專利名稱：驅(qū)動(dòng)天線的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及驅(qū)動(dòng)天線的系統(tǒng)和方法，特別涉及通過(guò)調(diào)幅驅(qū)動(dòng)感應(yīng)天線，例如用于在一組助聽(tīng)器之間或一組助聽(tīng)器之一與附件之間進(jìn)行通信的助聽(tīng)器系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
通信系統(tǒng)技術(shù)現(xiàn)狀，如美國(guó)專利申請(qǐng)No.US2005/0089183所公開(kāi)的方法和裝置特此結(jié)合在以下說(shuō)明中作為參考，通常是使用以極低數(shù)據(jù)速率運(yùn)行的感應(yīng)鏈路，從而避免大功率的需求。該專利申請(qǐng)所公開(kāi)的方法和裝置把各類數(shù)據(jù)包按優(yōu)先級(jí)排序，從而例如使遠(yuǎn)程控制單元中斷一組助聽(tīng)器之間的通信。
在上下文中的傳感鏈路解釋為磁性鏈路，通常用于一組助聽(tīng)器之間，或助聽(tīng)器與附件如藍(lán)牙網(wǎng)關(guān)、遠(yuǎn)程控制器或類似裝置之間的短距離無(wú)線通信。然而，由于電池小，助聽(tīng)器只能獲得有限的功率，因此希望天線盡量功率效率高。這種天線要以最低電流消耗產(chǎn)生盡可能強(qiáng)的磁場(chǎng)。
限制的因素是要在功率效率與天線帶寬之間達(dá)到基本的平衡。設(shè)計(jì)成具有低損耗的天線致使其帶寬小，因此數(shù)據(jù)傳送速率不夠。另一方面，設(shè)計(jì)為小帶寬的天線會(huì)使所發(fā)送的信號(hào)的包絡(luò)的變化不夠快從而不能攜帶所要的調(diào)制，即在下一比特發(fā)送前接收機(jī)不能寄存已被發(fā)送的一比特。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是在使用與可獲得的有限功率相匹配的天線時(shí)提供一種在通信鏈路中提供高數(shù)據(jù)速率的系統(tǒng)和方法。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供能在一組助聽(tīng)器之間或在附件與一組助聽(tīng)器的任意一個(gè)之間提供高數(shù)據(jù)傳送速率的助聽(tīng)器系統(tǒng)。
本發(fā)明獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)是提供增大的數(shù)據(jù)傳送速率而不引入功率消耗的顯著增加。
上述目的和優(yōu)點(diǎn)及其他諸多的目的、優(yōu)點(diǎn)和特征將從下面的詳細(xì)說(shuō)明中變得明顯，并根據(jù)本發(fā)明的第一方面由驅(qū)動(dòng)天線的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，所述系統(tǒng)包括適于利用驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述天線的驅(qū)動(dòng)裝置和具有適于接收傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)的輸入端的調(diào)制裝置，適于識(shí)別在所述輸入端上出現(xiàn)的所述傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)的電平變化并適于控制所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)占空比比的數(shù)據(jù)識(shí)別裝置，其中當(dāng)所述數(shù)據(jù)識(shí)別裝置在識(shí)別出所述傳輸數(shù)據(jù)中的電平變化時(shí)，所述數(shù)據(jù)識(shí)別裝置還適于提供所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的占空比的定時(shí)增加。
在上下文中的術(shù)語(yǔ)“系統(tǒng)”解釋為用于發(fā)射機(jī)的傳輸系統(tǒng)或驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)或發(fā)射機(jī)本身。
因此，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，系統(tǒng)提供了用于處理較快傳輸速率的簡(jiǎn)單裝置，而不明顯增加功率消耗。當(dāng)系統(tǒng)為電池驅(qū)動(dòng)裝置如耳機(jī)、頭戴式耳機(jī)或助聽(tīng)器時(shí)，對(duì)功率消耗的考慮有特別重要的意義。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，驅(qū)動(dòng)信號(hào)可包括范圍在10％-40％之間的普通占空比，例如25％。占空比有利地保持較低以節(jié)省功率。驅(qū)動(dòng)信號(hào)可以進(jìn)一步包括在傳輸數(shù)據(jù)中電平變化期間50％的占空比。因此當(dāng)數(shù)據(jù)識(shí)別裝置識(shí)別出電平變化時(shí)數(shù)據(jù)識(shí)別裝置可將驅(qū)動(dòng)信號(hào)的占空比從25％增加到50％，增大后的占空比保持定時(shí)的周期。
