專利名稱：用于電短天線的rf發(fā)射器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于經(jīng)電短天線發(fā)射電磁信號的射頻(RF)發(fā)射器。本發(fā)明例如可用在涉及便攜式裝置和/或電池運行的裝置的無線通信中，如聽カ裝置和輔助裝置之間的無線通信。聽カ裝置例如可以是用于補償聽カ受損人員的聽覺能力損失的助聽器或用于提高正常聽カ人員的聽覺能力的聽音裝置。
背景技術(shù)：
用于發(fā)射電磁信號的RF天線優(yōu)選設(shè)計成具有所發(fā)射信號波長的至少四分之一的大小，因為這通常得到高天線效率、寬帶寬和實質(zhì)上真實的輸入阻杭。然而，許多裝置并沒有足夠大以滿足該條件的天線空間。對于具有頻率如IOOMHz的RF信號，波長的四分之一等于0.75m。因而，常常使用遠小于波長的四分之一的天線。這樣的天線通常稱為“電短”或“電小”天線。電短天線固有地展現(xiàn)低輻射電阻和低效率。它們的效率可通過降低天線及相關(guān)電路中的電阻損耗而得以增加，然而，這將増大天線的質(zhì)量因子(Q)進而使得帶寬減小。在為50的典型質(zhì)量因子時，天線的3-dB帶寬為中心頻率的2%。共同未決專利申請EP 11 184 079.9和對應(yīng)的臨時專利申請US 61/543，821公開了用于經(jīng)電短天線傳輸電磁信號的發(fā)射器。該發(fā)射器包括電抗性儲能器，其與天線形成諧振電路。該發(fā)射器還包括多個輸出級，這些輸出級向諧振電路提供電傳輸信號。電傳輸信號用信息信號調(diào)頻和/或調(diào)相，因而具有根據(jù)信息信號變化的瞬時頻率。為使能有效地傳輸帶寬超過諧振電路帶寬的電磁信號，發(fā)射器根據(jù)信息信號、通過改變儲能器的有效電抗而動態(tài)改變諧振電路的諧振頻率。用于改變儲能器的有效電抗的電子開關(guān)元件必須進行保護以避免天線端子處出現(xiàn)的高電壓。因此，電子開關(guān)元件不直接連接到天線端子，而是經(jīng)串聯(lián)連接的電容器形成的分壓器間接連接。各個輸出級的輸出類似地經(jīng)電容器連接到天線端子，從而形成相較輸出級的輸出處在天線端子處產(chǎn)生更高信號電壓的阻抗變壓器。在上面提及的共同未決專利申請公開的實施例中，發(fā)射器還包括連接到諧振電路的接收器電路，這使發(fā)射器能用作半雙エ收發(fā)器。然而，在接收模式下，發(fā)射器不能利用諧振電路的諧振頻率的動態(tài)變化，因為這需要在接收信號之前知道所接收的信號的瞬時頻率，該信息顯然僅在接收信號之后才可得到。用于臨時增加諧振電路的帶寬因而增加接收器的帶寬的備選方法為臨時向天線端子添加電阻性負載，例如借助于電子開關(guān)元件。該方法未在上面提及的申請中公開，但在本領(lǐng)域總體上已知，如從專利申請FR 2 911 805獲知。同樣的方法也可用于在發(fā)射期間臨時增加諧振電路的帶寬，例如以使帶寬超出諧振電路帶寬的信號的傳輸可通過動態(tài)改變諧振電路的諧振頻率實現(xiàn)。然而，借助于開關(guān)向天線端子直接添加電阻性負載將使開關(guān)遭受跨天線端子出現(xiàn)的、可能很大的信號電壓，這會損壞開關(guān)或縮短其壽命
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目標在于提供RF發(fā)射器，其使能臨時改變諧振電路的帶寬而沒有上面提及的缺點。本發(fā)明的進ー步的目標在于提供包括連接到電短天線的前述發(fā)射器的便攜式裝置和助聽器。本發(fā)明的另一目標在于將前述發(fā)射器用于經(jīng)電短天線傳輸電磁信號而沒有上面提及的缺點。本發(fā)明的這些及其它目標由獨立權(quán)利要求及下面的描述中限定的發(fā)明實現(xiàn)。本發(fā)明的進ー步的目標由從屬權(quán)利要求和本發(fā)明的詳細描述中限定的實施方式實現(xiàn)。本發(fā)明基于具有兩個天線輸出端子的RF發(fā)射器，天線輸出端子用于連接到電短天線的相應(yīng)天線端子以傳輸電磁信號。該發(fā)射器包括電容性儲能器、輸出級、具有打開狀態(tài)和閉態(tài)的切換電路。當(dāng)天線連接到電容性儲能器吋，電容性儲能器適于與天線形成具有諧振頻率和質(zhì)量因子的諧振電路。輸出級適于將電傳輸信號提供給諧振電路。切換電路包括在打開狀態(tài)和閉態(tài)之間切換并通過電容性儲能器形成的電容連接到天線輸出端子的第一晶體管，使得跨打開狀態(tài)切換電路出現(xiàn)的最大信號電壓低于跨天線輸出端子出現(xiàn)的最大信號電壓。為使能臨時改變諧振電路的帶寬，發(fā)射器適于通過改變閉態(tài)切換電路的串聯(lián)電阻而改變質(zhì)量因子。所獲得的解決方案使能臨時改變質(zhì)量因子而沒有上面提及的、現(xiàn)有技術(shù)的缺點。具體地，不需要向發(fā)射器添加專用損耗電阻，及不需要在可能遭受高天線電壓的地方添加開關(guān)。所獲得的解決方案為具有相當(dāng)高總功率效率的、非常緊湊的發(fā)射器設(shè)計。優(yōu)選地，發(fā)射器還適于通過控制施加到第一晶體管的柵極電壓從而改變第一晶體管的固有導(dǎo)通電阻而改變閉態(tài)切換電路的串聯(lián)電阻。這使能特別簡單地控制質(zhì)量因子。優(yōu)選地，切換電路還包括安排成與第一晶體管串聯(lián)的第二晶體管，及發(fā)射器還適于通過控制施加到第二晶體管的柵極電壓改變切換電路的串聯(lián)電阻。優(yōu)選地，切換電路還包括與第二晶體管并聯(lián)連接的電阻器。這使能實現(xiàn)預(yù)定的質(zhì)量因子。優(yōu)選地，發(fā)射器還適于通過在切換電路的打開狀態(tài)和閉態(tài)之間切換臨時改變諧振頻率。優(yōu)選地，切換電路包括在輸出級中。優(yōu)選地，第一晶體管為輸出級的輸出晶體管。優(yōu)選地，發(fā)射器還包括適于控制閉態(tài)切換電路的串聯(lián)電阻的帶寬控制器。優(yōu)選地，發(fā)射器還包括適于校準帶寬控制器的校準裝置。優(yōu)選地，校準裝置適于使輸出級向諧振電路提供電傳輸信號及適于根據(jù)電傳輸信號確定質(zhì)量因子。這使能簡單且魯棒地校準帶寬控制器。優(yōu)選地，校準裝置包括電流測量裝置，用于確定通過輸出級的輸出晶體管的電流并適于根據(jù)所確定的電流確定質(zhì)量因子。這使能準確地校準。發(fā)射器可包括連接成接收來自諧振電路的信號的接收器電路。這使發(fā)射器能用作收發(fā)器且還有助于發(fā)射器的自動調(diào)諧和校準。發(fā)射器優(yōu)選可組合在便攜式裝置如聽カ裝置中。發(fā)射器可用于經(jīng)電短天線發(fā)射電磁信號。
