CN111263275A

CN111263275A - 具有集成磁感应线圈和rf天线的听力设备

Info

Publication number: CN111263275A
Application number: CN201911197683.3A
Authority: CN
Inventors: A·鲁阿洛; S·厄兹登
Original assignee: GN Hearing AS
Current assignee: GN Hearing AS
Priority date: 2018-11-30
Filing date: 2019-11-29
Publication date: 2020-06-09
Also published as: EP3661230A1; US20200178007A1; JP2020109947A; US11432080B2

Abstract

公开了一种听力设备，该听力设备包括：一个或多个麦克风，被配置为基于接收到的音频信号来生成一个或多个麦克风输出信号；信号处理器，被配置为处理所述一个或多个麦克风输出信号；无线通信单元；以及磁感应控制芯片。磁感应控制芯片互连到第一导电元件的第一端和第二导电元件的第一端，其中，无线通信单元互连到第一导电元件的第一端以及到第二导电元件的第一端，并且其中第一导电元件的第二端和第二导电元件的第二端经由磁感应线圈互连。第一导电元件和第二导电元件可以以射频方式电磁耦合以形成RF天线。

Description

具有集成磁感应线圈和RF天线的听力设备

技术领域

本公开内容涉及听力设备，诸如用于补偿用户的听力损失的听力设备，尤其是具有无线通信能力的听力设备，并且因此涉及包括用于通信的天线的听力设备。

本公开内容进一步涉及被配置为使用磁感应并且使用射频进行通信的听力设备。听力设备可以用在双耳听力设备***中。在操作期间，听力设备戴在用户的耳朵上以减轻用户的听力损失。

背景技术

听力设备为非常小巧的设备，包括包含在外壳或壳体中的众多电子金属部件，其足够小以容纳在人的耳道中或位于外耳后方。所述众多电子金属部件以及听力设备壳体或外壳的小尺寸对在具有无线通信能力的听力设备中使用的射频天线施加了较高的设计约束。

此外，尽管听力设备的尺寸施加了这些限制和其他的窄设计约束，但是，听力设备中的天线必须设计成实现令人满意的性能。

为使得听力设备更小、制造起来更具成本效益而进行的持续的努力和听力设备的无线技术的发展带来在听力设备中引入一个或多个天线的灵活载波的使用。

更进一步，在双耳听力设备***中，对双耳听力设备***中的听力设备之间的通信质量的要求日益增长，并且包括对低延迟和低噪声的要求，这增加了对听力设备中的有效天线的需求。

因为目前的通信能力不足，所以现有设备难以解决所有这些需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低成本且低设备复杂性的具有射频(RF)天线功能的听力设备，该RF天线功能诸如为蓝牙。本发明的另一个目的在于提供一种允许使用磁感应进行通信的听力设备。

另一个目的在于提高无线通信能力，诸如提高佩戴在用户的一对耳朵中或者在用户的一对耳朵后面的两个听力设备之间和/或听力设备与附近设备(诸如，智能电话)之间的无线通信能力。听力设备可以被配置用于ISM频段中的无线通信。RF天线功能可以实现用于在至少400MHz频率操作，诸如在800MHz与6GHz之间的频率。

当确保重要的耳对耳(E2E)链路时，听力设备之间的无线电连接允许先进的双耳信号处理。此外，听力设备可能会连接到或者戴在身上或者置于使用者附近的大量配件，进而连接到互联网，作为所谓的物联网(IoT)的一部分。但是，确保稳定的E2E链接具有挑战性但至关重要。由于存在众多用于低功耗通信的统一标准(诸如，蓝牙低功耗(BLE)或ZigBee)、其工业用途的全球可用性、以及功耗与可达到的范围之间的折中，2.4GHz ISM(工业、科学、医学)频段为优选的。E2E链路对可穿戴天线设计和性能的要求特别苛刻。实际上，为了实现良好的人体性能，天线可以表现出最佳的辐射效率、带宽、极化、以及辐射图案，而可用于设计的物理体积极大减少，因为大多数时候可穿戴设备(诸如，听力设备，尤其是耳内式(ITE)听力设备)的空间都非常宝贵。进而，大规模生产和工业设计需求提供了对天线也可以低调、重量轻且制造便宜的期望。天线极化特性可能是重要的性能参数。更多的总体约束也可能是相关的。实际上，天线效率可能由于天线靠近人体头部而受到严重损害，因为身体组织由于其高含水量而在2.4GHz周围具有非常高的损耗。给定效率下降的幅度以及听力设备无线电操作在超低功率情况下，这可能严重影响整体性能。威胁天线效率的另一个问题可能是可用于设计的体积小，因为这必然使天线物理上紧凑并且由此与设备的其他部件电磁邻近并且很可能与其耦合。由于其基本局限性，对于小型电天线(ESA)，难于实现大带宽。带宽可能至少覆盖了整个2.4GHz ISM频段，但更大的带宽可能有助于补偿由于人体效应(这种效应因人而异)引起的天线失谐。

磁感应或近场磁感应(NFMI)典型地提供在2MHz至15MHz之间的频率范围内进行通信，包括语音、音频和数据的传输。在这些频率下，电磁辐射穿过并围绕人体头部和身体传播，而不会在组织中造成重大损失。

按照本公开内容，上述和其他目的由所公开的听力设备获得。听力设备包括一个或多个麦克风，所述一个或多个麦克风被配置为基于接收到的音频信号来生成一个或多个麦克风输出信号。听力设备包括信号处理器，该信号处理器被配置为处理所述一个或多个麦克风输出信号。听力设备包括无线通信单元和磁感应控制芯片。磁感应控制芯片互连到第一导电元件的第一端以及第二导电元件的第一端。无线通信单元互连到第一导电元件的第一端并且互连到第二导电元件的第一端，并且其中第一导电元件的第二端和第二导电元件的第二端经由磁感应线圈互连。

在某些实施例中，听力设备包括麦克风，该麦克风被配置为接收音频信号，并且将该音频信号提供给信号处理器，该信号处理器被配置为处理音频信号以补偿用户的听力损失。信号处理器可以包括诸如为放大器、压缩器以及降噪***等的元件，以用于处理音频信号从而补偿用户的听力损失。