根據(jù)本發(fā)明第一方面，定時(shí)的增加可由系統(tǒng)根據(jù)比特傳輸周期和傳輸時(shí)鐘信號(hào)周期決定。此外定時(shí)的增加可由系統(tǒng)在1至50個(gè)傳輸時(shí)鐘信號(hào)周期之間定義，例如10、20、30或40。定時(shí)的增加還可由系統(tǒng)定義為調(diào)制裝置先前所接收到的傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)的函數(shù)。因此定時(shí)的增加可定義為恒定的時(shí)間周期或定義為系統(tǒng)先前傳輸?shù)膫鬏敂?shù)據(jù)的函數(shù)。由于相對(duì)于數(shù)據(jù)類型控制功率消耗，后面的學(xué)習(xí)函數(shù)提供了發(fā)明的進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，調(diào)制裝置可包括應(yīng)用數(shù)字振幅調(diào)制，如脈沖振幅調(diào)制、振幅開(kāi)關(guān)鍵控或帶開(kāi)關(guān)鍵控的幅移鍵控的脈寬調(diào)制單元。因此可以在系統(tǒng)中使用多種調(diào)制技術(shù)以滿足廣泛的調(diào)制種類的要求。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，天線可包括感應(yīng)耦合器。感應(yīng)耦合器可包括電感、電容、電阻或其任意組合。感應(yīng)耦合器在低功率/小范圍的通信方式中特別有優(yōu)勢(shì)，如在一組助聽(tīng)器中或在助聽(tīng)器與附件之間實(shí)現(xiàn)雙聲道的通信。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，驅(qū)動(dòng)裝置可適于差動(dòng)地驅(qū)動(dòng)所述天線。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，數(shù)據(jù)識(shí)別裝置可包括適合用于存儲(chǔ)所述上一比特周期傳輸數(shù)據(jù)的電平的鎖存裝置，適于將所述已存儲(chǔ)的上一比特周期傳輸數(shù)據(jù)的電平與當(dāng)前比特周期傳輸數(shù)據(jù)的電平做比較的比較器，以及適于控制所述調(diào)制裝置的占空比的占空比控制裝置。數(shù)據(jù)識(shí)別裝置可與調(diào)制裝置集成實(shí)施。鎖存裝置可包括觸發(fā)器如D觸發(fā)器，比較器可包括異或門。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，上述目的、優(yōu)點(diǎn)和特征與多個(gè)其他的目的、優(yōu)點(diǎn)和特征將從下面的詳細(xì)說(shuō)明中變得明顯，并由驅(qū)動(dòng)天線的方法實(shí)現(xiàn)，所述方法包括以驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述天線，將傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)輸入到調(diào)制裝置的輸入端，識(shí)別在所述輸入端上出現(xiàn)的所述傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)的電平變化，控制所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的占空比，以及當(dāng)識(shí)別到所述傳輸數(shù)據(jù)的電平變化時(shí)為所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的占空比提供定時(shí)增加。
根據(jù)本發(fā)明第二方面方法可結(jié)合根據(jù)本發(fā)明第一方面的系統(tǒng)的任何特征。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，上述目的、優(yōu)點(diǎn)和特征與多個(gè)其他的目的、優(yōu)點(diǎn)、特征將從下面的詳細(xì)說(shuō)明中變得明顯，并通過(guò)在一組助聽(tīng)器或在助聽(tīng)器附件中使用根據(jù)本發(fā)明的第一方面的驅(qū)動(dòng)天線的所述系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明第三方面的應(yīng)用中可結(jié)合根據(jù)本發(fā)明第一方面的系統(tǒng)和/或根據(jù)本發(fā)明第二方面的方法的任何特征。


