具有天线的助听器的制作方法

本公开涉及一种具有天线的助听器，该天线为助听器提供无线通信能力。

背景技术：

助听器是非常精密的设备，包括许多机械和电子部件。这给助听器开发者带来了相当大的挑战。开发完全可佩戴在耳中的微型助听器(例如耳内助听器(ite)或完全耳道内助听器(cic))存在甚至更大的挑战。此外，随着行业的发展，助听器不断被赋予更强的功能。例如，对于在每只耳朵中都佩戴助听器的用户，如果两个助听器能够彼此无线通信则是有益的。考虑到上述所有因素，将合适的天线集成到助听器中明显增加了极高的设计约束。对于完全可佩戴在耳中的助听器尤其如此。

技术实现要素：

本公开的目的在于提供根据主权利要求所述的具有改进的无线通信能力的助听器，以及根据从属权利要求的实施例。

更具体地，本发明提供用于放置在耳中的助听器，诸如耳道内(itc)或耳内(ite)助听器，其具有组件，该组件包括：麦克风，用于接收声音并将接收的声音转换为对应的第一音频信号；信号处理器，用于将第一音频信号处理为补偿助听器用户的听力损失的第二音频信号；以及无线通信单元，配置为用于无线通信，与配置为用于以波长拉姆达(λ)进行电磁场发射和/或电磁场接收的天线连接。天线包括差分传输线，该差分传输线承载第一和第二天线馈电信号并通向第一和第二天线馈电点，其中，第一和第二天线馈电信号异相。第一天线分支远离第一天线馈电点延伸并具有第一远端，第二天线分支远离第二天线馈电点延伸并具有第二远端，其中，第一天线分支和第二天线分支具有相同电长度，第一和第二支路的电长度在3λ/8到5λ/8的范围内。第三天线分支在第一远端和第二远端之间延伸，以连接第一和第二分支，其中，第三天线分支的电长度与第一或第二天线分支的比率至少为0.1。

在整个申请中，术语电长度应被解释为信号在沿传输线或天线分支行进时经历的相移的度数或弧度。电长度与波长成线性比例，使得1个波长是360度(或2π弧度)的相移，0.5波长是180度(或π弧度)。

此外，术语“远端”具有其普通含义，即它表示远离天线馈电点的点。

在下文中，呈现本发明的积极效果和优点。

当前解决方案提供具有改进性能的助听器。首先，通过差分传输线承载到达第一和第二天线馈电点的天线馈电信号。因此，有利地，整个天线结构变得更少地依赖于接地平面，从而可以更容易地调整天线的特性。

此外，第一和第二天线分支具有相同电长度的事实使得天线结构电对称。这对于平衡第一和第二天线分支中的电流是必要的。更具体地，当使用助听器的天线时，第一天线分支中的电流沿第一方向流动，而第二天线分支中的电流沿第二方向流动。第一分支中的电流和第二分支中的电流通常具有相同的幅度但是沿相反的方向行进，由此在该方向上由这些电流产生的电磁场的辐射保持为最小。当助听器佩戴在其操作位置时，所述方向基本平行于用户头部的侧表面。只有当两个天线分支相对于彼此足够靠近时，这才是可能的。

关于第三天线分支，第三天线分支的电长度与第一和第二天线分支中的任何一个的比率至少为0.1。这需要在不产生过大天线结构的情况下获得天线结构的足够的辐射效率。

凭借所要求保护的天线配置，特别地分别是第一和第二分支的电长度，第三天线分支中的电流分布达到最大。结果，使由第三天线分支辐射的偶极矩最大化。这里，当助听器佩戴在其操作位置时，第三天线分支通常基本垂直于用户头部的侧表面定向。结果，在第三天线分支中流动的最大电流有助于强大的电磁场，该电磁场围绕用户头部行进，也通过头部的顶部。换句话说，能够在佩戴在耳中的两个助听器之间进行有效的无线通信。由此提供用于助听器的具有鲁棒性且强大的天线解决方案，并且其损耗低。

