用于对一个或多个助听器进行充电的双天线系统.pdf

应以比较舒适的方式对助听器进行充电。因此提供一种用于对助听器进行无线充电的充电设备，该充电设备具有圆柱形的容器、用于在电激励的情况下在容器中产生交变磁场的天线(1)、以及可用来对天线进行电激励的充电电路(9至12和14至16)。天线(1)被构造为鸟笼天线，其中棒(2)平行于圆柱轴布置在圆柱外罩上，并且棒(2)的端部在圆柱外罩的边缘处分别与端环(3，4)相连，并且天线被集成到容器中。在天线的每个棒(2)中分别布置开关元件(6)。利用充电电路可以在天线中交替地产生圆形磁场和线性磁场，在所述圆形磁场中开关元件(6)在闭路模式下运行，在所述线性磁场中开关元件在开路模式下运行。

权利要求书1.  一种用于对至少一个助听器(21-25)进行无线充电的充电设备，具有-圆柱形的容器(18)，-天线(1)，用于在电激励的情况下在所述容器(18)中产生交变磁场，-充电电路(19)，利用其对所述天线(1)进行电激励，其特征在于，-所述天线(1)被构造为鸟笼天线，其中棒(2)平行于圆柱轴布置在圆柱外罩上，并且棒(2)的端部在圆柱外罩的边缘处分别与端环(3，4)相连，并且所述天线被集成到所述容器(18)中，-在天线(1)的每个棒(2)中分别布置开关元件(6)，并且-利用所述充电电路(19)在天线(1)中交替地产生圆形磁场和线性磁场，在所述圆形磁场中所述开关元件(6)在闭路模式下运行，在所述线性磁场中所述开关元件(6)在开路模式下运行。2.  根据权利要求1所述的充电设备，其中每个开关元件(6)是PIN二极管。3.  根据权利要求1或2所述的充电设备，其中所述充电电路(19)包括两个单独的源(9，10)和两个放大器(11，15)。4.  根据上述权利要求中任一项所述的充电设备，其中所述充电电路(19)包括两个匹配网络(12，16)。5.  根据权利要求4所述的充电设备，其中所述源(9，10)相互错开90°地连接到天线(1)的端环(3，4)。6.  根据权利要求4或5所述的充电设备，其中与所述开关元件(6)同步地通断所述匹配网络(12，16)。7.  根据上述权利要求中任一项所述的充电设备，其中所述充电电路(19)具有移相器(14)。8.  根据权利要求3至6中任一项所述的充电设备，其中两个源(9，10)分别具有DDS开关电路。9.  根据权利要求1或2所述的充电设备，其中所述充电电路(19)仅 具有通过威尔金森分配器连接到天线(1)的唯一的源。10.  一种用于对至少一个助听器(21-25)进行无线充电的方法：-提供圆柱形的容器(18)，将鸟笼天线(1)集成到该容器中，其中棒(2)平行于圆柱轴布置在圆柱外罩上并且棒(2)的端部在圆柱外罩的边缘处分别与端环(3，4)相连，其中在鸟笼天线(1)的每个棒(2)中分别布置开关元件(6)，-将助听器(21-25)引入所述容器(18)中，-在所述鸟笼天线(1)中交替地产生圆极化磁场和线极化磁场，在所述圆形磁场中所述开关元件(6)在闭路模式下运行，在所述线性磁场中所述开关元件(6)在开路模式下运行，并且-在所述两个磁场的至少一个中对助听器(21-25)进行充电。

说明书用于对一个或多个助听器进行充电的双天线系统
技术领域
本发明涉及一种对至少一个助听器进行无线充电的充电设备，所述充电设备具有圆柱形的容器、用于在电激励的情况下在容器中产生交变磁场的天线、以及可用来对天线进行电激励的充电电路。此外本发明还涉及一种用于对至少一个助听器进行无线充电的方法。
背景技术
助听器是用于给重听者提供听力帮助的便携式助听装置。为了满足众多的个人需求，提供了不同结构形式的助听器，例如耳后助听器(HdO)、具有外部听筒的助听器(RIC：receiver in the canal，耳道内接收器)和耳内助听器(IdO)，例如也称为外耳助听器或者耳道助听器(ITE，CIC)。所列举的助听器均可戴在外耳上或耳道中。但是此外，市场上还提供骨传导助听器、可植入的或振动触觉助听器，或者以机械方式或者以电方式对受损的听觉进行刺激。