在某些实施例中，第一导电元件和第二导电元件以射频方式电磁耦合以形成RF天线。

第一导电元件和第二导电元件可以沿着彼此延伸。第一导电元件和第二导电元件可以在听力设备内传播，使得第一导电元件与第二导电元件之间的距离不超过阈值距离。选择阈值距离，使得当第一与第二导电元件之间的距离低于阈值距离时，第一导电元件电磁耦合到第二导电元件。定位在听力设备中并且在彼此的阈值距离内的第一导电元件和第二导电元件被配置用于发射和接收电磁场。

在某些实施例中，定位在听力设备中并且在彼此的阈值距离内的第一导电元件和第二导电元件被配置为形成RF天线。典型地，选择第一导电元件与第二导电元件之间的距离为在配置为在无线通信单元处发射和接收的电磁场的近场范围内，诸如在操作电磁场的波长的1/2π的距离内。在某些实施例中，该距离低于波长的1/5，诸如低于波长的1/10、波长的1/5与1/15之间(诸如，波长的1/5与1/10之间)。

在某些实施例中，无线通信单元被配置用于发射和接收电磁场。无线通信单元可以被配置用于与另一电子设备通信。经由无线通信单元通信的数据可以包括数据、音频、语音、设置、信息等。

在某些实施例中，第一导电元件的长度对应于第二导电元件的长度。在某些实施例中，第一导电元件的长度不同于第二导电元件的长度。在某些实施例中，第一导电元件的长度对应于第二导电元件的长度，相差在+/-10％以内，诸如，在+/-25％以内并且反之亦然。因而，第一导电元件的长度可以比第二导电元件的长度长例如10％。

典型地，当将听力设备定位在用户耳朵处其预期操作位置时，RF天线的长度关于从听力设备发射和/或由听力设备接收的电磁场的波长λ来定义。听证设备典型地被配置为在特定频率范围或频段内发射和/或接收电磁辐射。在某些实施例中，提供RF频段以包括天线元件的谐振频率。典型地，优化天线元件的长度以在这样的特定RF频段内使用，诸如峰值谐振频率的频段中、或者从峰值谐振频率延伸的频段中。

为了使RF天线谐振，将自由空气中谐振元件的长度选择为对应于从听力设备发射的电磁辐射的波长λ的四分之一波长λ/4的奇数倍。

典型地，选择RF天线的长度以优化RF天线从而在特定频率或者特定频段内使用，诸如，选择RF天线的长度以在特定频率提供最佳谐振，该特定频率诸如为在期望的频段内。典型地，针对包括蜂窝和WLAN频段的ISM频段来优化天线，诸如针对GSM频段或WLAN频段来优化天线。

在某些实施例中，天线的长度(第一导电元件和/或第二导电元件的长度)为波长λ的四分之一或其任意倍数，λ为对应于发射的电磁场的波长。

在某些实施例中，天线的长度(第一导电元件和/或第二导电元件的长度)大约对应于要发射和/或接收的电磁场的波长的四分之一，诸如，对应于波长的一半，相差+/-5％以内，诸如+/-10％，诸如+/-15％。可以想到，第一导电元件的长度和/或第二导电元件的长度与电磁场的频率范围内的谐振频率之间的对应关系(correspondence)越紧密，天线效率越高。因而，可以通过按照要发射和/或接收的电磁场的(一个或多个)频率来优化天线的长度(即，第一导电元件和第二导电元件的长度)来优化RF天线的效率。

在某些实施例中，RF天线为电天线。在某些实施例中，RF天线为单极天线。在某些实施例中，RF天线为谐振天线，诸如被配置为发射约为谐振频率的波长范围中的电磁场的RF天线。

频段可以是包括从以下频率中选择的频率的RF频段，诸如包括433MHz、800MHz、915MHz、1800MHz、2.4GHz、5.8GHz等。因而，可以将RF频段选择为ISM频段，诸如包括这些频率中的任意一者或多者的GSM频段或WLAN频段。

如这里所公开的听力设备可以被配置用于在ISM频段中操作。优选地，RF天线被配置用于在至少400MHz的频率操作，诸如至少800MHz，诸如至少1GHz，诸如1.5GHz与6GHz之间的频率，诸如1.5GHz与3GHz之间的频率(诸如，2.4GHz的频率)。可以优化天线以用于在400MHz与6GHz之间的频率操作，诸如在400MHz与1GHz之间，在800MHz与1GHz之间，在800MHz与6GHz之间，在800MHz与3GHz之间，等等。

然而，可以想到，如这里所公开的听力设备不限于在这样的频段上操作，并且听力设备可以配置用于在任意频段上操作。

在某些实施例中，听力设备被配置为使用磁感应(诸如，近场磁感应)来通信。在某些实施例中，磁感应控制芯片是实现磁感应发送和接收功能(诸如，磁感应发送和接收控制功能)的集成电路。磁感应控制芯片例如经由电线或经由支撑基板上的导电迹线来互连到磁感应线圈。包括磁感应控制芯片和磁感应线圈的听力设备被配置为使用磁感应(诸如，近场磁感应)来通信。磁感应控制芯片被配置为控制到磁感应线圈的电力供应。

在某些实施例中，磁感应控制芯片被配置为将任何调制方案(包括幅度调制、相位调制、和/或频率调制)应用于经由磁感应来通信的数据信号，使得数据被调制到从磁感应线圈发射的磁场上。磁感应控制芯片可以包括电路，诸如，实现低噪声放大器(LNA)、混频器以及滤波器的电路。磁感应控制芯片还可以包括***数字模块，诸如，分频器、编解码模块、解调器等。

在某些实施例中，磁感应线圈进而被配置用于接收由另一个电子设备传送的磁场(诸如，经由另一个电子设备的磁感应线圈)，并且提供接收到的数据信号给磁感应控制芯片。磁感应控制芯片被配置为解调接收到的信号。在某些实施例中，磁感应控制芯片被配置为收发器。在一些实施例中，磁感应控制芯片配置为以特定频率接收和发送数据。