在本說明書中，“聽カ裝置”指裝置如助聽器或有源耳朵保護裝置，其適于通過接收來自個體環(huán)境的聲信號、以電子方式修改聲信號、及向個體的至少ー只耳朵提供聽得見的信號而改善或提高個體的聽覺能力。前述聽得見的信號可以輻射到個體外耳內(nèi)的聲信號、作為機械振動通過個體頭部的骨結(jié)構(gòu)傳到個體內(nèi)耳的聲信號和/或直接或間接傳到個體耳蝸神經(jīng)的電信號的形式提供。聽カ裝置可構(gòu)造成以任何已知的方式進行佩戴，例如作為安排在耳后的単元，具有將輻射的聲信號導(dǎo)入耳道的管或具有安排在靠近耳道處或耳道中的揚聲器，作為全部或部分安排在耳廓和/或耳道中的単元，作為附著到植入顱骨的固定裝置的単元等。更一般地，聽カ裝置包括用于從個體環(huán)境接收聲信號并提供對應(yīng)的電輸入信號的輸入變換器、用于處理電輸入信號的信號處理電路、及用于根據(jù)處理后的信號將聽得見的信號提供給個體的輸出變換器?！奥牓到y(tǒng)”指包括一個或兩個聽カ裝置的系統(tǒng)，及“雙耳聽カ系統(tǒng)”指包括ー個或兩個聽力裝置并適于向個體的兩只耳朵提供聽得見的信號的系統(tǒng)。聽カ系統(tǒng)或雙耳聽カ系統(tǒng)還可包括“輔助裝置”，其與聽カ裝置通信并影響和/或受益于聽カ裝置的功能。輔助裝置例如可以是遙控器、音頻網(wǎng)關(guān)設(shè)備、移動電話、廣播系統(tǒng)、汽車音頻系統(tǒng)或音樂播放器。聽力裝置、聽カ系統(tǒng)或雙耳聽カ系統(tǒng)可用于補償聽カ受損人員的聽覺能力損失或提高正常聽カ人員的聽覺能力。除非明確指出，在此所用的単數(shù)形式的含義均包括復(fù)數(shù)形式(即具有“至少一”的意思)。應(yīng)當(dāng)進一歩理解，說明書中使用的術(shù)語“具有”、“包括”和/或“包含”表明存在所述的特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或部件，但不排除存在或増加ー個或多個其他特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、部件和/或其組合。應(yīng)當(dāng)理解，除非明確指出，當(dāng)元件被稱為“連接”或“耦合”到另一元件時，可以是直接連接或耦合到其他元件，也可以存在中間插入元件。如在此所用的術(shù)語“和/或”包括一個或多個列舉的相關(guān)項目的任何及所有組合。除非明確指出，在此公開的任何方法的步驟并非必須精確按所公開的順序執(zhí)行。
本發(fā)明將在下面參考附圖、結(jié)合優(yōu)選實施方式進行更詳細地說明。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射器的實施例。圖2示出了圖1的發(fā)射器中包括的溫度計編碼的存儲電路陣列。圖3示出了圖1的發(fā)射器中包括的帶寬控制器和輸出級。圖4示出了圖3中所示的切換電路的備選實施例。圖5示出了圖3中所示的切換電路的另ー備選實施例。圖6示出了與圖1的發(fā)射器有關(guān)的示例信號。圖7示出了包括圖1的發(fā)射器的聽カ裝置的實施例。為清晰起見，這些附圖均為示意性及簡化的圖，它們只給出了對于理解本發(fā)明所必要的細節(jié)，而省略其他細節(jié)。在所有附圖中，同樣的附圖標記用于同樣或?qū)?yīng)的部分。通過下面給出的詳細描述，本發(fā)明進一步的適用范圍將顯而易見。然而，應(yīng)當(dāng)理解，在詳細描述和具體例子表明本發(fā)明優(yōu)選實施例的同時，它們僅為說明目的給出。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，從下面的詳細描述可顯而易見地在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)進行各種變化和修改。
具體實施例方式圖1中所示的發(fā)射器I包括電容性儲能器2、功率放大器3、調(diào)制器4、接收器電路
5、解調(diào)器6、控制單元7、帶寬控制器8、用于提供電傳輸信號的兩個天線輸出端子10、11、用于接收時鐘信號的時鐘端子12、用于接收信息信號D (參見圖6)的輸入端子13、用于接收模式控制信號的模式輸入端子14、用于接收調(diào)諧控制信號的調(diào)諧輸入端子15、用于提供接收數(shù)據(jù)信號的接收數(shù)據(jù)端子16、和用于提供校準數(shù)據(jù)信號的校準數(shù)據(jù)端子17。儲能器2包括257個存儲電路20，存儲電路之一在圖中示出，及包括多個電容器33、34、52、53，這些電容器分別包括在功率放大器3和接收器電路5中。每一存儲電路20包括三個調(diào)諧電容器21、22、23和兩個調(diào)諧開關(guān)24、25。調(diào)諧電容器21、22、23串聯(lián)連接在天線輸出端子10、11之間，從而在其間形成第一和第二節(jié)點26、27。第一調(diào)諧開關(guān)24連接在第一節(jié)點26和信號地之間。第二調(diào)諧開關(guān)25連接在第二節(jié)點27和信號地之間。在每ー調(diào)諧開關(guān)24、25中，連接控制相應(yīng)調(diào)諧開關(guān)24、25的斷開和閉合的控制輸入以通過相應(yīng)調(diào)諧控制線路28、29從控制単元7接收相應(yīng)調(diào)諧控制信號。發(fā)射器I對于每一存儲電路20具有単獨的ー組調(diào)諧控制線路28、29。功率放大器3包括七個ー樣的雙放大器電路30，在圖中示出了其中之一。每一雙放大器電路30包括兩個數(shù)字輸出級31、32和兩個輸出電容器33、34。每ー數(shù)字輸出級31、32具有連接成通過相應(yīng)信號線路35、36從調(diào)制器4的相應(yīng)輸出接收相應(yīng)發(fā)射信號的信號輸入及具有連接成通過質(zhì)量因子控制線路37從帶寬控制器8接收公共質(zhì)量因子控制信號的控制輸入。每ー數(shù)字輸出級31、32還具有連接成通過輸出電容器33、34中的相應(yīng)電容器將對應(yīng)于其輸入上的發(fā)射信號的放大后的輸出信號提供給天線輸出端子10、11中的相應(yīng)輸出端子的輸出。