电阻传输损耗。与此相反，当使用者将助听器外壳佩戴在它的操作位置时，正交杆形天线主要地沿着平行于头部表面的方向发射电磁场，从而有助于围绕头部传输电磁场，并且电磁场的电场垂直于头部表面，由此降低了在头部组织中的传输损耗。在图加和2b中的正交和平行天线被提供用于示意围绕头部传播的电磁场原理并且未按比例示出天线。在助听器外壳中可用的有限空间使得难以在助听器外壳中容纳正交杆形天线；然而已经示出，在不显著地降低其性能的情况下，杆形天线可以具有一个或者多个弯曲，假如发射在相对的耳朵处接收的所发射的电磁场的部分的杆形天线的部分维持它的正交定向。在操作期间，杆形天线传导驻波的电流。杆形天线的自由端构成其中电流为零的驻波的节点。因此，杆形天线的邻近它的自由端的部分并不对所发射电磁信号的磁场产生重大影响。在杆形天线的连接到助听器的收发器电路并且供应有电流的根部处，电流具有最大幅值，并且因此杆形天线的邻近天线根部的部分或者天线的激励点对所发射电磁场的磁场产生重大影响。因此，优选地，天线邻近天线的根部的部分或者天线的激励点构成天线的第一线形段，当在使用者的该耳朵处位于其期望的操作位置时，该第一线形段具有垂直于使用者的头部表面的纵向方向。该天线的其余部分的朝向对于在使用者的另一耳朵处获得期望的电磁场功率而言不是关键性的，但是要求另外的段从而使得该天线具有为了在期望的射频下正确地操作而要求的长度，该长度例如等于或者大致等于电磁场的四分之一波长或其任何倍数。在图3中，作为物理天线长度的函数比较了平行单极杆形天线和正交单极杆形天线相对于围绕人的头部的路径损失的总效率。通过使用串联电感，天线的共振频率保持相同。应该指出，在建立头部的相对侧的电磁场方面，可以看到，与最长的平行天线相比，即使是图中最短的正交天线(该天线是1/16波长的)也是更有效的。图4示出带有连接天线10、5的BTE助听器的各部分的组件1，所述天线具有当使用者将外壳佩戴在它的期望操作位置时位置为在纵向方向基本平行于使用者的耳间轴线的第一线形段10。第一线形段10位于组件1的顶侧16处，并且它沿着该组件的顶侧16的整个宽度延伸。从印刷电路板6向第一线形段10馈送电流。该连接天线还具有第二线形段5，第二线形段5的纵向方向基本垂直于第一线形段10的纵向方向并且基本平行于BTE 助听器组件1的侧面11。该天线终止于第三线形段14，该第三线形段14的纵向方向基本垂直于第一段10和第二线形段5这两者并且基本平行于组件1的侧面11并且因此平行于 BTE助听器外壳。连接天线被配置为被从激励点16激励。用短划线在图4中示意了整体容纳助听器组件1的BTE助听器外壳15。连接天线的第一、第二和第三线形段10、5、14相互电连接，并且相互连接的第一、 第二和第三线形段形成具有所要求长度的天线。在第一和第二线形段10、5之间的连接通常位于组件1的顶部16和组件1的侧面11的相交处。当电流通过激励点17流进第一线形段10中时，它将继续流动到第二线形段5中，同时经历在这两个段的连接处的弯曲。第二线形段5和第三线形段14沿着助听器组件1的右侧11或者左侧12延伸并且因此还沿着助听器外壳15的内部的右侧或者左侧延伸，并且该天线终止于与其它部分无连接的自由端。在天线中的电流将因此在自由端处具有零点或者节点，并且天线电流在激励点处具有它的最大幅度。所示意的组件1被容纳在助听器外壳15 (短划线)中。在所示的BTE助听器中， 电池2被容纳在助听器外壳的后部，并且收发器3被容纳在助听器组件1的中心。电池2 向助听器电路和包括收发器3的部件提供电力，收发器3产生朝使用者的鼓膜发射的声音并且用于无线数据通信并且与诸如第一天线元件的至少第一天线相互连接。收发器3还可以被设置成分别地用于产生声音和用于无线数据通信的两个独立的收发器。助听器的信号处理器(未示出)位于印刷电路板6上。