传送的数据可以包括数据、音频、语音、设置、信息等。

磁感应线圈和磁感应控制芯片可以被配置为在使用期间以低于100MHz的频率(诸如低于30MHz，诸如低于15MHz)操作。磁感应线圈可以被配置为以1MHz与100MHz之间的频率范围(诸如1MHz与15MHz之间，诸如1MHz与30MHz之间，诸如5MHz与30MHz之间，诸如5MHz与15MHz之间，诸如10MHz与11MHz之间，诸如10.2MHz与11MHz之间)操作。频率可以进一步包括从2MHz到30MHz的范围，诸如从2MHz到10MHz，诸如从2MHz到10MHz，诸如从5MHz到10MHz，诸如从5MHz到7MHz。

然而，可以想到，如这里所公开的听力设备不限于在这样的频段上操作，并且听力设备可以被配置用于在任意频段上操作。

有利的是，通过所给出的一个或多个实施例，RF天线和磁感应线圈可以提供在听力设备中。将RF天线和磁感应线圈提供在听力设备中增加了听力设备的无线通信能力。然而，如果将RF天线和磁感应线圈都提供在听力设备内并且采用以上关于尺寸、噪声、EMC法规等给出的约束典型地会导致为了获得改进的通信能力而使听力设备的尺寸增加。

进而，在当今的通信***中，大量不同的通信***以2.4GHz或约2.4GHz的频率进行通信，并且因而还存在2.4GHz或约2.4GHz的频率范围中的显著的环境电磁噪声。本发明的优点在于对于其中噪声可能可接受的某些应用(例如，对于数据通信)，可以使用RF天线。对于高噪声水平可能显著影响传输的其他应用，可以使用磁感应线圈。例如，可以将磁感应线圈用于音频的流传输。

在一个或多个实施例中，RF天线被配置为以第一比特率进行数据通信。在一个或多个实施例中，磁感应线圈被配置为以第二比特率进行数据通信，第二比特率大于第一比特率，诸如是第一比特率的10倍，诸如是30倍、50倍、100倍等。

使用磁感应的优点在于可以典型地获得低延迟。特别是在流传输音频时，保持延迟低很重要，以避免产生用户能察觉到的延迟。典型地，通过使用磁感应来进行通信，可以获得小于100ms的延迟，诸如小于50ms，诸如小于25ms，诸如小于10ms，诸如小于5ms，诸如小于1ms。

使用磁感应例如来在双耳***中的第一听力设备与第二听力设备之间进行通信的进一步的优点在于对于低频率(即，典型地，低于100MHz)以及对应的长波长，头部不会被当作第二天线发射的电磁辐射的显著障碍，因而，当频率降低时，由于身体组织吸收而产生的电磁辐射的降低会减少。

在某些实施例中，选择磁感应线圈的阻抗，使得RF天线具有射频自由端。磁感应线圈在某些示例中可能具有大于阈值电感的阻抗，诸如大于2μH的电感，诸如大于3μH的电感，诸如大于3.5μH，诸如约3.9μH或高达5μH的电感。可以选择电感为在2μH与5μH之间，诸如3μH与4μH之间。对于RF天线，这样的阈值电感以上的电感对应于包括第一导电元件和第二导电元件的RF天线的自由端。

在某些实施例中，RF天线被配置为具有射频自由端。在某些示例中，RF天线的自由端通过选择磁感应线圈的电感大于阈值电感来获得，诸如，大于2μH的电感，诸如大于3μH的电感，诸如大于3.5μH，诸如约3.9μH或高达5μH的电感。可以选择电感为在2μH与5μH之间，诸如，在3μH与4μH之间。在某些实施例中，对于具有自由端的RF天线，取决于相对于电磁场波长的RF天线的长度，传播的电磁场将沿着RF天线形成驻波。

在某些实施例中，磁感应控制芯片通过第一电感连接到第一导电元件的第一端并且通过第二电感连接到第二导电元件的第一端。在某些实施例中，第一电感和第二电感被配置为提供高频滤波器以最小化高频RF信号或防止高频RF信号(诸如源自无线通信单元的高频RF信号)到达磁感应控制芯片。

在某些实施例中，无线通信单元通过第一电容连接到第一导电元件的第一端并且通过第二电容连接到第二导电元件的第一端。在某些实施例中，第一电容和第二电容被配置为提供低频滤波器以最小化低频信号或防止低频信号到达无线通信单元，诸如源自磁感应控制芯片的低频信号。在某些实施例中，将无线通信单元连接到第一导电元件的第一端和第二导电元件的第一端的电路进一步包括平衡转换器(balun)、阻抗匹配电路或被配置用于优化RF天线参数的任何其他控制电路(典型地，包括受控电阻)。

在某些实施例中，听力设备包括电池。电池可以是任意类型的电池。电池可以为扁平电池，诸如纽扣形电池。电池可以是圆形的。电池可以是盘形电池。

在某些实施例中，磁感应控制芯片和无线通信单元设置在电池的第一侧，其中磁感应线圈设置在电池的第二侧，其中第一侧与第二侧不同。

在某些实施例中，电池被配置为提供设置在电池的第一侧的磁感应控制芯片和无线通信单元与设置在电池的第二侧的磁感应线圈之间的电磁屏蔽。

特别地，对于操作在低于10MHz或低于100MHz的磁感应线圈，在感应线圈与听力设备电气部件之间设置电池是有利的，因为操作在这样频率的磁感应线圈易受源自听力设备电气部件的噪声的影响。

在某些实施例中，可以将电池设置成相比于到听力设备的第一端而言更接近听力设备的第二端，并且磁感应线圈可以设置在电池(诸如，电池的中心轴)与听力设备的第二端之间。无线通信单元和磁感应控制芯片可以设置在电池(诸如，电池的中心轴)与听力设备的第一端之间。

电池的第一侧和电池的第二侧可以为电池的相反侧，要么横向、要么纵向。

提供具有相同组件的双模天线配置的优点在于听力设备的尺寸可以减小，同时增加了无线功能。

在某些实施例中，第一导电元件的至少一部分和第二导电元件的至少一部分将信号处理器与一个或多个麦克风互连。由此，从信号处理器延伸到所述一个或多个麦克风的信号线还可以用作第一导电元件的至少一部分和/或用作第二导电元件的至少一部分。