助听器原则上具有输入转换器、放大器和输出转换器作为主要组件。输入转换器通常是声音接收器(例如麦克风)和/或电磁接收器(例如感应线圈)。输出转换器大多实现为电声转换器(例如微型扬声器)，或者机电转换器(例如骨传导听筒)。通常将放大器集成在信号处理单元中。在图1中以耳后助听器为例描绘了这种原理结构。将一个或多个用于从环境中接收声音的麦克风22设置在用于戴在耳后的助听器壳体21中。同样集成在助听器壳体21中的信号处理单元23可处理麦克风信号并且将其放大。将信号处理单元23的输出信号传输给输出声学信号的扬声器或听筒24。必要时通过利用耳塑件固定在耳道中的声音导管将声音传输到助听器佩戴者的鼓膜。通过同样集成在助听器壳体21中的电池25给助听器供电，尤其给信号处理单元23供电。
迄今为止大多通过导线或者电触点给助听器充电。这样做有两大缺点。一方面必须在助听器本身上安装两个充电触点，这些触点均通向外面并且 由此必须以机械方式加以保护和/或必须以无电势的方式接通。另一方面必须将助听器插入专用充电座中，以便能够建立电接触。
但是也已经建议对助听器进行无线充电，例如Humavox公司给出了无线充电设备的原型。这种系统具有一种能产生圆形场的天线，因此可以利用线极化天线在平面中(水平或垂直)不取决于角度地定位助听器。如果要使用两个平面，则也必须在助听器本身中使用专用于第二平面的天线，这又需要在助听器中占用一定的空间。
文献DE 10 2004 012 058 B4公开了磁共振设备的随时间变化的磁场的发生器，具有至少一个梯度线圈。发生器具有设计成所谓的“鸟笼天线”的高频天线元件。在此，用于在被其包围的体积内产生均匀高频场的鸟笼天线通常这样构造，使得通过端环彼此相连的相互平行并且等距的导体布置在圆柱外罩上。在此进行在高通和低通滤波范围内的调谐，方法是在每个导体中或者在导体之间的端环中置入电容，从而可在共振时产生均匀的高频场。例如在文献US 4 680 548中也能找到此类鸟笼天线的实施方式。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种充电设备，利用其能够在助听器处于充电设备中的任何位置时对具有线极化天线的助听器进行充电。此外，还提供一种用于对助听器进行无线充电的相应方法。
按照本发明，上述技术问题通过用于对至少一个助听器进行无线充电的充电设备来解决，所述充电设备具有圆柱形的容器、用于在电激励的情况下在容器中产生交变磁场的天线、可用来对天线进行电激励的充电电路，其中将天线设计成鸟笼天线，在该鸟笼天线中棒平行于圆柱轴布置在圆柱外罩上，并且棒的端部在圆柱外罩的边缘处分别与端环相连，并且将天线集成到容器中，在天线的每个棒中分别布置开关元件，并且利用充电电路在天线中交替地产生圆形磁场(此时开关元件在闭路模式下运行)和线性磁场(此时开关元件在开路模式下运行)。
此外，本发明还提供一种用于对至少一个助听器进行无线充电的方法，通过：提供圆柱形的容器，将鸟笼天线集成到所述容器中，在该鸟笼天线中棒平行于圆柱轴布置在圆柱外罩上，并且棒的端部在圆柱外罩的边缘处分别与端环相连，其中在鸟笼天线的每个棒中分别布置开关元件；将助听 器引入容器中；在鸟笼天线中交替地产生圆极化磁场(此时开关元件在闭路模式下运行)和线极化磁场(此时开关元件在开路模式下运行)；并且在这两个磁场的至少一个中对助听器进行充电。
在优选的方式中，也就是充电设备具有鸟笼天线，对所述鸟笼天线这样通电，使得可在其内部随时间交替地产生圆极化场和线极化场。因此在包括天线的开关元件的闭路模式和开路模式的预定时间范围内，鸟笼天线的磁场在每个空间方向均具有场分量。这意味着，可以在容器或者充电设备的鸟笼天线中对处在任意空间位置和取向的线极化天线进行充电。
优选地，开关元件分别是PIN二极管。原则上当然也可以是其它性能稳定的开关元件，例如晶体管、FET、继电器或者MEMS。
优选地，充电电路具有两个单独的源和两个放大器。由此可以以非常灵活的方式给天线通电。
此外，充电电路还可以包括两个匹配网络。可以利用这些匹配网络优化充电过程的效率。
在另一种有利的实施方式中，源相互错开90°地连接到天线的端环上。这种方式有利地在鸟笼天线中产生圆极化磁场。
有利地，与开关元件同步地通断匹配网络，由此可以在开关元件的每个开关模式下优化电匹配。
此外，充电电路还可以具有移相器。由此可以根据运行模式及时地调整合适的相位。
在一种特别的实施方式中，两个源分别具有DDS开关电路(Direct Digital Synthesis，直接数字合成)，因此可以非常精确地合成合适的馈电信号。