当助听器被佩戴在使用者的耳朵处它的操作位置时，包括第一、第二和第三线形段10、5、14的天线提供平行于使用者的头部表面的电磁场的辐射，并且电场垂直于头部表图fe和恥示出带有另一种示例性正交天线的另一种BTE助听器的各部分的助听器组件1的相对的两侧。所示意的BTE助听器的助听器组件包括电池2、收发器3、印刷电路板6、内壁部分或者助听器组件的第一和第二侧11、12和第一天线，诸如附属天线7。信号处理器(未示出)位于印刷电路板6上。在图fe中，第一天线7位于助听器外壳的第一侧12处。然而，第一天线7可以位于外壳的第二侧处、外壳的顶侧处、外壳的前侧处、外壳的后侧处或者外壳的底侧处。第一天线7的容许长度由它所处的外壳的侧面的长度来限制。侧面越长，该部分可越长。通常， 第一天线的长度由工作频率、在天线中流动的电流的群速度和期望的零值数目决定。通常， 该速度近似于自由空间中的光速。具有四分之一波长的长度的天线将在激励点处具有它的电流的最大幅度并且在天线端部处的零值电流。第一天线7可以用作无源元件，其中它为助听器电子设备屏蔽干扰，或者用作被配置用于实现具体辐射图的天线的一个部分。在图fe-b所示实施例中，第一天线7是被从印刷电路板上的激励点17激励并且将电磁场辐射到周围空间中的有源元件。依赖于第一天线位于外壳的哪一侧上，相对于使用者的头部9，辐射的电场将具有稍微不同的特性和辐射图。图恥是从图fe所示BTE助听器组件1的第二视图或者在此情形中左手侧观察的视图，并且示出寄生天线元件5。寄生天线元件5由金属或者类似的材料构成从而传导电荷的电流。寄生元件可以位于助听器外壳的任何一侧上。支撑元件6在此情形中是印刷电路板6，其为第一天线形成接地面。以此方式，在第一天线激励时，由电磁场产生的电流在支撑元件6的至少第一段19中从第一天线流动到寄生天线元件并且激励寄生元件。支撑元件的该至少第一段可以包括整个支撑元件或者其任何部分。优选地，用于寄生天线元件5的激励点18沿着基本平行于耳间轴线的轴线从第一天线7的激励点17以一定距离分开。优选地，用于寄生天线元件5的激励点18和第一天线7的激励点17位于助听器组件1的相对侧上。然而，设想到第一天线7和/或寄生天线元件5的至少一个部分可以被设置在助听器的任何一侧上，只要激励点17、18沿着基本平行于耳间轴线的轴线以一定距离分开。 进而，第一天线7和/或寄生天线元件的至少一个部分可以沿着支撑元件延伸。
优选地，支撑元件的至少第一段19在所发射的电磁场的十六分之一波长和全波长之间，该长度是沿着在激励点17、18之间的最大电流路径测量的。在图恥中，寄生天线元件5位于助听器组件1的第二侧11上。寄生天线元件5 可以是未连接到助听器中的其它元件的独立的元件，或者如在图恥中看到地，它能够经由支撑元件6 (例如经由印刷电路板6)而操作连接到第一天线7。在图恥中，支撑元件的第一段19，即将第一天线7与寄生天线元件5相互连接的支撑元件6的传导部分构成包括支撑元件的第一段的连接天线(即正交天线)和寄生天线元件5的一个部分。在图恥的实施例中，三个传导部分即第一天线7、寄生天线元件5和印刷电路板 6被彼此相关地构造，使得当助听器位于使用者的头部9上并且电流在传导元件中流动时， 在传导元件6中的电流将沿着平行于耳间轴线的方向流动，从而如上所述地发射电磁场。 该传导部分将因此构成第一段并且是正交的，因为在使用期间在耳朵处佩戴助听器，并且在头部的这个位置处，平行于耳间轴线的传导元件将垂直于头部的表面。在将第一天线7和寄生元件5相互连接的印刷电路板6的部分中的电流必须沿着基本平行于耳间轴线的方向流动从而所发射的电磁场基本平行于头部表面传播。电磁场因此沿着头部表面传播，直至它到达在头部的另一侧上的耳朵。虽然该天线配置的辐射图可以具有旁瓣，但是大部分的辐射功率将平行于头部表面地传播。在图5中示意的正交天线的三个部分的配置还具有这样的属性，即，总体发射的电磁场被以横磁模式极化从而电场垂直于或者基本垂直于头部的表面，从而电磁场在头部组织中没有电阻传输损耗或者以低电阻传输损耗传播。