当结合附图阅读以下详细描述时，实施例的其他优点和特征将变得显而易见。

附图说明

图1是用户的头部模型以及具有x、y轴的常规二维坐标系，用于定义用户头部的几何解剖结构。

图2示出通常助听器的框图。

图3示出根据本公开的一个实施例的具有天线的耳内助听器。

图4示意性地示出根据本公开的一个实施例的示例性耳内助听器。

图5示意性地示出根据本公开的一个实施例的在助听器的示例性天线中流动的电流的方向。

具体实施方式

下文中，参考附图描述各种实施例。应当注意，在整个附图中，类似结构或功能的元件由类似附图标记表示。还应当理解，附图仅旨在便于实施例的描述。它们不旨在作为对所声称的发明的详尽描述或作为对所声称的发明的范围的限制。另外，所示实施例不需要示出所有方面或优点。结合特定实施例描述的方面或优点不一定限于该实施例，并且即使未示出或未明确描述，也可以在任何其他实施例中实践。

第一天线分支的至少第一段可以与第二天线分支的至少第一段平行。

第三天线分支可以垂直于第一和第二天线分支中的至少一个。

第一远端可以相对于第二远端相对定位。

助听器可以包括面板。第一天线分支的至少一段和/或第二天线分支的至少一段可以设置在面板附近。当根据使用佩戴助听器时，第三天线分支可以垂直于面板的平面。

第一天线分支可以包括一个或多个弯曲部和/或第二天线分支可以包括一个或多个弯曲部。

助听器可以包括电池，其中，当根据使用设置电池时，第一和第二天线分支中只有一个围绕电池。

差分传输线可以是平衡传输线。

当根据使用设置天线时，第一、第二和第三天线分支中的至少一个(诸如第一、第二和第三天线分支中的两个或全部)可以包括弯曲段。

现在将在下文中参照附图更全面地描述实施例，在附图中示出本发明的示例性实施例。然而，所要求保护的发明可以以不同的形式来实施，并且不应该被解释为限于本文阐述的实施例。

图1是从上方看到的用户头部模型以及常规二维坐标系。当设计用于靠近人体的无线通信的天线时，人头部可以通过具有感觉器官(诸如鼻子、耳朵、嘴和附着在其上的眼睛)的圆形外壳来近似。在图1中示出这种圆形外壳10。在图1中，从上方示出头部模型10以及具有x和y轴的常规二维坐标系，用于定义相对于头部的取向并用于定义用户头部的几何解剖结构。用图1的头部建模的用户站在地面上(图中未示出)，并且地平面平行于xy平面。头部模型10包括左耳11和右耳12。左耳11具有左耳道13。右耳12具有右耳道14。耳内助听器将被放置为至少一部分进入耳道13、14。从右耳道14的开口到左耳道13的开口的轴线15平行于图1的x轴。轴线15是耳-耳轴线或耳朵轴线。因此，轴线15在其离开头部表面的点处与头部表面正交。在描述本公开的具体配置时，以下将耳-耳轴线以及头部表面用作参考。

头部表面的每个点都具有法向量和切向量。法向量与头部表面正交，而切向量平行于头部表面。沿头部表面延伸的元件被称为平行于头部表面，同样沿头部表面延伸的平面被称为平行于头部表面，而从头部表面上的一点开始并且从头部径向向外延伸到周围空间中的物体或平面被认为与头部表面正交或垂直。

对于大多数测试人员，由于耳廓(耳部、外耳)主要位于平行于头部表面的平面中，所以通常描述为耳-耳轴线也用作耳朵的法线。尽管如何定向耳廓的平面因人而异，但是在本公开中设想耳廓的平面平行于头部表面。

助听器可以是耳内式助听器。耳内式助听器具有细长的壳体，其形状适合于耳道。这种类型的助听器中的分隔轴线平行于耳朵轴线15，而耳内式助听器的面板通常位于正交于耳朵轴线15的平面中。换句话说，在这种类型的助听器中，分隔轴线位于与用户头部表面正交的平面中，而耳内式助听器的面板通常平行于用户头部表面。将结合图3和图4更全面地讨论耳内式助听器。

图2示出通常助听器的框图。在图2中，助听器20包括用于接收输入声音并将其转换为音频信号(即，第一音频信号)的麦克风21。第一音频信号被提供至信号处理器22，用于将第一音频信号处理为补偿助听器用户的听力损失的第二音频信号。接收器可以连接至信号处理器22的输出端，用于将第二音频信号转换为输出声音信号，例如，被修改为补偿用户听力损伤的信号，并且将输出声音提供至扬声器23。因此，听力仪器信号处理器22可以包括例如放大器、压缩器和降噪系统等的元件。助听器还可以具有反馈环路，用于优化输出信号。助听器包括与天线25连接的用于无线通信的无线通信单元24(例如收发器)，用于发射和接收电磁场。无线通信单元24可以连接到助听器信号处理器22和天线25，用于与例如外部设备或在双耳助听器系统中位于另一只耳朵处的另一个助听器通信。部件21、22、23、24、25放置在助听器的壳体中(如图3所示)。