在一种替换的实施方式中，充电电路可以仅仅具有通过威尔金森分配器(Wilkinson-Teiler)连接到天线的唯一的源。通过这种方式节省一个源，并且可以实现以简单方式控制鸟笼天线。
附图说明
现在将根据附图详细解释本发明，附图中：
图1示出了按照现有技术的助听器的原理构造，
图2示出了按照本发明的充电设备的电路示意图，以及
图3示出了按照本发明的充电设备的示意图。
具体实施方式
以下详细描述的实施例均为本发明的优选实施方式。
如结合图1示例性示出的那样，助听器应当进行无线充电。此类助听器具有例如以线性线圈形式的线极化天线。为了充电，以感应方式将电能耦合到图1中未示出的该线圈中。只有使得交变磁场的分量穿过充电线圈，才能实现这一点。
在充电设备中应当不规定固定的充电位置，以便简化操作。因此不能确保待充电的助听器的线极化接收天线指向哪个方向。因此按照本发明，充电设备的充电区域内的磁场具有随时间变化的空间方向分量。尤其应当通过圆极化磁场产生平面的两个空间方向，并且通过附加的线性场产生另一个与其正交的空间方向。为此必须使用圆极化天线和线极化天线。
为了能够提供两种磁场类型(线极化磁场和圆极化磁场)，采用了示例性地具有图2所示电路的所谓的“鸟笼天线”。如开头所描述的那样，鸟笼天线1通常具有在圆柱外罩上相互平行并且等距的、通过端环3、4彼此相连的棒状导体2。例如在端环3和4中可以分别在两个相邻的直导体2之间设置电容5，
在鸟笼天线的棒或导体2中采用PIN二极管6。替换地，也可以使用其它开关元件，尤其可以使用诸如晶体管的电子开关。由此可以在开关元件或PIN二极管6接通(导通)时(闭路模式)使用该天线作为圆形鸟笼天线，并且在开关元件或PIN二极管截止时(开路模式)使用该天线作为由端环3和4构成的对置的线圈对。
优选地，两个端环3和4满足赫尔姆霍茨(Helmholtz)条件，据此端环在相同轴上以其半径距离彼此分开布置，并且电流同向流过端环。由此在两个端环3和4之间产生均匀的磁场。
然后，在两种天线类型，即线极化发射天线(端环3和4)和圆极化发射天线(棒2)之间交替地来回切换。为此应注意的是，相应于切换时间在助听器中的整流器后面选用足够大的充电电容。
由于在鸟笼天线1的内部一方面线性磁场和另一方面圆形磁场交替地占据主导地位，因此在鸟笼天线的整个内部时间分布地存在在所有三个空 间方向上的磁场分量。这又意味着，垂直对齐的接收天线7以及水平对齐的接收天线8能够在交变磁场中接收能量。图2象征性地在没有助听器的情况下示出了这些接收天线7、8。
为了控制鸟笼天线1，这里使用两个单独的源9、10。从其中一个源10通过放大器11和匹配网络12将信号馈入到第一馈电端口13中，该第一馈电端口是下端环4的一部分。所涉及的是通过电容5中的一个的接头构成的二端口元件。
第二源9通过移相器14、放大器15和匹配网络16将信号馈入到第二馈电端口17中，该第二馈电端口是上端环3的一部分。这里所涉及的同样是通过端环3的电容5的接头构成的二端口元件。
将源9和10相互间以90°角度连接到鸟笼天线的端环3、4。这意味着，相对于鸟笼天线的旋转轴，两个馈电端口13和17相互间具有90°角度。
可以通过PIN二极管6或者其它开关元件，将鸟笼天线切换到其中棒提供决定性的磁场的、所谓“鸟笼模式”(闭路模式)和所谓的“赫尔姆霍茨模式”(开路模式)。为了充电，不断地在这两个模式之间来回切换电。因此将移相器14在鸟笼模式下切换到90°，并且在赫尔姆霍茨模式下切换到0°。此外，还可以根据负载情况对来自源9、10的两个信号的振幅进行加权。
按照一种替换的实施方式，仅仅使用一个电流源进行充电。可以通过所谓的威尔金森分配器将其分成两个接头点，也就是馈电端口13和17。此外，还可以将DDS开关组件(Direct Digital Synthesis，直接数字合成)用于两个源9、10。在这种情况下可以弃用可调节的移相器14，因为在DDS开关电路的控制中已经考虑了相应的相移。
图3示出了按照本发明的充电设备的原理构造。充电设备具有圆柱形的容器18。将鸟笼天线1集成到容器18的壁中。在图3的示例中，充电电路19位于容器18的底部。充电电路19包含上述组件9至12和14至16。当然可以将充电电路19任意布置在容器18上。在任何情况下均可将一个或多个待充电的助听器以任意取向和位置置入容器18中，并且始终能够进行有效充电。因此一个或多个助听器的充电不取决于其在充电系统内的位置和取向。由此给出了充电系统的方便操作。