發(fā)射器I對于姆一雙放大器電路30具有單獨的ー組信號線路35、36。質(zhì)量因子控制線路37為所有雙放大器電路30共用。輸出電容器33、34還包括在電容性儲能器2中。調(diào)制器4連接成從時鐘端子12接收時鐘信號、從模式輸入端子14接收模式控制信號和通過發(fā)射控制線路45從控制単元7接收發(fā)射控制信號。調(diào)制器4還連接成將發(fā)射信號提供給所有雙放大器電路30的每一信號線路35、36。接收器電路5包括低噪聲放大器51、兩個輸入電容器52、53和兩個模式開關(guān)54、55。低噪聲放大器51的兩個互補的輸入56、57中的姆一個通過輸入電容器52、53中的相應(yīng)電容器連接到天線輸出端子10、11中的相應(yīng)輸出端子。第一模式開關(guān)54連接在第一輸入56和信號地之間,及第ニ模式開關(guān)55連接在第二輸入57和信號地之間。在姆ー模式開關(guān)54、55中，控制相應(yīng)模式開關(guān)54、55的斷開和閉合的控制輸入連接成從模式輸入端子14接收模式控制信號。低噪聲放大器51的兩個輸出連接成通過兩個接收器輸出線路61、62將差分接收器輸出信號提供給解調(diào)器6。低噪聲放大器51還連接成從模式輸入端子14接收模式控制信號。輸入電容器52、53還包括在電容性儲能器2中。解調(diào)器6連接成從接收器輸出線路61、62接收差分接收器輸出信號及通過接收控制線路65從控制単元7接收接收控制信號。解調(diào)器6還連接成將接收數(shù)據(jù)信號提供給接收數(shù)據(jù)端子16和將校準數(shù)據(jù)信號提供給校準數(shù)據(jù)端子17?？刂茊卧?連接成接收來自數(shù)據(jù)輸入端子13的信息信號D、來自模式輸入端子14的模式控制信號及來自調(diào)諧輸入端子15的調(diào)諧控制信號?？刂茊卧?還連接成將各個調(diào)諧控制輸出提供給所有存儲電路20的每ー調(diào)諧控制線路28、29、將發(fā)射控制信號提供給發(fā)射控制線路45、和將接收控制信號提供給接收控制線路65。帶寬控制器8連接成通過發(fā)射控制線路45從控制単元7接收發(fā)射控制信號。帶寬控制器8還連接成將質(zhì)量因子控制信號提供給到雙放大器電路30的質(zhì)量因子控制線路37。發(fā)射器I外面的環(huán)路天線100包括具有一個或多個繞組的導(dǎo)體及兩個端子101、102，每ー端子連接到發(fā)射器I的天線輸出端子10、11中的相應(yīng)輸出端子。天線100形成天線輸出端子10、11之間的復(fù)數(shù)阻抗Z，其通過電感器L和電阻器R的串聯(lián)連接建摸。電感L即阻抗Z的虛部主要由環(huán)路天線100的繞組的電感確定，但也受寄生電容的影響。電阻R即阻抗Z的實部主要由導(dǎo)體的固有電阻和磁感應(yīng)損耗確定。電阻R還包括天線100的輻射電阻，然而其在電短天線中相當(dāng)小。模式控制信號，其必須通過外部単元如信號處理器704 (參見圖7)提供給模式輸入端子14，激活模式之一:發(fā)射模式，其中電磁信號TX (參見圖6)可通過發(fā)射器I發(fā)射，校準模式，其使能校準和調(diào)諧發(fā)射器1，及接收模式，其中電磁信號可由發(fā)射器I接收。調(diào)制器4、接收器電路5、解調(diào)器6和控制單元7中的每ー個接收模式控制信號并按如下所述對激活的模式作出反應(yīng)。在發(fā)射模式下和在校準模式下，激活調(diào)制器4。此外，模式開關(guān)54、55閉合以將低噪聲放大器51的輸入56、57連接到信號地，因而保護它們免遭功率放大器3提供到天線輸出端子10、11的高電壓。模式開關(guān)54、55實施為電子開關(guān)元件如場效應(yīng)晶體管(FET)，其在閉合狀態(tài)時固有地具有非常小但并非零的電阻和/或電容。因而，每ー模式開關(guān)54、55形成具有相應(yīng)輸入電容器52、53的分壓器，這使低噪聲放大器51能從天線輸出端子10、11接收信號，然而強烈地衰減。在校準模式下，激活低噪聲放大器51以使能放大衰減的信號。解調(diào)器6測量所接收信號的振幅和相位并在校準數(shù)據(jù)信號中提供測量結(jié)果。在發(fā)射模式下，停用低噪聲放大器51，使得其輸出及接收數(shù)據(jù)信號和來自解調(diào)器6的校準數(shù)據(jù)信號空閑。在接收模式下，停用調(diào)制器4，使得給功率放大器3的發(fā)射信號空閑。數(shù)字輸出級31、32的輸出中的每ー個因而受到電源電壓的約束，使得輸出電容器33、34作為相應(yīng)天線輸出端子10、11的真實負載而保持連接。此外，模式開關(guān)54、55斷開，使得低噪聲放大器51可接收來自天線輸出端子10、11的弱信號。低噪聲放大器51放大所接收的信號并將放大后的信號作為差分接收器輸出信號提供給解調(diào)器6，其根據(jù)接收控制信號中接收的信息解調(diào)差分接收器輸出信號并在接收數(shù)據(jù)信號中提供解調(diào)的數(shù)據(jù)。儲能器2，其包括存儲電路20及輸出電容器33、34和輸入電容器52、53，形成天線輸出端子10、11之間的有效存儲電容C。有效存儲電容C還包括來自發(fā)射器I中的寄生電容的貢獻，其可能由抗靜電放電(ESD)的保護電路引起。有效電容C主要與所有存儲電路20中的調(diào)諧開關(guān)24、25的狀態(tài)有關(guān)及較小程度地與模式開關(guān)54、55的狀態(tài)有夫，因為輸入電容器52、53選擇為相當(dāng)小。在電容性儲能器2中，257個存儲電路20中的255個均一樣并形成線性編碼的或溫度計編碼的存儲電路20的陣列200(參見圖2)。溫度計編碼的陣列200的功能在圖2中示出。各個存儲電路20編號為從I到N。在所示實施例中，N等于255。每一存儲電路20示為一矩形，其寬度與存儲電路20的有效電容Ci成正比，即存儲電路20對有效存儲電容C的貢獻。整個溫度計編碼的陣列200的有效電容因而與矩形20覆蓋的面積成正比。每一存儲電路20的有效電容Ci可通過操作改變，即斷開或閉合調(diào)諧開關(guān)24、25中的ー個或兩個，因而重新配置調(diào)諧電容器21、22、23形成的電路。在任何時候，溫度計編碼的陣列200包括ー組201 (可能為空)片刻具有較高有效電容Ci的存儲電路20及ー組202 (可能為空)片刻具有較低有效電容Ci的存儲電路20。圖2a和2b示出了分別處于第一和第二狀態(tài)的溫度計編碼的陣列200。