无线通信单元可以配置为用于无线数据通信，并且在这方面与天线连接以用于发射和/或接收电磁场。无线通信单元可以包括发射器、接收器、发射器-接收器对(诸如收发器)、无线电单元等。无线通信单元可以配置为用于使用本领域技术人员已知的任何协议进行通信，包括蓝牙、wlan、标准、制造特定协议，诸如定制的邻近天线协议，诸如专有协议，诸如低功率无线通信协议等。

当考虑涉及障碍物的通信时，指定波长(λ)以及因此发射的电磁场的频率是重要的。在本公开中，障碍物是用户的头部。包括天线的助听器通常位于耳道中。如果波长太长，对于1ghz及以下的频率，头部的更大部分将位于近场区域中。这导致不同的衍射，使得电磁场更难以绕头部行进。另一方面，如果波长(λ)太短，则头部似乎是太大的障碍物，这也使得电磁波难以绕头部行进。因此优选长波长和短波长之间的最佳波长。通常，耳-耳通信将发生在专用频带中，以用于工业和科学应用的无线通信。该频带以2.4ghz为中心。对应的波长(λ)则为12.49厘米/4.9英寸。

图3示出根据本公开的一个实施例的具有天线33的示例性耳内助听器30。助听器30包括组件。组件包括与天线33互连的用于无线通信的无线通信单元32，用于发射和/或接收电磁场。无线通信单元32可以连接到助听器信号处理器。无线通信单元32连接到天线33，用于与例如外部设备或在双耳助听器配置中位于另一只耳朵处的另一个助听器通信。该连接可以通过差分传输线321、322来实现。在另一相关实施例中，所述差分传输线是平衡传输线。以这种方式，至地和至所有其他导体的每条传输线的阻抗相同。

助听器30的天线33包括连接到无线通信单元32的第一馈电点310以及第二馈电点311。助听器30的天线33包括连接到第一馈电点310的第一天线分支34和连接到第二馈电点311的第二天线分支35。第一天线分支34包括第一远端36。第二天线分支35包括第二远端38。在图3所示的实施例中，第一天线分支33的至少一段平行于第二天线分支34。如图3所示，当根据使用设置天线时，第一和第二天线分支包括弯曲段。

天线33具有在第一天线分支34和第二天线分支35之间延伸的分隔平面301，诸如交叉平面。分隔平面301可以是天线33的对称平面。

第一远端36相对于分隔平面301位于第二远端38的对面。换句话说，第一远端36相对于第二远端38相对定位。

第三天线分支37在第一远端36和第二远端38之间延伸，以便连接第一和第二分支34、35。优选地，第三天线分支37的电长度与第一或第二天线分支的比率至少为0.1。

因此，实现了不具有自由端的天线解决方案。该设计赋予了许多优点。更具体地，本发明的天线结构不易于失谐。此外，成品天线小于具有开口端的对应天线。最后，获得更具鲁棒性的技术解决方案。

如从图3中容易推断的，当根据使用佩戴助听器时，第三天线分支37垂直于面板31的平面。此外，第三天线分支37基本垂直于第一和第二天线分支33、34中的至少一个。

助听器30还包括面板31。助听器30将插入用户耳中，其深端位于耳道中。插入的助听器的背向耳鼓的表面通常可从外部直接看到，称为前板或面板。在助听器的所有表面中，面板是最不被耳朵隐藏的面板。面板具有开口，使得声音可以到达设备中布置的麦克风。第一天线分支34的至少一段和/或第二天线分支35的至少一段设置在面板31附近。

面板的一部分在前平面中延伸，并且第一平面和/或第二平面可以与前平面平行。前平面可以与耳-耳轴线正交(或通常为+/-25度)。当助听器佩戴在用户头部上的操作位置时，前平面可以与用户头部的表面平行或基本平行。当助听器佩戴在用户头部上的操作位置时，第一平面和/或第二平面可以平行于面板31的一部分，或平行于用户头部的表面。当助听器佩戴在用户头部上的操作位置时，第一天线分支34的一段和/或第二天线分支35的一段可以与前平面平行、与面板31的一部分平行、或与用户头部的表面平行。第一天线分支34的另一段与前平面正交(或通常为+/-25度)。附加地或替代地，第二天线分支的另一段与前平面正交(或通常为+/-25度)。