典型地，提供这样的信号线，作为听力设备中从信号处理器到麦克风和/或磁感应线圈的自由延伸的线路。其实现与听力设备的紧密配合，这尤其对于定制的听力设备而言是优选的。然而，对于包括天线的听力设备，这样的自由延伸的线路对听力设备中的任意天线处发射和/或接收的电磁场产生影响，这样的影响在不同的听力设备之间是不同的，因为组装过程为手动的，并且因为定制听力设备在尺寸上可以变化。因而，在某些实施例中，优选的是线路(诸如，Litz线路)的更受控的定位。

在某些实施例中，所述一个或多个麦克风设置在承载板上并且信号处理器设置在承载板上，其中第一导电元件的所述至少一部分和第二导电元件的所述至少一部分设置为互连所述一个或多个麦克风与信号处理器的承载板中的导电迹线。

这提供了与听力设备内的线路的位置有关的有利控制。在这样的实施例中，第一和第二导电元件的部分连接所述一个或多个麦克风和磁感应线圈并且将仍然为自由延伸的线路。

在某些实施例中，磁感应控制芯片、无线通信单元和信号处理器中的一个或多个设置在多芯片组件中，其中多芯片组件设置在承载板上。多芯片组件可以被称为混合。多芯片组件可以包括用于容纳至少某些听力设备电气组件的多层结构。多芯片组件可以包括多层印刷电路板。

多芯片组件可以是集成电路、半导体管芯和/或其他分立电气部件的任意组装。多芯片组件包括集成在组件中的两个或更多个电气部件。电气部件可以作为“裸管芯”提供；然而，可以想到，多芯片组件中的某些或全部电气部件可以预先封装，而多芯片组件中的其他电气部件或非任何电气部件可以安装为裸管芯或芯片，反之亦然。多芯片组件可以称为混合多芯片组件，因为多个电气部件被互连。多芯片组件可以包括用于容纳至少某些听力设备电气部件的多层结构。多芯片组件可以包括多层印刷电路板。电气部件被集成和安装到基板上，使得多芯片组件可以作为包括多个电气部件的单个组件处理。在某些实施例中，多芯片组件作为单个组件提供，以用于安装在听力设备中。

在某些实施例中，磁感应线圈设置在承载板上。在某些实施例中，多芯片组件和磁感应线圈设置在承载板上。互连多芯片组件和磁感应线圈的承载板包括提供作为导电迹线的第一导电元件和第二导电元件。

在某些实施例中，多芯片组件、所述一个或多个麦克风和磁感应线圈设置在承载板上，并且第一导电元件和第二导电元件的至少一部分可以包括信号处理器与所述一个或多个麦克风之间的信号线。

承载板可以包括柔性板，诸如柔性印刷电路板，并且承载板可以形成为一个零件。在某些实施例中，承载板由多个子承载板形成，子承载板与短线路或导电部件互连。

在某些实施例中，承载板包括电磁屏蔽层。电磁屏蔽层可以是覆层，诸如覆有导电覆盖物(诸如铜，诸如导电油墨)的层，电磁屏蔽层可以是金属层，诸如片金属层等等。

在某些实施例中，承载板被配置为形成多芯片组件与所述一个或多个麦克风之间的电磁屏蔽。

在某些实施例中，磁感应线圈设置在电池的第一侧；多芯片组件设置在电池的第一侧，其中，承载板在多芯片组件与磁感应线圈之间提供了电磁屏蔽。

通过使用承载板作为电磁屏蔽，包括例如无线通信单元和信号处理器两者的多芯片组件能够设置在与磁感应线圈天线在电池的同一侧。

在某些实施例中，第一和第二导电元件至少部分地沿着听力设备的顶侧延伸。

例如，对于耳后式听力设备，当被定位在用户耳朵后方的预期操作位置时，听力设备可以具有沿着用户的头部的一侧延伸的第一侧，以及与第一侧相反的第二侧。典型地，第一侧和第二侧为BTE听力设备的纵向侧。顶侧将第一侧和第二侧互连并且定位成背对用户的耳朵。典型地，底侧同样地将第一侧和第二侧互连，底侧面向用户的耳朵。

在另一个示例中，耳内式听力设备具有顶侧。当被定位在用户耳朵中的预期操作位置时，听力设备可以具有延伸到耳道中的外壳，并且为耳内式听力设备的一侧的顶侧背对用户的耳道。典型地，顶侧将平行于耳内式听力设备的面板。典型地，耳内式听力设备的底侧将面向用户的耳道。

在某些实施例中，当听力设备设置在用户的耳朵处的预期操作位置时，磁感应线圈的纵向方向平行于听力设备的用户的耳对耳轴线。在一个或多个实施例中，当在使用过程中听力设备佩戴于其操作位置时，磁感应线圈在与用户的耳到耳轴线平行或基本平行或与用户的耳到耳轴线成0/180度+/-35度的方向上具有纵向延伸。

在某些实施例中，电池是可充电电池，并且听力设备包括可充电电池控制器。在某些实施例中，可充电电池控制器为多芯片组件的一部分。

在某些实施例中，磁感应天线被配置为与双耳听力设备的另一个听力设备通信。

在某些实施例中，RF天线被配置为与体外设备通信，诸如附件设备。

在某些实施例中，听力设备为ITC听力设备类型、CIC听力设备类型、BTE听力设备类型、听力保护设备、或这些类型的任意组合。

根据本发明的进一步的方面，公开了双耳听力设备***，双耳听力设备***包括第一听力设备和第二听力设备，第一听力设备和第二听力设备被配置为分别设置在用户的第一耳朵(例如，左耳)和第二耳朵(例如，右耳)处，其中听力设备中的一者或两者为如这里所公开的听力设备。

听力设备包括配置为用于无线数据通信的无线通信单元。无线通信单元可以包括：发射器、接收器、诸如收发器的发射器-接收器对、无线电单元等。无线通信单元可以被配置用于使用本领域技术人员知晓的任意协议来进行通信，包括蓝牙(包括蓝牙低功耗、蓝牙智能等)、WLAN标准、特定于制造商的协议(诸如定制的接近天线协议，诸如专用协议，诸如低功率无线通信协议，诸如低功率无线通信协议，诸如CSR网格等)、RF通信协议、磁感应协议等。一个或多个无线通信单元可以配置为使用相同的通信协议或相同类型的通信协议进行通信，或者一个或多个通信无线通信单元可以配置为使用不同的通信协议进行通信。