由于具有較高有效電容Ci的存儲電路組201在第一狀態(tài)時比第二狀態(tài)時大，整個溫度計編碼的陣列200的有效電容也是在第一狀態(tài)時比第二狀態(tài)時大。當(dāng)將整個溫度計編碼的陣列200的有效電容從ー狀態(tài)(如第一狀態(tài))改變到另ー狀態(tài)(如第二狀態(tài))時，控制單元7操作調(diào)諧開關(guān)24,25使得最小量的存儲電路20的有效電容Ci改變。這可通過下述實現(xiàn):當(dāng)增加有效存儲電容C吋，僅將存儲電路20添加到具有較高有效電容Ci的存儲電路組201，及當(dāng)降低有效存儲電容C時，僅從具有較高有效電容Ci的存儲電路組201除去存儲電路20。換言之，當(dāng)増加有效存儲電容C時，溫度計編碼的陣列200中沒有存儲電路20被重配置以降低它們的有效電容Ci,反之亦然。這使能將因切換引起的電噪聲保持在最低水平，這還使能減少所發(fā)射電磁信號中的人為現(xiàn)象。整個溫度計編碼的陣列200的有效電容可以對應(yīng)于單一存儲電路20的有效電容Ci的可能變化的分辨率進行改變。因而，通過使用四倍于存儲電路20的數(shù)量，每ー個具有調(diào)諧電容器21、22、23的四分之ー電容，可實現(xiàn)跨同一范圍的、四倍的分辨率。作為代替，為節(jié)約發(fā)射器I中的空間和功率，相較于溫度計編碼的陣列200中的存儲電路20，257個存儲電路20中的兩個實施成分別具有調(diào)諧電容器21、22、23的一半和四分之一電容。這兩個存儲電路20形成ニ進制編碼的存儲電路陣列，這使能僅以稍微增加切換噪聲的代價獲得四倍的分辨率。圖3示出了帶寬控制器8和數(shù)字輸出級31、32的細節(jié)。輸出級31、32—祥，及所示的輸出級31、32為這些輸出級中的任何輸出級的代表。輸出級31、32包括N通道FET 311、P通道FET 312、兩個逆變器313、314和輸出端子315。N通道FET 311的漏極端子連接到輸出端子315，其源極端子連接到信號地，及其柵極端子連接到第一逆變器313的輸出。P通道FET 312的漏極端子連接到輸出端子315，其源極端子連接到共用正電源電壓Vdd，及其柵極端子連接到第二逆變器314的輸出。第一和第二逆變器的輸入連接成通過信號線路35、36接收來自調(diào)制器4的發(fā)射信號，及其負電源端子連接到信號地。第一逆變器313的正電源端子連接到來自帶寬控制器8的質(zhì)量因子控制線路37，而第二逆變器314的正電源端子連接到共用正電源電壓Vdd。輸出端子315通過輸出電容器33、34連接到天線端子10、11之一。FET 311、312和逆變器313、314形成數(shù)字半橋推挽輸出級。帶寬控制器8包括微控制器81、校準存儲器82和數(shù)模轉(zhuǎn)換器83。微控制器81連接成通過發(fā)射控制線路45從控制単元7接收發(fā)射控制信號并將存儲器地址提供給校準存儲器82。校準存儲器82連接成將數(shù)據(jù)輸出提供給數(shù)模轉(zhuǎn)換器83，其連接成將質(zhì)量因子控制信號提供給質(zhì)量因子控制線路37。信號線路35、36上的發(fā)射信號的高電平將導(dǎo)致逆變器313、314向FET311、312的柵極端子施加低電壓，即稍高于信號地電勢的電壓，這將導(dǎo)致N通道FET 311具有高漏極-源極電阻，即將“關(guān)斷”，及P通道FET 312具有低漏極-源極電阻，即將“導(dǎo)通”，因而在輸出端子315上提供高電平。在下面，當(dāng)FET處于具有低漏極-源極電阻的狀態(tài)時，F(xiàn)ET的漏扱-源極電阻稱為FET的固有導(dǎo)通電阻。施加到P通道FET 312的電壓足夠低以確保P通道FET 312中的固有導(dǎo)通電阻最小。相反，發(fā)射信號的低電平將導(dǎo)致逆變器313、314向FET31U312的柵極端子施加高電壓，這將導(dǎo)致N通道FET 311導(dǎo)通及P通道FET312關(guān)斷，因而在輸出端子315上提供低電平。由于第二逆變器314被提供來自共用正電源電壓Vdd的功率，施加到P通道FET 312的柵極電壓僅稍低于Vdd，因而足夠高以確保P通道FET 312具有最大漏扱-源極電阻。然而，施加到N通道FET 311的柵極電壓稍低于質(zhì)量因子控制線路37上的電壓。由于FET中的固有導(dǎo)通電阻取決于柵扱-源極電壓，N通道FET 311中的固有導(dǎo)通電阻因而可通過改變質(zhì)量因子控制線路37上的電壓進行控制。在運行時，微控制器81對在來自控制単元7的發(fā)射控制信號中指明的所需質(zhì)量因子進行解碼并計算校準存儲器82的相應(yīng)存儲器地址。校準存儲器82將具有所指明地址的存儲單元的內(nèi)容輸出給數(shù)模轉(zhuǎn)換器83，其將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為質(zhì)量因子控制線路37上的電壓因而確定N通道FET 311中的固有導(dǎo)通電阻。當(dāng)發(fā)射信號的電平低吋，N通道FET 311中的固有導(dǎo)通電阻通過輸出電容器34形成天線100的電阻性負載，因而影響質(zhì)量因子Q和諧振電路2、100的帶寬。帶寬控制器8因而可通過改變質(zhì)量因子控制線路37上的電壓改變質(zhì)量因子Q和諧振電路2、100的帶寬。在圖3所示的實施例中，當(dāng)N通道FET 311關(guān)斷吋，N通道FET 311形成打開狀態(tài)切換電路9，當(dāng)N通道FET 311導(dǎo)通時，形成閉態(tài)切換電路。閉態(tài)切換電路9的串聯(lián)電阻因而通過改變N通道FET 311中的固有導(dǎo)通電阻進行改變。在圖4所示的備選實施例中，F(xiàn)ET311、312的柵極端子連接到共用逆變器316的輸出，逆變器316被提供以來自共用正電源電壓Vdd的功率及信號地。另ーN通道FET 401與N通道FET 311串聯(lián)連接使得在N通道FET 311的源極端子和信號地之間形成可變電阻。另ー N通道FET 401的柵極端子連接到來自帶寬控制器8的質(zhì)量因子控制線路37。在該實施例中，改變質(zhì)量因子控制線路37上的電壓導(dǎo)致另ー N通道FET 401中的漏扱-源極電阻改變。與圖3中所示的實施例類似，當(dāng)發(fā)射信號的電平低時，另ー N通道FET 401中的固有導(dǎo)通電阻通過N通道FET 311和輸出電容器34形成天線100的電阻性負載，因而影響質(zhì)量因子Q和諧振電路2、100的帶寬。