參考所述附圖，通過(guò)下面對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的說(shuō)明性和非限制性的詳細(xì)描述，本發(fā)明上述的及附加的目的、優(yōu)點(diǎn)和特性將能更好地被理解，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的感應(yīng)發(fā)射機(jī)的框圖；圖2a和2b是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的傳輸時(shí)鐘信號(hào)與傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)圖；以及圖3a和3b是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)射機(jī)的感應(yīng)電流包絡(luò)圖，以及根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的感應(yīng)電流包絡(luò)圖。
具體實(shí)施例方式
在對(duì)各種實(shí)施例的下述說(shuō)明中，參考了附圖，其通過(guò)說(shuō)明的方式表示了本發(fā)明是怎樣實(shí)施的。應(yīng)該理解，使用其他實(shí)施例，以及做出結(jié)構(gòu)性和功能性的修改，不脫離本發(fā)明的范圍。
圖1表示了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的發(fā)射機(jī)100的框圖。發(fā)射機(jī)100包括脈寬調(diào)制器(PWM)單元102，脈寬調(diào)制器單元102具有用于接收傳輸時(shí)鐘信號(hào)104的第一輸入端，如圖2a中所示，具有用于接收傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)106的第二輸入端，如圖2b中所示，以及具有用于接收控制或斜坡信號(hào)的第三輸入端107，當(dāng)傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)106出現(xiàn)在第二輸入端時(shí)，控制或斜坡信號(hào)用于改變脈沖寬度調(diào)制信號(hào)108的占空比。
在系統(tǒng)的可替換實(shí)施例中，PWM單元102包括控制脈沖寬度調(diào)制信號(hào)108的占空比的內(nèi)部DC斜坡元件。
如相關(guān)圖中所示，PWM單元102產(chǎn)生脈沖寬度調(diào)制信號(hào)108。脈沖寬度調(diào)制信號(hào)108的占空比由正脈沖寬度(t1)相對(duì)于總的脈沖信號(hào)周期(t1+t2)的比定義。
本發(fā)明的第一實(shí)施例中“0”比特由在一個(gè)比特周期內(nèi)關(guān)閉發(fā)射機(jī)(零振幅)表示，“1”比特由在一個(gè)比特周期內(nèi)傳輸一固定振幅的信號(hào)表示。本領(lǐng)域的普通人員能清楚地知道其他電平的組合也是可能的。
脈沖寬度調(diào)制信號(hào)108直接傳到第一驅(qū)動(dòng)器110，此外，還通過(guò)反相器112傳到第二驅(qū)動(dòng)器114。因此，第一驅(qū)動(dòng)器110向提供天線118第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)116，第二驅(qū)動(dòng)器114向天線118提供第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)120。第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)120相對(duì)于第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)116是反相的。
天線118包括電感、電容、電阻或其任意組合。天線118可明顯地包括多個(gè)電感、電容、電阻或其任意結(jié)合。
通常，為了節(jié)省功率PWM單元102的占空比在比特周期的穩(wěn)定電平期間保持較低，通常在10％-40％之間，例如25％。即脈沖寬度調(diào)制信號(hào)108為正的部分是脈沖寬度調(diào)制信號(hào)108周期的四分之一。顯然，在傳輸中比特周期的穩(wěn)定電平期間的占空比可保持甚至低于10％，然而，經(jīng)驗(yàn)告訴我們將占空比保持在10％-40％之間的范圍傳輸質(zhì)量和效率是最佳的。
然而，根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，當(dāng)PWM單元102接收到第三輸入端107的控制信號(hào)，并且傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)106出現(xiàn)在第二輸入端上時(shí)，PWM單元102啟動(dòng)的定時(shí)預(yù)加重占空比為50％，從而改進(jìn)在傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)106時(shí)電平改變期間的響應(yīng)時(shí)間。由于克服了天線的帶寬限制允許更高的傳輸速率，因此這是特別有利的。
在可替換的實(shí)施例中，PWM單元102中的內(nèi)部DC斜坡元件識(shí)別傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)106中的這些電平變化，PWM單元102啟動(dòng)定時(shí)的預(yù)加重占空比為50％，從而改進(jìn)電平變化期間的響應(yīng)時(shí)間。