处理单元被配置用于提供经处理的音频信号。术语声音和/或术语声学输出可以理解为音频信号。因而，麦克风可以被配置为接收声音或音频信号。输出换能器或扬声器/接收器可以被配置为提供或发送声学输出或经处理的音频信号，诸如由处理单元提供的经处理的音频信号。可以在使用期间将声学输出或经处理的音频信号提供或发送到佩戴听力设备的用户的耳朵。

将理解到，听力设备的扬声器在本领域中也被称为“接收器”。这里使用术语扬声器以避免与其他听力设备组件混淆。

本发明涉及包括以上以及以下所述的听力设备、以及对应的听力设备、双耳听力设备、听力设备、听力设备、***、方法、设备、用途和/或产品模块的不同方面，他们均产生结合第一个提及的方面描述的一个或多个益处和优点，并且他们均具有对应于结合第一个提及的方面描述和/或在所附权利要求中公开的实施例的一个或多个实施例。

附图说明

通过以下参照所附附图对示例性实施例的详细描述，以上以及其他特征和优点对本领域技术人员而言将变得显而易见，其中：

图1示意性地图示了听力设备中的组件的示例，

图2示意性地图示了MI控制芯片、无线通信单元、以及磁感应线圈之间的互连，

图3示意性地图示了示例性的听力设备，

图4示意性地图示了另一示例性的听力设备，

图5示意性地图示了进一步的示例性的听力设备，

图6示意性地图示了进一步的示例性的听力设备。

附图标记清单

100 听力设备

102 麦克风，一个或多个

104 信号处理器

106 扬声器

108 无线通信单元

110 电源电路

112 电池

114 MI控制芯片

116 MI线圈

118 RF天线

204a、204b MI导线

206a、206b RF传输线路

208 平衡转换器

210a、210b 电感

211a、211b 电容

212 第一导电元件的第一端

213 第二导电元件的第一端

214 第一导电元件

215 第二导电元件

216 第一导电元件的第二端

217 第二导电元件的第二端

302a、302b 麦克风

306 混合多芯片组件

308 第一承载板(Flex PCB)

310 第二承载板(Flex PCB)

310a、310b 第二承载板延伸部分

312 第三承载板

314 第一麦克风线

315 第二麦克风线

316 电池触头

318 电池的中心轴

320 电池的第一侧

322 电池的第二侧

323 听力设备

324 听力设备的第一端

326 听力设备的第二端

具体实施方式

在下文中参考附图描述各个实施例。贯穿全文，相同的附图标记表示相同的元件。因此，将不再结合每个附图的描述来详细描述相似的元件。还应注意，附图仅旨在为实施例的描述提供帮助。附图无意作为所要求保护的发明的穷尽描述或对所要求保护的发明的范围的限制。另外，示出的实施例不一定具有所示的所有方面或优点。结合特定实施例描述的方面或优点不一定限于该实施例，并且即使未如此示出或未如此明确地描述，也可以在任何其他实施例中实施。

贯穿全文，相同的附图标记用于相同或相应的部分。

如这里所使用的，术语“天线”指代将电力转换为无线电波的电气设备。电气天线可以包括连接到例如无线通信单元(诸如，无线电芯片、接收器、发射器或收发器)的导电材料。

所要求保护的发明可以以不同的形式实施，并且不应被解释为限于这里描述的实施例。

图1中示出了听力设备100的实施例的框图。听力设备100包括第一换能器，即麦克风102，以基于接收到的音频信号来产生一个或多个麦克风输出信号。将所述一个或多个麦克风输出信号提供给信号处理器104以用于处理所述一个或多个麦克风输出信号。接收器或扬声器106连接到信号处理器104的输出，用于将信号处理器的输出转换成被修改以补偿用户的听力受损的信号，并且提供经修改的信号给扬声器106。

听力设备信号处理器104可以包括诸如为放大、压缩器和/或降噪***等的元件。听力设备可以进一步具有滤波器功能，诸如用于优化输出信号的补偿滤波器。听力设备可以进而具有：用于无线数据通信的无线通信单元108(诸如无线通信电路)，其与RF天线118互连以用于发射和接收电磁场。无线通信单元108包括无线电装置或收发器并且连接到听力设备信号处理器104和RF天线118，以用于与一个或多个外部设备(诸如一个或多个外部电子设备，包括至少一个智能电话、至少一个平板电脑、至少一个听力附件设备(包括至少一个配偶(spouse)麦克风、远程控制器、音频测试设备等))通信，或者在某些实施例中，与典型地为双耳听力设备***中的另一听力设备通信，诸如位于另一耳朵的另一听力设备。听力设备进一步包括与磁感应线圈116互连的磁感应(MI)控制芯片114。听力设备100进一步包括电源112，诸如电池或可充电电池。进而，提供电源电路110以控制从电池112提供给信号处理器104、无线通信单元108、以及磁感应控制芯片114的电力。磁感应线圈被配置用于与另一电子设备进行通信，在某些实施例中，被配置用于与典型地为在双耳听力设备***中的另一听力设备进行通信，诸如位于另一耳朵处的另一听力设备。

图2示意性地图示了根据实施例的磁感应(MI)控制芯片114和无线通信单元108、以及磁感应线圈116之间的互连。

MI控制芯片114经由第一和第二导线204a、204b、第一和第二电感210a、210b、以及第一和第二导电元件214、215来互连到MI线圈116。

MI控制芯片可以包括处理器(未示出)，该处理器被配置为控制到磁感应线圈116的电力供应并且被配置为施加任意调制方案(包括幅度调制、相位调制、和/或频率调制)到提供给MI线圈的信号，使得将数据调制到磁场上。由此，磁感应线圈被配置为经由磁感应来与另一电子设备进行通信，诸如经由近场磁感应通信。更具体地，第一导线204a通过第一电感210a互连MI控制芯片114和第一导电元件214的第一端212。第一导电元件214的第二端216连接到磁感应线圈116的一端。同样地，第二导线204b通过第二电感210b互连MI控制芯片114和第二导电元件215的第一端213。第二导电元件215的第二端217连接到磁感应线圈116的另一端。对于MI线圈116、以及从MI控制芯片发射到MI线圈的数据信号，导电元件214、215提供从MI控制芯片到MI线圈的数据信号。