帶寬控制器8因而可通過改變質(zhì)量因子控制線路37上的電壓改變質(zhì)量因子Q和諧振電路2、100的帶寬。在圖4所示的實施例中，切換電路9包括N通道FET 311和另ー N通道FET 401。再次地，切換電路9的打開狀態(tài)和閉態(tài)分別對應(yīng)于N通道FET 311關(guān)斷的狀態(tài)及N通道FET311導(dǎo)通的狀態(tài)。閉態(tài)切換電路9的串聯(lián)電阻因而通過改變另一 N通道FET 401中的固有導(dǎo)通電阻進行改變。圖4中所示的實施例具有數(shù)模轉(zhuǎn)換器83上的負載僅在引起質(zhì)量因子Q變化時改變的優(yōu)點，而在圖3的實施例中，數(shù)模轉(zhuǎn)換器83上的負載每當(dāng)發(fā)射信號改變時即改變。這使帶寬控制器8中的功耗更低。另外，代替對每ー輸出級31、32使用分開的另一 N通道FET401，幾個輸出級31、32可連接到共用的另ー N通道FET 401。在圖5a所示的備選實施例中，另ー N通道FET 401由與電阻器502并聯(lián)連接的電子開關(guān)元件501代替，電子開關(guān)元件501的控制輸入連接成使能借助于質(zhì)量因子控制線路37上的質(zhì)量因子控制信號斷開和閉合電子開關(guān)元件501。當(dāng)電子開關(guān)元件501閉合時，與N通道FET 311串聯(lián)連接的電阻最小。當(dāng)電子開關(guān)元件501斷開時，與N通道FET 311串聯(lián)連接的電阻等于電阻器502的電阻。在該實施例中，切換電路9包括N通道FET 311、電子開關(guān)元件501和電阻器502，其使質(zhì)量因子Q能在兩個預(yù)定值之間變化。電子開關(guān)元件501例如可以是通過柵極電壓控制的FET。
在圖5b的另一備選實施例中，多個電阻器502與電子開關(guān)兀件501并聯(lián)連接,每一電阻器與另一電子開關(guān)元件503串聯(lián)連接使得當(dāng)電子開關(guān)元件501斷開時與N通道FET311串聯(lián)提供的電阻可通過另外的電子開關(guān)元件503的不同斷開和閉合組合進行改變。質(zhì)量因子控制信號優(yōu)選實施為多位數(shù)字信號以使能個別控制每一電子開關(guān)元件501、503。在該實施例中，切換電路9包括N通道FET 311、電子開關(guān)元件501、503、和電阻器502，質(zhì)量因子Q根據(jù)電阻器502的數(shù)量和各個電阻可在多個預(yù)定值之間變化。多個電阻器502可以一樣，或它們可具有不同的電阻以加寬可獲得的串聯(lián)電阻的范圍。另外的電子開關(guān)元件503中的每一個可以是通過柵極電壓控制的FET。
在圖3、4和5所示的實施例中，對于電阻性負載，發(fā)射信號必須設(shè)定為低電平以影響質(zhì)量因子Q。在接收模式下這顯然可實現(xiàn)，其中輸出級的輸出電平不影響所接收的信號。然而，在發(fā)射模式下，通常需要電阻性負載保持始終如一因而對于發(fā)射信號的正和負值均保持一致。為此，與N通道FET附近的切換電路9類似的切換電路(未示出)可實施在P通道FET 312附近。P通道FET312附近的切換電路的串聯(lián)電阻可以與N通道FET附近的切換電路9的串聯(lián)電阻怎樣進行控制類似的方式進行控制。然而，這需要帶寬控制器8輸出另外的電壓信號用于該目的。作為備選，兩個輸出級31、32或兩組輸出級31、32可運行為用作全橋推挽輸出級，使得在任何時間，至少一組的輸入上具有低電平發(fā)射信號。如果一樣的切換電路9實施在兩組的輸出級31、32中且所有切換電路均連接到質(zhì)量因子控制線路37，如圖3、4或5中所示，則這些組的電阻性負載將在發(fā)射信號在高和低電平之間交替時交替控制質(zhì)量因子Q。因而，質(zhì)量因子對于發(fā)射信號的正和負相位均保持始終如一。
作為備選或另外，圖3、4或5的切換電路9可實施在電容性儲能器2的可變電容部分中，例如實施在存儲電路20中。為此，類似的切換電路9可應(yīng)用于每一或任一調(diào)諧開關(guān)24、25。這些切換電路的串聯(lián)電阻可通過同一質(zhì)量因子控制信號或通過帶寬控制器8提供的另一質(zhì)量因子控制信號進行控制。然而，該結(jié)構(gòu)的缺點在于至少部分調(diào)諧開關(guān)24、25必須閉合以使能控制質(zhì)量因子Q，這可能對諧振頻率A和質(zhì)量因子Q的可實現(xiàn)的組合的范圍施加不合需要的限制。積極的一面在于，電容性儲能器2的可變電容部分中的串聯(lián)電容器21、23的組合電容實質(zhì)上大于輸出電容器33、34的組合電容，例如大5倍或10倍，從而，當(dāng)切換電路9位于電容性儲能器2的可變電容部分中時，改變切換電路9的串聯(lián)電阻將具有更大的影響。
為使切換電路9的串聯(lián)電阻對質(zhì)量因子Q具有實質(zhì)影響，切換電路9優(yōu)選應(yīng)通過主電容如調(diào)諧電容器21、23之一或輸出電容器33、34之一連接到天線端子10、11。輸入電容器52、53由于其相對小的電容不太適合該目的。
發(fā)射器I實施在集成電路(未示出)中。這不僅使能減小電路大小和生產(chǎn)成本，而且有助于連續(xù)生產(chǎn)具有可復(fù)制性質(zhì)的發(fā)射器I。
圖6示出了發(fā)射模式和校準模式時沿時間軸t的示例信號。信息信號D包括二進制數(shù)據(jù)或符號(0/1)流，具有如為5μ S的采樣間隔Ts。電磁信號TX以瞬時頻率f進行發(fā)射，瞬時頻率根據(jù)信息信號D分別為O或I而在兩個發(fā)射頻率f\、f2之間交替。載波頻率fc，其為發(fā)射頻率f\、f2的平均數(shù)，為信息信號D的數(shù)據(jù)速率(200kHz)的10倍，如2MHz。調(diào)制深度為1/40，使得和f2分別等于39/40fc和41/40f。，如1.95MHz和2.05MHz。結(jié)果，在O采樣間隔Ts期間傳輸9.75個信號周期，及在I采樣間隔Ts期間傳輸10.25個信號周期，從而所發(fā)射電磁信號TX的相位P對于每一米樣間隔Ts移位正或負π /2。該調(diào)制一般稱為最小移位鍵控(MSK)，其為連續(xù)相位頻移鍵控(CP-FSK)類型。所發(fā)射的電磁信號TX的相對3dB帶寬約為相對數(shù)據(jù)速率的1.2倍，即約1.2x200kHz/2MHz=約12%。