系統(tǒng)100的定時(shí)預(yù)加重占空比是可編程的，從而可根據(jù)比特周期長(zhǎng)度和時(shí)鐘周期有效選擇合適的占空比的定時(shí)增量。根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，在系統(tǒng)100中，定時(shí)預(yù)加重占空比信號(hào)被編程為持續(xù)3至8個(gè)時(shí)鐘周期。
在PWM單元102的第三輸入端107上提供的控制信號(hào)由電平檢測(cè)單元122產(chǎn)生，電平檢測(cè)單元122具有用于接收傳輸時(shí)鐘信號(hào)104的第一輸入端124，和用于接收傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)106的第二輸入端126。電平檢測(cè)單元122包括接收傳輸時(shí)鐘信號(hào)104和向鎖存器130如D觸發(fā)器提供比特周期信號(hào)的時(shí)間分配器128。鎖存器130接收傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)106，并根據(jù)比特周期信號(hào)存儲(chǔ)一個(gè)比特周期的傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)106。鎖存器130的輸出(Q)，即存儲(chǔ)的傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)106的上一比特，與傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)106的當(dāng)前比特一起被轉(zhuǎn)發(fā)到比較器單元132。比較器單元132將當(dāng)前比特與上一比特做比較，如果當(dāng)前比特與前一比特的值不同，比較器單元132設(shè)置標(biāo)記位。比較器單元132可以用異或門實(shí)現(xiàn)。
電平檢測(cè)單元122還可包括占空比控制器134，其從比較器單元132接收際記位，產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)107，并將該控制信號(hào)107轉(zhuǎn)發(fā)到電平檢測(cè)單元122的輸出端136。輸出端136連接到PWM單元102的第三輸入端107。占空比控制器134可以用緩沖器實(shí)現(xiàn)，或標(biāo)記位也可直接轉(zhuǎn)發(fā)到PWM單元102。
在系統(tǒng)100的可替換實(shí)施例中，電平檢測(cè)單元122被集成到PWM單元102中。
圖3a是天線118中分別相對(duì)于傳輸時(shí)鐘信號(hào)104和傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)106的感應(yīng)電流(ILenvelope)的包絡(luò)圖。圖中表示了當(dāng)PWM單元102以占空比25％工作時(shí)，天線118如何響應(yīng)傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)106。此外，從圖3a可清楚地知道由于25％的占空比導(dǎo)致的慢響應(yīng)導(dǎo)致了傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)104中一些信息的丟失。
另一方面，圖3b是根據(jù)本發(fā)明在天線118中的感應(yīng)電流(ILenvelope)包絡(luò)圖。當(dāng)PWM單元102識(shí)別出數(shù)據(jù)序列將要被傳輸時(shí)，PWM單元102為傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)106的第一部分啟動(dòng)的預(yù)加重占空比為50％，從而增加天線118的響應(yīng)時(shí)間并降低信息的損失。
因此得到了解決方案，它能明顯改進(jìn)發(fā)射機(jī)100的帶寬，同時(shí)使功率消耗保持最小。
權(quán)利要求
1.一種驅(qū)動(dòng)天線的系統(tǒng)，包括適于以驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述天線的驅(qū)動(dòng)裝置和具有適于接收傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)的輸入端的調(diào)制裝置，適于識(shí)別在所述輸入端上出現(xiàn)的傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)電平變化并且適于控制所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的占空比的數(shù)據(jù)識(shí)別裝置，其中當(dāng)所述數(shù)據(jù)識(shí)別裝置識(shí)別出傳輸數(shù)據(jù)中的電平變化時(shí)，所述數(shù)據(jù)識(shí)別裝置還適于提供所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的占空比的定時(shí)增加。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)包括范圍在10％-40％之間的普通占空比，如25％。