无线通信单元108经由天线匹配电路(诸如，平衡转换器208、第一和第二传输线206a、206b、第一和第二电容211a、211b以及第一和第二导电元件214、215)互连到MI线圈116。更具体地，第一传输线206a通过平衡转换器208和第一电容211a互连无线通信单元108和第一导电元件214的第一端212。第一导电元件214的第二端216连接到磁感应线圈116的一端。同样地，第二传输线206b通过第二电容211b互连无线通信单元108和第二导电元件215的第一端213。第二导电元件215的第二端217连接到磁感应线圈116的另一端。选择第一导电元件与第二导电元件之间的距离d1以允许第一导电元件214与第二导电元件215以RF频率电磁耦合，并且特别地，在无线通信单元108被配置用于发射和接收电磁场的频率(即，在无线通信单元的操作电磁场)。

典型地，选择第一导电元件214与第二导电元件之间的距离为无线通信单元的操作电磁场的近场范围内，诸如，在操作电磁场的波长的1/2π的距离内。在某些实施例中，距离低于波长的1/5，诸如低于波长的1/10，诸如波长的1/5与1/10之间。

磁感应线圈116具有阈值以上的电感，使得电磁场(即，电磁RF场)将出现自由端。因而，选择电感大于3μH，诸如大于3.5μH，诸如约3.9μH。

RF天线包括被定位以电磁耦合的第一导电元件214和第二导电元件215。第一导电元件具有第一长度L1并且第二导电元件具有第二长度L2，在图2中指示(未按比例)。第一长度从第一导电元件214的第一端212延伸到第一导电元件的第二端216、第二长度从第二导电元件215的第一端213延伸到第二端217或第二导电元件215。第一长度可以类似于第二长度，第一长度可以等于第二长度，第一长度可以等于第二长度+/-10％。

RF天线118的长度典型地选为对应于约为操作电磁场的波长的四分之一(或其任意倍数，诸如其任意奇数倍)。RF天线118的长度可以为电磁耦合的第一导电元件与第二导电元件的有效长度。

图3示意性地图示了听力设备的实施例，听力设备包括无线通信单元108、第一麦克风302a、第二麦克风302b、具有电池触头316的电池112、磁感应控制芯片114、磁感应线圈116、以及RF天线118。听力设备可以包括进一步的部件，包括信号处理器、扬声器/接收器等，其未在图3中示出。听力设备示意性地示为323。

图3中的听力设备包括第一承载板308和位于第一承载板308处的混合多芯片组件306。可以提供无线通信单元108作为混合多芯片组件306的一部分。混合多芯片组件306可以进一步包括信号处理器(未示出)。电池112经由电池触头316来提供电力给混合多芯片组件306。在图3中看出，磁感应控制芯片114和无线通信单元108设置在电池的第一侧320，其中磁感应线圈116设置在电池的第二侧322，其中第一侧320不同于第二侧322。第一侧320设置在电池112的中心轴318的第一侧，并且第二侧322设置在中心轴318的第二侧。电池112设置成相比于到听力设备323的第一端324而言更靠近听力设备323的第二端326，并且磁感应线圈116设置在电池116(诸如，电池的中心轴318)与听力设备的第二端326之间。无线通信单元108和磁感应控制芯片114设置在电池112(即，电池的中心轴318)与听力设备323的第一端324之间。在实施例中，当用户佩戴听力设备时，第一端324可以取向成朝向用户的鼓膜。在实施例中，当用户佩戴听力设备时，第二端326可以取向成朝向用户的环境。

图3中的听力设备323进一步包括第二承载板310。第一麦克风302a和第二麦克风302b在第二承载板的第一侧设置在第二承载板310处。磁感应控制芯片114设置在第二承载板310的第二侧处。第二承载板310的第一侧可以面向混合多芯片组件306，使得第一和第二麦克风302a、302b被设置成面向混合多芯片组件306。第二承载板310的第二侧背对混合多芯片组件306，并且因而磁感应控制芯片114设置在背对混合多芯片组件306的第二承载板310的一侧。由此，第二承载板310提供了混合多芯片组件306(包括无线通信单元108、麦克风302a和302b)与磁感应控制芯片114之间的电磁屏蔽。

麦克风302a、302b可能地经由第一承载板308来与混合多芯片组件306互连，以用于经由导线314、315进行电力供应和信号传输。在某些实施例中，导线(麦克风线路)314、315附加地通过图2中可见的电容元件来在第二承载板310处互连无线通信单元108与第一导电元件214的第一端212以及与第二导电元件215的第一端213。磁感应控制芯片114同样地通过图2中可见的电感元件互连到第一导电元件214的第一端212以及到第二导电元件215的第一端213。第一和第二导电元件214、215互连磁感应控制芯片和磁线圈116。第一和第二导电元件214、215还起无线通信单元108的RF天线118的作用。

在某些实施例中，替代在第二承载板处，第一导电元件214的第一端212和第二导电元件的第一端213可以设置在第一承载板308处，并且RF天线可以包括导线314、315以及第一和第二导电元件214、215。由此，RF天线的长度可以增加。

可以看出，磁感应线圈116设置在与混合多芯片组件306相反的电池112的第二侧322，无线通信单元108和磁感应控制芯片114设置在电池的第一侧。由此，电池提供磁感应线圈与剩余的听力设备组件之间的电磁屏蔽，所述剩余的听力设备组件包括混合多芯片组件306、无线通信单元108和磁感应控制芯片114。

第一承载板308和/或第二承载板310可以为印刷电路板PCB，诸如柔性印刷电路板、Flex PCB。在某些实施例中，印刷电路板设置有屏蔽层，提高印刷电路板的屏蔽性能。

图4示意性地图示了听力设备的实施例，听力设备包括无线通信单元108、第一麦克风302a、第二麦克风302b、具有电池触头316的电池112、磁感应控制芯片114、磁感应线圈116、无线通信单元108和RF天线118。听力设备可以包括未在图3中示出的进一步的组件，包括信号处理器、扬声器等。