儲能器2和天線100形成具有諧振頻率&的諧振電路，f0由下式給出:
(I) /c, = 1/(2,τ ■ \1.C)，
質(zhì)量因子Q由下式給出
(2) ρ = (1/RT + 1/R).χΓ /€
及3-dB帶寬BW由 下式給出
(3) Bff = f0/Q
其中L、C和R按上面描述的定義，及Rt為與天線輸出端子10、11之一串聯(lián)的電阻，其對發(fā)射器I中的損耗建模。這些等式為對于較高Q值有效的逼近。
天線100和發(fā)射器I的尺寸應(yīng)使得通過借助于調(diào)諧開關(guān)24、25改變有效存儲電容C可獲得的諧振頻率&的范圍包括發(fā)射器I將要傳輸?shù)碾姶判盘朤X的整個頻帶。在所示發(fā)射器I中，可獲得的諧振頻率fo的范圍包括幾個這樣的頻帶，這使能將發(fā)射器I調(diào)諧到多個頻道中的任一頻道。作為備選，可獲得的諧振頻率fo的范圍可小于發(fā)射頻率fi，f2的范圍，假如可獲得的通帶包括發(fā)射頻率f\，f2。
諧振電路2、100的最大質(zhì)量因子Q為50，因而具有2%的最小相對3_dB帶寬。如果諧振頻率fo保持在固定值，至少一發(fā)射頻率f\，f2因而將在諧振電路2、100的最小3-dB通帶的外面。為避免這樣，只要信息信號D改變，發(fā)射器即改變諧振頻率引起該改變使得瞬時頻率f保持在諧振電路2、100的通帶內(nèi)。為實現(xiàn)此，諧振頻率&以與瞬時頻率f的移位一樣的方向移位。優(yōu)選地，引起該改變使得諧振頻率fo在發(fā)射期間實質(zhì)上總是等于瞬時頻率f。諧振頻率&的改變通過改變有效存儲電容C實現(xiàn)。應(yīng)注意，代替3dB，諧振電路2、100中任何其它適當(dāng)?shù)乃p水平如IOdB可用作確定瞬時頻率f是否在通帶內(nèi)的標準。
調(diào)諧控制信號，其必須通過外部單元如信號處理器704提供給調(diào)諧輸入端子15，指示將用于發(fā)射和接收的頻道及將使用的調(diào)制深度和調(diào)制類型。
在接收模式下，控制單元7從調(diào)諧控制信號中指示的接收通道計算接收頻率接收帶寬和所需質(zhì)量因子、在給解調(diào)器6的接收控制信號中指明接收頻率、調(diào)制深度和調(diào)制類型、在給帶寬控制器8的發(fā)射控制信號中指明所需質(zhì)量因子、及將諧振頻率A設(shè)定為等于接收頻率。
在發(fā)射模式和校準模式下，控制單元7從調(diào)諧控制信號中指示的發(fā)射通道和調(diào)制深度計算發(fā)射頻率f\，f2、發(fā)射帶寬和所需質(zhì)量因子并在給調(diào)制器4和帶寬控制器8的發(fā)射控制信號中指明所希望的發(fā)射頻率f\，f2和所需質(zhì)量因子。根據(jù)信息信號D的狀態(tài)，所希望的發(fā)射頻率為或f2?？刂茊卧?還將諧振頻率&設(shè)置為總是與所希望的發(fā)射頻率f\，f2對應(yīng)?？刂茊卧?通過提供給調(diào)諧控制線路28、29的調(diào)諧控制信號控制有效存儲電容C，從而也控制諧振頻率f(|。
在所示發(fā)射器I中，控制單元7優(yōu)選命令帶寬控制器8在發(fā)射模式下的相對小帶寬和接收模式下的相對大帶寬之間切換，使得有效的發(fā)射和接收信號帶寬可相等。作為備選，帶寬控制器8可用在發(fā)射器中但不動態(tài)控制諧振頻率，在該情形下，帶寬應(yīng)被控制以匹配當(dāng)前所希望的發(fā)射或接收帶寬。
作為備選，當(dāng)從發(fā)射模式切換到接收模式時，控制單元7可命令帶寬控制器8臨時設(shè)置較低的質(zhì)量因子Q以臨時實現(xiàn)諧振電路2、100中的電信號的較強衰減從而在發(fā)射之后更快地衰變所傳輸?shù)碾姶判盘朤X。這使能在半雙工運行時更快地從發(fā)射模式切換到接收模式。在電容性儲能器2的可變電容部分中具有切換電路9的結(jié)構(gòu)有利于該目的，因為其由于較大的串聯(lián)電容21、23而使能實現(xiàn)較低的質(zhì)量因子Q，及因為所有調(diào)諧開關(guān)24、25在所傳輸?shù)碾姶判盘朤X衰變期間可關(guān)閉，因為，在該情形下，保持諧振電路2、100的特定諧振頻率fQ可能不重要。
在備選實施例中(未示出)，解調(diào)器6包括用于確定接收器電路5接收和放大的信號的瞬時頻率的頻率確定電路，及控制單元7根據(jù)所確定的瞬時頻率設(shè)置有效存儲電容C。作為備選，瞬時頻率可從提供給功率放大器3或功率放大器3提供的任何其他信號進行確定，如調(diào)制器輸出或電傳輸信號。在前述備選實施例中，調(diào)制器4可由外部單元控制或為外部單元的一部分。
當(dāng)需要改變有效存儲電容C以改變諧振頻率&時，控制單元7斷開和/或閉合存儲電路子組中的調(diào)諧開關(guān)24、25。這導(dǎo)致重新配置相應(yīng)存儲電路20，使得它們改變其有效電容C；。為避免失去儲能器2中的能量和/或避免在切換期間產(chǎn)生假信號，控制單元7控制開關(guān)閉合的定時，使得它們在相應(yīng)調(diào)諧開關(guān)24、25跨其端子具有最小電壓時進行。在所公開的實施例中，電源電壓相對于信號地非對稱，如分別為1.25V和0V,每一存儲電路20的調(diào)諧開關(guān)24和25因而必須在不同的時間點閉合以實現(xiàn)此。在具有對稱電源電壓的實施例中，控制單元7可同時閉合調(diào)諧開關(guān)24和25。在所公開的實施例中，每一存儲電路20的有效電容Ci在控制單元7閉合調(diào)諧開關(guān)24、25時增加及在其斷開調(diào)諧開關(guān)24、25時減小。中間電容器22確?？鐢嚅_的調(diào)諧開關(guān)24、25的電壓不會達到天線輸出端子10、11上出現(xiàn)的高水平。
在所公開的實施例中，天線輸出端子10、11之間的有效電抗實質(zhì)上等于有效存儲電容C，因而實質(zhì)上為電容性電抗。同樣，儲能器2中包括的各個電抗元件即調(diào)諧電容器21、22、23實質(zhì)上為電容性元件。然而，另外或作為備選，儲能器2可包括一個或多個感抗元件如電感器。