优选地，为了获得有效辐射，平行于耳间轴线(垂直于邻近助听器在使用者的耳朵处的操作位置的头部表面)的、在所示意的示例中位于印刷电路板6上的天线的第一段的电流路径的长度等于它所处的助听器组件的侧面的长度。能够例如通过在助听器组件的顶侧处放置所述传导部分并且分别地在右侧和左侧上放置第一天线和寄生天线元件5而实现这种配置。当所示意的助听器在耳朵后面位于它的操作位置时，支撑元件的第一段将构成第一段并且是正交的并且沿着外壳的整个顶侧延伸。进而，为了在支撑元件的至少第一段中实现最大电流，优选的是第一段具有在所发射的电磁场的十六分之一波长和全波长之间的长度。在图6中示出在支撑元件的第一段19中的示例性电流分布。连接平面在用于第一天线17的激励点处被激励，并且最大电流20沿着到用于寄生天线元件18的激励点的最短路径。在带有正交天线的另一示例性BTE助听器中，该正交天线具有比较短的单一线形段。当助听器在使用者的耳朵处位于它的操作位置时，该单一线形段位于助听器外壳中从而它的纵向方向垂直于或者基本垂直于使用者的头部表面。进而，该单一线形段与例如串联电感器的天线缩短部件串联连接。然而，还可以考虑天线和天线配置的其它实施例。在图7a_c中示意性地示出多个可能的天线设计。助听器组件1是从顶部观察的， 并且示意性地示出了天线和天线激励点的位置。
图7a示出具有激励点17的第一天线21。支撑元件23为第一天线21形成接地面，并且用于寄生天线元件22的激励点18位于沿着基本平行于耳间轴线的轴线距第一天线激励点17 —定距离处。支撑元件6的第一段19在该示例中没有延伸超过助听器的宽度。图7b示出一个优选实施例的示例，其中在第一天线激励点17和寄生天线元件激励点18之间的距离并且因此第一段的延伸范围对应于助听器组件的宽度。在图7c中，示出一个可替代的实施例，其中激励点17、18沿着垂直于耳间轴线的轴线分开一定距离来定位。在此情形中，寄生天线元件22优选地连接到天线缩短部件以确保在垂直于头部的天线部分中提供了最大电流。图8示出用于根据本发明的助听器的方向性图，并且看到在使用者的右手侧和使用者的左手侧上定位助听器之间的差异最小。该差异是由天线安置的镜像引起的，从而当装置位于例如使用者的左侧时，与同一装置位于右手侧时相比，第一天线被进一步远离头部地放置。因此根据本发明的助听器的一个优点在于，该助听器可以可选地用在使用者的右手侧和左手侧，对于到外部附件和到双耳助听器的两个助听器中的另一个这两者的无线连接仅有最小的影响。对于位于使用者的左手侧位置的根据本发明的助听器，图8a示出关于Φ =0°全向性的θ切面，并且图8b示出关于Φ =90°全向性的θ切面，这两者均处于Μ41ΜΗζ。对于位于使用者的右手侧位置的根据本发明的助听器，图8c示出关于Φ =0°全向性的θ切面，并且图8d示出关于Φ =90°全向性的θ切面，这两者均处于Μ41ΜΗζ。通常，天线的各个段均能够利用各种不同的几何形状形成，它们可以是线状或者片状的、弯曲的或者笔直的、长的或者短的，只要它们相对于彼此遵循以上相关的配置从而至少一个传导部分将传输主要平行于耳轴(在邻近于耳朵的点8处垂直于使用者的头部9 的表面)的电流，从而场将沿着期望的方向并且带有期望的极化辐射，从而围绕头部传播的表面波不经受衰减。当考虑涉及障碍物的通信时，所发射的电磁场的具体波长是重要的，并且因此频率是重要的。在本发明中，障碍物是带有助听器的头部，该助听器包括位于靠近头部表面的天线。如果波长太长诸如IGHz的频率并且降至更低的频率，则头部的更大的部分将位于近场区域中。这导致不同的衍射，从而使得电磁场更加难以围绕头部传播。如果相反波长太短，则头部将看起来成为太大的障碍物，这也使得电磁波难以围绕头部传播。在长波长和短波长之间的最佳波长因此是优选的。通常耳间通信将在具有以2. 4GHz附近为中心的期望频率、用于工业、科学和医疗的频带中进行。
权利要求