图4中的听力设备包括第一承载板308和定位在第一承载板308处的混合多芯片组件306。可以提供无线通信单元108作为混合多芯片组件306的一部分。可以提供磁感应控制芯片114作为混合多芯片组件306的一部分。混合多芯片组件306可以进一步包括信号处理器(未示出)。电池112经由电池触头316来提供电力给混合多芯片组件306。

图4中的听力设备进而具有第三承载板312，第三承载板互连第一承载板和第二承载板。在图4中，提供导线(麦克风线路)314、315作为第三承载板312上的迹线。混合多芯片组件306包括无线通信单元108和磁感应控制芯片114。第一和第二麦克风302a、302b设置在背对第一承载板的第二承载板310处(在承载板的第二侧)。可以想到，在某些实施例中，第一和第二麦克风可以定位在第三承载板312处，在面向电池的第三承载板的一侧处。第二(或第三)承载板310(312)可以由此形成混合多芯片组件306与第一和第二麦克风302a和302b之间的屏蔽。

可以想到，混合多芯片组件和所述一个或多个麦克风可以以大量的方式来定位，使得承载板308、310、310a、<312提供混合多芯片组件306与所述一个或多个麦克风302a、302b之间的电磁屏蔽。然而，可以想到，混合多芯片组件306与所述一个或多个麦克风302a、302b之间的电磁屏蔽是可选的。

第三承载板可以为印刷电路板，诸如柔性印刷电路板。

无线通信单元108通过图2中可见的电容元件在第二承载板310处与第一导电元件214的第一端212以及与第二导电元件215的第一端213互连。磁感应控制芯片114同样地通过图2中可见的电感元件互连到第一导电元件214的第一端212以及到第二导电元件215的第一端213。第一和第二导电元件214、215互连磁感应控制芯片和磁线圈116。第一和第二导电元件214、215还起无线通信单元108的RF天线118的作用。在某些实施例中，第一导电元件214的第一端212和第二导电元件215的第一端213设置在第一承载板308处。从第一承载板308延伸到第二承载板310的第一导电元件的第一部分和第二导电元件的第一部分(即，导线314、315)附加地提供了混合多芯片组件306与第一和第二麦克风302a、302b之间的连接。因而，第一导电元件214的至少一部分和第二导电元件214的至少一部分互连信号处理器104和所述一个或多个麦克风302a、302b。

可以想到，第一承载板、第二承载板以及第三承载板可以为经由导电部件(诸如，导电带)互连的分开的承载板，或者，第一承载板、第二承载板以及第三承载板可以形成单个承载板的一部分，单个承载板弯曲以提供第一承载板、第二承载板以及第三承载板。

图5示意性地图示了进一步的示例性的听力设备，图5中的听力设备对应于如图4中所示的听力设备。在图5中，第二承载板310在远离电池的方向中延伸，延伸部分为第四承载板310a。第二承载板310进一步在朝向电池的方向中延伸，延伸部分为第五承载板310b。在图5中，第一麦克风302a和第二麦克风302b分别设置在第二承载板310处以及第二承载板延伸部分310a处。第二承载板310和第二承载板延伸部分310a提供了针对设置在第一承载板308处的多芯片组件306的电磁屏蔽，该多芯片组件306包括无线通信单元108和磁感应控制芯片114。如可见的，第一和第二麦克风302a、302b设置在背对第一承载板308的第二承载板310、310a的一侧。

第二承载板310具有形成第五承载板的第二延伸部分310b。提供第一导电元件214和第二导电元件215作为第二承载板310以及第二承载板延伸部分310b的导电迹线，以连接磁感应控制芯片114与磁线圈116，以及提供无线通信单元108的RF天线。通过提供第一和第二导电元件214、215作为承载板的导电迹线，听力设备中没有松弛的线路，并且来自第一导电元件214和第二导电元件215的电磁影响更可预测，使得听力设备之间来自这样的导电元件的电磁影响的变化减小。

图6示意性地图示了听力设备的实施例。在图6中，听力设备包括设置在第二承载板310处的第一和第二麦克风302a、302b。磁感应线圈116设置在第二承载板延伸部分或者第四承载板310a。第二承载板延伸部分、或第四承载板310a相对于第二承载板310弯曲(诸如与第二承载板310形成大于90度的角度328，诸如130与150度之间的角度)以提供磁感应线圈116与第一和第二麦克风302a、302b之间的屏蔽效应。在图6中，提供第一和第二导电元件214、215作为第二承载板310中和/或第二承载板延伸部分310a中的迹线。为了简化，未示出混合多芯片组件306与第一和第二导电元件214、215之间的具体链接。第一和第二导电元件可以以任意已知的方式来互连到混合多芯片组件，例如经由第一和第二麦克风线路314、315，图示为承载板312中的导电迹线。