調(diào)制器4使用時鐘信號得到提供給數(shù)字輸出級31、32的發(fā)射信號的穩(wěn)定時間基準。發(fā)射信號提供為方波信號。調(diào)制器4提供發(fā)射信號使得功率放大器3提供給天線輸出端子10、11的電傳輸信號的瞬時基頻f等于發(fā)射控制信號中指示的期望發(fā)射頻率。每一數(shù)字輸出級31、32的輸出根據(jù)其輸入上的發(fā)射信號在電源電壓和地之間交替。這些方波輸出信號通過輸出電容器33、34導(dǎo)到天線輸出端子10、11，其與發(fā)射器I中的其它電容協(xié)作以形成阻抗變壓器。這使天線輸出端子10、11處的振幅能超過輸出級31、32的輸出上的振幅。
調(diào)制器4提供發(fā)射信號，使得在每一雙放大器電路30內(nèi)，數(shù)字輸出級31、32接收彼此倒向的發(fā)射信號。因而，每一雙放大器電路30對跨天線輸出端子10、11的差分電壓提供或正或負的貢獻。七個一樣的雙放大器電路30可用，使能通過控制發(fā)射信號轉(zhuǎn)變的定時，或作為備選或另外通過使一個或多個發(fā)射信號空閑，而將功率放大器3的輸出控制到多個不同水平中的任一水平。功率放大器3的輸出還可被整形以減少輻射諧波的量。為實現(xiàn)此，調(diào)制器4可控制各個信號線路35、36上的發(fā)射信號的轉(zhuǎn)變，使得給天線100的電傳輸信號在每一采樣間隔Ts期間盡可能接近純正弦波信號。諧振電路2、100還用作陡帶通濾波器，其抑制諧波的主要部分。
解調(diào)器6根據(jù)來自控制單元7的接收控制信號中指示的接收頻率、調(diào)制深度和調(diào)制類型解調(diào)差分接收器輸出信號。優(yōu)選地，所接收的信號以與應(yīng)用于所發(fā)射的電磁信號TX的調(diào)制一樣的類型調(diào)制，及用于信號發(fā)射和接收的數(shù)據(jù)速率相等。在該情形下，接收器5和/或解調(diào)器6可包括用于改善位于諧振電路2、100的3-dB通帶外面的電磁信號的接收的裝置。前述裝置例如可包括適于至少部分補償諧振電路2、100引起的振幅和相位變化的濾波器。前述裝置例如在專利申請EP 2367294中描述。作為備選，發(fā)射器I可用于以小于傳輸數(shù)據(jù)速率的數(shù)據(jù)速率接收信號。在該情形下，可省略用于改善帶外接收的裝置。作為備選或另外，帶寬控制器8可用于針對發(fā)射和接收模式設(shè)定諧振電路2、100的不同帶寬。解調(diào)器6可從所接收的信號或作為備選從時鐘信號得到解調(diào)時基。在后一情形下，時鐘信號還應(yīng)從時鐘端子12發(fā)送到解調(diào)器6。
接收器電路5使發(fā)射器I通過在接收模式和發(fā)射和/或校準模式之間切換而運行為半雙工收發(fā)器。在校準模式下，通過本領(lǐng)域已知的方法，接收器電路5還使外部單元如信號處理器704能監(jiān)視天線輸出端子10、11上的電傳輸信號的振幅和/或相位，因而實現(xiàn)校準的發(fā)射器輸出及調(diào)諧諧振電路2、100的諧振頻率。這還使能實現(xiàn)校準諧振電路中的質(zhì)量因子Q，例如通過執(zhí)行包括頻率掃描和/或離散頻率處的測量。作為備選，發(fā)射器I可包括自己的、用于監(jiān)視電傳輸信號的振幅和/或相位的裝置，如解調(diào)器6中的電路。控制單元7可接收前述裝置的輸出并自動改變有效存儲電容C以在發(fā)射期間實現(xiàn)最大的電傳輸信號振幅。類似地，發(fā)射器I可包括自己的、用于監(jiān)視通過輸出級31、32的輸出晶體管311、312的電流的振幅和/或相位的裝置，用于確定諧振電路2、100的諧振頻率和/或質(zhì)量因子Q0諧振電路2、100和/或帶寬控制器8的自動調(diào)節(jié)或校準可在發(fā)射期間連續(xù)進行，以特定時間間隔進行，如每分鐘、每小時、每天或每周一次，或在特定事件時進行，如發(fā)射器I啟動時。代替全功率傳輸?shù)男盘?，較弱測試信號的傳輸可用于校準。質(zhì)量因子Q的校準結(jié)果可以已知方式寫到帶寬控制器8的校準存儲器82中。
圖7示出了聽力裝置700，如助聽器或有源耳朵保護裝置，包括按如上所述配置的發(fā)射器I和環(huán)路天線100。聽力裝置700還包括連接以形成音頻信號通路707的傳聲器701、前置放大器702、數(shù)字轉(zhuǎn)換器703、信號處理器704、脈寬調(diào)制器705和揚聲器706。聽力裝置700還包括用于對發(fā)射器I和音頻信號通路707中的裝置702、703、704、705供電的電池708。傳聲器701安排成接收來自個體環(huán)境的聲輸入信號并將對應(yīng)的傳聲器信號提供給前置放大器702。前置放大器702適于放大傳聲器信號并將放大的傳聲器信號提供給數(shù)字轉(zhuǎn)換器703。數(shù)字轉(zhuǎn)換器703適于使放大的傳聲器信號數(shù)字化并將數(shù)字化的音頻信號提供給信號處理器704，其適于根據(jù)聽力裝置700的目的修改數(shù)字化的音頻信號，即改善或提高個體的聽覺能力。信號處理器704適于將修改后的音頻信號提供給脈寬調(diào)制器705，其適于將對應(yīng)的脈寬調(diào)制信號提供給揚聲器706。聽力裝置700適于安排在個體耳朵之處或之中，及揚聲器706安排成將對應(yīng)于脈寬調(diào)制信號的聲輸出信號傳給個體。
信號處理器704連接成接收來自發(fā)射器I的接收數(shù)據(jù)端子16的接收數(shù)據(jù)信號及來自發(fā)射器I的校準數(shù)據(jù)端子17的校準數(shù)據(jù)信號。信號處理器704適于響應(yīng)于接收數(shù)據(jù)信號中包括的信息調(diào)節(jié)其數(shù)字化音頻信號的修改和/或適于根據(jù)接收數(shù)據(jù)信號中包括的音頻信號提供修改的音頻信號。這使聽力裝置700能響應(yīng)于從遠程設(shè)備(未示出)無線接收的電磁信號中的命令、狀態(tài)信息和/或音頻信號改變其音頻信號處理，和/或?qū)⑶笆鲆纛l信號包括在揚聲器706傳輸?shù)穆曅盘栔?。遠程設(shè)備可以是遙控器、位于個體另一耳朵之處或之中的第二聽力裝置、或輔助裝置如所謂的音頻網(wǎng)關(guān)設(shè)備，適于將來自外部裝置如移動電話或電視機的音頻信號傳給聽力裝置700。
信號處理器704還連接到發(fā)射器I的時鐘端子12、模式輸入端子14和調(diào)諧輸入端子15，及還適于提供對應(yīng)的信號以按如上所述控制發(fā)射器I。信號處理器704還連接到發(fā)射器I的數(shù)據(jù)輸入端子13，及還適于將包括信息如命令、狀態(tài)信息、控制信號和/或音頻信號的信息信號D提供給發(fā)射器I以傳給遠程設(shè)備，其可以是用于對側(cè)耳朵的另一聽力裝置或輔助裝置。