3.如權(quán)利要求1-2中任一所述的系統(tǒng)，其中所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)還包括在所述傳輸數(shù)據(jù)的電平變化期間50％的占空比。
4.如權(quán)利要求1-3中任一所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)適于根據(jù)比特傳輸周期和傳輸時(shí)鐘信號(hào)周期確定定時(shí)增加。
5.如權(quán)利要求1-4中任一所述的系統(tǒng)，其中所述定時(shí)增加在1至50個(gè)傳輸時(shí)鐘信號(hào)周期之間的范圍是可編程的，例如10、20、30或40。
6.如權(quán)利要求1-5中任一所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)適于將定時(shí)增加定義為所述調(diào)制裝置先前所接收到的傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)的函數(shù)。
7.如權(quán)利要求1-6中任一所述的系統(tǒng)，其中所述調(diào)制裝置包括應(yīng)用數(shù)字振幅調(diào)制，如脈沖振幅調(diào)制、振幅開(kāi)關(guān)鍵控、帶開(kāi)關(guān)鍵控的幅移鍵控或其任意組合的脈沖寬度調(diào)制單元。
8.如權(quán)利要求1-7中任一所述的系統(tǒng)，其中所述天線包括感應(yīng)耦合器。
9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述感應(yīng)耦合器包括電感、電容、電阻或其任意結(jié)合。
10.如權(quán)利要求1-9中任一所述的系統(tǒng)，其中所述驅(qū)動(dòng)裝置適于差動(dòng)地驅(qū)動(dòng)所述天線。
11.如權(quán)利要求1-10中任一所述的系統(tǒng)，其中所述數(shù)據(jù)識(shí)別裝置包括適于存儲(chǔ)所述上一比特周期傳輸數(shù)據(jù)的電平的鎖存裝置，適于將所述已存儲(chǔ)的上一比特周期傳輸數(shù)據(jù)的電平與當(dāng)前比特周期傳輸數(shù)據(jù)的電平做比較的比較器，以及適于控制所述調(diào)制裝置的占空比的占空比控制裝置。
12.一種驅(qū)動(dòng)天線的方法，包括利用驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述天線，將傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)輸入到調(diào)制裝置的輸入端，識(shí)別所述輸入端上出現(xiàn)的所述傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)的電平變化，控制所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的占空比，以及當(dāng)識(shí)別出所述傳輸數(shù)據(jù)的電平變化時(shí)，提供所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的占空比的定時(shí)增加。
13.將如權(quán)利要求1-11中任一所述的用于驅(qū)動(dòng)天線的系統(tǒng)應(yīng)用于一組助聽(tīng)器或助聽(tīng)器附件。
全文摘要
本發(fā)明涉及驅(qū)動(dòng)天線(118)的系統(tǒng)(100)和方法。系統(tǒng)(100)包括以驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)天線(118)的驅(qū)動(dòng)裝置(110、112、114)。系統(tǒng)(100)還包括具有接收傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)(106)的輸入端的調(diào)制裝置(102)，識(shí)別傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)(106)的電平變化并控制驅(qū)動(dòng)信號(hào)(108)的占空比的數(shù)據(jù)識(shí)別裝置(122)。當(dāng)識(shí)別出所述傳輸數(shù)據(jù)的電平變化，數(shù)據(jù)識(shí)別裝置(122)提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)(108)的占空比的定時(shí)增加。
文檔編號(hào)H04B3/03GK1992547SQ200610149279
公開(kāi)日2007年7月4日 申請(qǐng)日期2006年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月20日
發(fā)明者貢納爾·古德納松 申請(qǐng)人:奧迪康有限公司