可以想到，任意互连都是可行的，包括沿着承载板行进的松弛线路(loosewires)。

进而，在以下实施例中给出了示例性的听力设备：

1.一种听力设备，包括

一个或多个麦克风，被配置为基于接收到的音频信号来生成一个或多个麦克风输出信号，

信号处理器，被配置为处理所述一个或多个麦克风输出信号，

无线通信单元，以及

磁感应控制芯片，

其中，磁感应控制芯片互连到第一导电元件的第一端并且互连到第二导电元件的第一端，

其中，无线通信单元互连到第一导电元件的第一端并且互连到第二导电元件的第一端，并且其中第一导电元件的第二端和第二导电元件的第二端经由磁感应线圈互连。

2.根据实施例1所述的听力设备，其中第一导电元件和第二导电元件以射频方式电磁耦合以形成RF天线。

3.根据前述实施例中的任一项所述的听力设备，其中无线通信单元被配置用于发射和接收电磁场。

4.根据实施例3的听力设备，其中第一和第二导电元件的长度对应于约电磁场的波长的四分之一。

5.根据前述实施例中任一项所述的听力设备，其中选择磁感应线圈的阻抗，使得RF天线具有射频自由端。

6.根据前述实施例中任一项所述的听力设备，其中磁感应控制芯片通过第一电感连接到第一导电元件的第一端并且通过第二电感连接到第二导电元件的第一端。

7.根据前述实施例中任一项所述的听力设备，其中，无线通信单元通过第一电容连接到第一导电元件的第一端以及通过第二电容连接到第二导电元件的第一端。

8.根据前述实施例中的任一项所述的听力设备，其中听力设备包括电池。

9.根据实施例8所述的听力设备，其中磁感应控制芯片和无线通信单元设置在电池的第一侧，并且其中磁感应线圈设置在电池的第二侧，其中第一侧不同于第二侧。

10.根据实施例9所述的听力设备，其中，电池提供设置在电池的第一侧的磁感应控制芯片和无线通信单元与设置在电池的第二侧的磁感应线圈之间的电磁屏蔽。

11.根据前述实施例中任一项所述的听力设备，其中第一导电元件的至少一部分和第二导电元件的至少一部分使得信号处理器和所述一个或多个麦克风互连。

12.根据实施例11所述的听力设备，其中所述一个或多个麦克风设置在承载板处；其中信号处理器设置在承载板处，其中第一导电元件的所述至少一部分和第二导电元件的所述至少一部分设置为承载板中的使得所述一个或多个麦克风和信号处理器互连的导电迹线。

13.根据前述实施例中任一项所述的听力设备，其中磁感应控制芯片、无线通信单元和信号处理器中的一者或多者设置在多芯片组件中，并且其中多芯片组件设置在承载板处。

14.根据实施例12-13中的任一项所述的听力设备，其中磁感应线圈设置在承载板处，并且其中互连多芯片组件和磁感应线圈的承载板包括提供作为导电迹线的第一导电元件和第二导电元件。

15.根据实施例12-14中的任一项所述的听力设备，其中承载板包括电磁屏蔽层。

16.根据实施例15所述的听力设备，其中承载板被配置为形成多芯片组件与所述一个或多个麦克风之间的电磁屏蔽。

17.根据实施例8、11-16中任一项所述的听力设备，其中磁感应线圈设置在电池的第一侧，其中多芯片组件设置在电池的第一侧，并且其中承载板提供多芯片组件与磁感应线圈之间的电磁屏蔽。

18.根据前述实施例中任一项所述的听力设备，其中，当听力设备设置在用户的耳朵处的预期操作位置时，磁感应线圈具有平行于听力设备的用户的耳对耳轴线的纵向方向。

19.根据实施例8-18中的任一项所述的听力设备，其中电池为可充电电池并且其中听力设备包括可充电电池控制器。

20.根据实施例19所述的听力设备，其中可充电电池控制器为多芯片组件的一部分。

尽管已经示出和描述了特定特征，但是将理解到，它们不意图限制所要求保护的发明，并且对本领域技术人员显而易见的是，可以做出各种变化和修改而不脱离所要求保护的发明的范围。因此，说明书和附图被当作说明性的而非限制性的。所要求保护的发明意图覆盖所有的替代、修改以及等价形式。

Claims

1.一种听力设备，包括

无线通信单元，以及

磁感应控制芯片，

其中，所述磁感应控制芯片互连到第一导电元件的第一端并且互连到第二导电元件的第一端，

其中，所述无线通信单元互连到所述第一导电元件的第一端并且互连到所述第二导电元件的第一端，并且其中所述第一导电元件的第二端和所述第二导电元件的第二端经由磁感应线圈互连。

2.根据权利要求1所述的听力设备，其中所述第一导电元件和所述第二导电元件以射频方式电磁耦合以形成RF天线。

3.根据前述权利要求中的任一项所述的听力设备，其中所述无线通信单元被配置用于发射和接收电磁场，并且其中所述第一导电元件和所述第二导电元件的长度对应于约电磁场的波长的四分之一。

4.根据前述权利要求中任一项所述的听力设备，其中选择所述磁感应线圈的阻抗，使得RF天线具有射频自由端。

5.根据前述权利要求中任一项所述的听力设备，其中所述磁感应控制芯片通过第一电感连接到所述第一导电元件的第一端并且通过第二电感连接到所述第二导电元件的第一端。

6.根据前述权利要求中任一项所述的听力设备，其中，所述无线通信单元通过第一电容连接到所述第一导电元件的第一端并且通过第二电容连接到所述第二导电元件的第一端。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的听力设备，其中所述听力设备包括电池，并且其中所述磁感应控制芯片和所述无线通信单元设置在所述电池的第一侧，并且其中所述磁感应线圈设置在所述电池的第二侧，其中所述第一侧不同于所述第二侧。

8.根据权利要求7所述的听力设备，其中，所述电池提供设置在所述电池的第一侧的所述磁感应控制芯片和所述无线通信单元与设置在所述电池的第二侧的所述磁感应线圈之间的电磁屏蔽。

9.根据前述权利要求中任一项所述的听力设备，其中所述第一导电元件的至少一部分和所述第二导电元件的至少一部分使得所述信号处理器和所述一个或多个麦克风互连。

10.根据权利要求9所述的听力设备，其中所述一个或多个麦克风设置在承载板处；其中所述信号处理器设置在所述承载板处，并且其中所述第一导电元件的所述至少一部分和所述第二导电元件的所述至少一部分设置为所述承载板中的使得所述一个或多个麦克风和所述信号处理器互连的导电迹线。

11.根据前述权利要求中任一项所述的听力设备，其中所述磁感应控制芯片、所述无线通信单元和所述信号处理器中的一者或多者设置在多芯片组件中，并且其中所述多芯片组件设置在承载板处。

12.根据权利要求10-11中的任一项所述的听力设备，其中所述磁感应线圈设置在所述承载板处，并且其中使得所述多芯片组件和所述磁感应线圈互连的所述承载板包括设置为导电迹线的第一导电元件和第二导电元件。

13.根据权利要求10-12中任一项所述的听力设备，其中所述承载板被配置为形成所述多芯片组件与所述一个或多个麦克风之间的电磁屏蔽。

14.根据权利要求7、9-13中任一项所述的听力设备，其中所述磁感应线圈设置在所述电池的第一侧，其中所述多芯片组件设置在所述电池的第一侧，并且其中所述承载板提供所述多芯片组件与所述磁感应线圈之间的电磁屏蔽。

15.根据前述权利要求中任一项所述的听力设备，其中，当所述听力设备设置在用户的耳朵处的预期操作位置时，所述磁感应线圈具有平行于所述听力设备的用户的耳对耳轴线的纵向方向。