1.一种助听器，包括在外壳中容纳的助听器组件，所述助听器组件具有被配置成用来发射和接收电磁场的第一天线元件；被配置成用来发射和接收电磁场的第二天线元件，所述第二天线元件包括第一段和一个或者多个寄生天线元件，其中，所述第一天线元件、所述第一段以及所述一个或者多个寄生天线元件被配置以使得从所述助听器组件发射的总电磁场是基本相同的，而与所述外壳是佩戴在使用者的右手侧还是左手侧上的它的操作位置无关。
2.根据权利要求1所述的助听器，其中所述第一天线元件、所述第一段和所述一个或者多个寄生天线元件被配置用于发射基本TM极化的电磁波。
3.根据权利要求1所述的助听器，其中所述第一天线元件基本被布置在所述助听器组件的第一侧上，并且所述寄生天线元件基本被布置在所述助听器组件的第二侧上，所述助听器组件被配置以使得电磁场产生的电流从所述第一天线元件流到所述寄生天线元件。
4.根据权利要求1所述的助听器，其中当所述使用者将所述外壳佩戴在它的操作位置时，所述第一段被定位以使得其纵向方向基本与所述使用者的耳间轴线平行。
5.根据权利要求1所述的助听器，所述第一段是支撑元件的一部分，其中所述支撑元件为所述第一天线元件形成接地面。
6.根据权利要求1所述的助听器，所述第一段是支撑元件的一部分，其中所述支撑元件是支撑所述第一天线元件和所述寄生天线元件的印刷电路板。
7.根据权利要求1所述的助听器，其中第一天线元件激励点和寄生天线元件激励点沿着基本与使用者的耳间轴线平行的轴线以一定距离分开地设置，所述距离优选地在十六分之一波长和全波长之间。
8.根据权利要求7所述的助听器，所述第一段是支撑元件的一部分，其中所述第一天线元件激励点和所述寄生天线元件激励点被设置在所述支撑元件处。
9.根据权利要求1所述的助听器，其中所述第一段具有邻近于所述第一天线元件激励点的第一端部和邻近于所述寄生天线元件激励点的第二端部，并且其中在所述第一天线元件被激励时，在所述第一段中并且在所述寄生天线元件中感应电流，所述电流沿着所述第一段具有它的最大幅值。
10.根据权利要求9所述的助听器，其中所述寄生天线元件具有与所述寄生天线元件激励点相对的自由端，并且所述第一段和所述寄生天线元件的组合长度基本对应于所述电磁辐射的四分之一波长或其任何奇数倍。
11.根据权利要求1所述的助听器，所述第一段是支撑元件的一部分，其中所述电流沿着基本垂直于所述外壳的第一和第二纵向侧中的至少一个的方向在所述第一段中流动。
12.根据权利要求1所述的助听器，所述第一段是支撑元件的一部分，其中当使用者将所述外壳佩戴在它的操作位置时的沿着基本与使用者的耳间轴线平行的方向的所述支撑元件和所述寄生天线元件的范围是四分之一波长。
13.—种在位于使用者的第一只耳朵处的根据权利要求1所述的第一助听器和位于所述使用者的第二只耳朵处的根据权利要求1所述的第二助听器之间的通信方法，其中所述第一和第二助听器可以分别可选地位于右耳或者左耳处。
14. 一种双耳助听器，包括根据权利要求1所述的第一助听器和根据权利要求1所述的第二助听器，其中所述第一助听器可以可选地位于使用者的右耳处或者该使用者的左耳处，并且其中所述第二助听器可以位于所述使用者的另一只耳朵处。
全文摘要
提供了一种包括在外壳中容纳的助听器组件的助听器，该助听器组件具有被配置成发射和接收电磁场的第一天线元件、被配置成发射和接收电磁场的第二天线元件，该第二天线元件包括第一段和一个或者多个寄生天线元件，其中第一天线元件、第一段和一个或者多个寄生天线元件被配置以使得从助听器组件发射的总电磁场是基本相同的，而与外壳是被佩戴在使用者的右手侧还是左手侧上的其操作位置无关。进而，提供了一种双耳助听器，其中第一和第二助听器可以可选地位于使用者的右耳或者使用者的左耳处。
文档编号H04R25/00GK102448004SQ201110317229
公开日2012年5月9日 申请日期2011年10月12日 优先权日2010年10月12日
发明者希纳西·厄兹登 申请人:Gn瑞声达A/S