在一个或多个实施例中，弯曲段341、342与对应弯曲段351、352之间的最短物理距离在1.5mm和6.5mm之间。第一远端36和第二远端38之间的最短物理距离也可以在1.5mm和6.5mm之间。

在一个或多个实施例中，第二馈电点可以连接到接地平面。

尽管未示出，但应当理解，第一和第二天线分支中的任何一个包括一个或多个弯曲部。

图4示出根据本发明的一个实施例的示例性耳内助听器60。根据用户的耳朵定制助听器60的壳体61。助听器60包括前板62。前板62具有用于上下调节音量的按钮63和可以打开以取出和/或插入电池的电池盖64。助听器的深端稍微进入耳道。从前板到最深端测量助听器60的深度，诸如沿长度l1。以前板的宽度来测量宽度，诸如沿长度l2。对于较大ite设备，宽度通常大于深度。因此，ite轴线可能不对应于助听器的长度轴线。

图5示意性地示出根据本发明的在助听器的示例性天线73中流动的电流的方向。天线73包括第一天线分支74、第二天线分支75和第三天线分支77。第一天线分支74包括第一直线段741和第二弯曲段742。第二天线分支75包括第一直线段751和第二弯曲段752。第二天线分支75是第一天线分支74的镜像。

在相应的弯曲段742、752中流动的电流具有相反的方向。对天线73进行馈电使得第一天线分支74中的电流将与第二天线分支75中的电流异相，优选地恰好相差180度。利用弯曲段741、751的适当几何形状，在这些段中流动的电流之和将基本为零。如果段741、751相对靠近并且在与段751中流动的电流相反的方向上流动的段741中的电流具有与段751中的电流幅度相等的幅度，则由此可以通过由段751辐射的电磁场来基本抵消由段741辐射的电磁场。

凭借所要求保护的天线配置，第三天线分支77中的电流分布达到最大。结果，使由第三天线分支77辐射的偶极矩最大化。这里并且如结合图3所讨论的，当助听器佩戴在其操作位置时，第三天线分支77通常基本垂直于面板(图5中未示出)和用户头部的侧表面定向。结果，在第三天线分支77中流动的最大电流有助于强大的电磁场，该电磁场围绕用户头部行进，也通过头部的顶部。换句话说，能够在佩戴在耳中的两个助听器之间进行无线通信。由此提供用于助听器的具有鲁棒性且强大的天线解决方案，并且其损耗低。

在另一实施例(未示出)中，当根据使用设置电池时，第一和第二天线分支中只有一个围绕电池。然后，有利地，两个分支不能短路，因为它们不接近同一块金属，这里是电池。在高频率下，平行板之间的电容耦合，即电池表面和天线迹线之间的电容耦合变成对于高频信号越来越有利的连接，它们也可能直接连接。因此，优选避免在距相同导电物体近距离处设计所有天线迹线。

在一个或多个实施例中，天线和/或无线通信单元包括在基板中。基板允许使天线弯曲以适合助听器内部。天线的第一分支的第一段可以放置在基板的第一侧上，而天线的第一分支的另一段可以放置在基板的第二侧上。附加地或替代地，天线的第二分支的第二段可以放置在基板的第一侧上，而天线的第二分支的另一段可以放置在同一基板的第二侧上。

使用词语“第一”、“第二”等并不意味着任何特定顺序，而是被包括以用于识别各个元件。此外，词语第一、第二等的使用不表示任何顺序或重要性，而是使用词语第一、第二等来区分一个元件与另一元件。请注意，这里和其他地方使用词语第一和第二，仅用于标注目的，并不旨在表示任何特定的空间或时间排序。此外，第一元件的标注并不意味着存在第二元件。

虽然已经示出和描述了具体实施例，但是应当理解，其不旨在将所要求保护的发明限制于优选实施例，并且对于本领域技术人员显而易见的是，可以在不脱离所要求保护的发明的精神和范围的情况下进行各种改变和修改。因此，说明书和附图被认为是说明性的而不是限制性的。所要求保护的发明旨在涵盖所有替代方案、修改和等同物。