信號處理器704還適于校準帶寬控制器8。其初始向發(fā)射器I提供適當(dāng)?shù)男盘栆栽O(shè)定所希望的通道頻率和帶寬及調(diào)用校準模式。之后，其使發(fā)射器I執(zhí)行所傳輸?shù)碾姶判盘朤X的頻率掃描，同時在從解調(diào)器6返回的校準數(shù)據(jù)中讀信號振幅和相位并從所讀的信號振幅和相位計算所實現(xiàn)的質(zhì)量因子Q。如果計算的質(zhì)量因子Q與所希望的通道頻率和帶寬不對應(yīng)，其命令帶寬控制器改變校準存儲器82的內(nèi)容以提高一致性。調(diào)諧控制信號和發(fā)射控制信號可包括專用于該目的的校準命令。代替頻率掃描，可在離散的頻率處進行測量。此外，代替從解調(diào)器6讀校準數(shù)據(jù)，通過一個或多個輸出晶體管311、312的電流可通過適當(dāng)?shù)难b置(未示出)測量并用于計算實際的質(zhì)量因子Q。作為備選，校準功能可實施在控制單元7和/或帶寬控制器8中。
音頻信號通路707優(yōu)選主要實施為在離散時域運行的數(shù)字電路，但其任何或所有部分也可實施為在連續(xù)時域運行的模擬電路。音頻信號通路707和/或發(fā)射器I的數(shù)字功能模塊可以硬件、固件和軟件的任何適當(dāng)?shù)慕M合和/或硬件單元的任何適當(dāng)?shù)慕M合實施。此外，任何單一硬件單元可并行或以交叉順序和/或其任何適當(dāng)?shù)慕M合執(zhí)行幾個功能模塊的操作。
聽力裝置700可以是雙耳聽力系統(tǒng)的一部分。
發(fā)射器I可用在任何類型的裝置中，用在電池驅(qū)動的裝置和/或便攜式裝置中最有利。
在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可對所公開的方法、系統(tǒng)和/或裝置進行對技術(shù)人員顯而易見的另外的修改。在本說明書內(nèi)，任何前述修改以非限制性的方式提及。下面的可能修改作為其例子提出。
在使能動態(tài)改變有效存儲電容C的同時，儲能器2和/或存儲電路20可以許多備選方式進行配置。更具體地，存儲電路20的數(shù)量可變，這應(yīng)用于存儲電路20的總數(shù)、溫度計編碼的陣列200中的存儲電路數(shù)量、及二進制編碼的陣列中的存儲電路數(shù)量。
作為備選，功率放大器3可包括模擬輸出級。放大器電路30可僅包括單輸出的輸出級。放大器電路30的數(shù)量可變，及各個放大器電路30可彼此不同，例如最大功率不同。
控制單元7、帶寬控制器8及與其相關(guān)聯(lián)的控制信號的內(nèi)容和發(fā)送可以許多備選方式實施。例如，發(fā)射控制信號和接收控制信號可由外部單元提供。
作為MSK的備選，任何形式的調(diào)頻或調(diào)相可用于將信息信號調(diào)制到載波信號上。前述調(diào)制形式包括模擬調(diào)頻、模擬調(diào)相、相移鍵控、頻移鍵控及其組合。這些調(diào)制形式使模擬和數(shù)字信息信號均能調(diào)制到載波信號上。尤其優(yōu)選的調(diào)制技術(shù)包括最小移位鍵控及其它多種已知的調(diào)制技術(shù)，其減小所發(fā)射的電磁信號TX的帶寬因而使調(diào)制的信號能以最小衰減通過諧振電路2、100和/或需要諧振頻率&較少地動態(tài)改變。功率放大器3、調(diào)制器4、接收器電路5、解調(diào)器6和控制單元7顯然需要適應(yīng)前述改變的調(diào)制形式。
此外，采樣間隔Ts、載波頻率f。、相對數(shù)據(jù)速率和調(diào)制深度可非常自由地選擇。例如，載波頻率f?？梢缘陀?00MHz、低于30MHz或低于10MHz。
發(fā)射器I可實施成使得其使諧振電路2、100能具有小于10% (Q>10)、小于5%(Q>20)、小于3% (Q> 33)、或小于2% (Q>50)的3dB帶寬，取決于載波頻率f。、信息信號D的帶寬、所希望的通信距離、可接受的誤比特率、及發(fā)射器I用在其中的通信鏈路的其它要求。
發(fā)射器I可實施成使得其使諧振電路2、100能調(diào)諧到低于100MHz、低于30MHz或低于IOMHz的諧振頻率&，主要取決于所希望的載波頻率f。的范圍。頻率降低通常導(dǎo)致功耗降低。然而，諧振電路2、100應(yīng)優(yōu)選調(diào)諧為形成具有高于300kHz、高于IMHz或高于3MHz的諧振頻率fo的窄帶通濾波器以在通信鏈路中允許高數(shù)據(jù)速率(比特每秒)。優(yōu)選的數(shù)據(jù)速率高于40kb/s、高于80kb/s或高于160kb/s以使能通過發(fā)射器I傳輸和接收實時音頻信號。
天線100和/或發(fā)射器I可做成最大物理伸展小于5cm、小于2cm或小于Icm的尺寸。小尺寸使能實施在小裝置中。發(fā)射器I還可做成功耗小于10mW、小于3mW或小于ImW的尺寸。這使能將發(fā)射器I用在電池供電的裝置中，如體戴式聽力裝置700。
穩(wěn)定的發(fā)射頻率f\，f2可從發(fā)射器I包括于其中的裝置700內(nèi)的系統(tǒng)時鐘信號得至IJ。作為備選，發(fā)射頻率fi，f2可從專用振蕩器如晶體振蕩器或任何其它振蕩器得到。
一些優(yōu)選實施例已經(jīng)在前面進行了說明，但是應(yīng)當(dāng)強調(diào)的是，本發(fā)明不受這些實施例的限制，而是可以權(quán)利要求限定的主題內(nèi)的其它方式實現(xiàn)。例如，所述實施例的特征可任意組合，以使根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)、裝置和/或方法適應(yīng)特定需要。
當(dāng)由對應(yīng)的過程適當(dāng)代替時，上面描述的、“具體實施方式
”中詳細描述的及權(quán)利要求中限定的系統(tǒng)和/或裝置的結(jié)構(gòu)特征可與本發(fā)明方法結(jié)合。方法的實施例具有與對應(yīng)系統(tǒng)和/或裝置一樣的優(yōu)點。
權(quán)利要求中的任何附圖標記和名稱不意于限定其范圍。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)射器(1)，具有用于連接到電短天線(100)的相應(yīng)天線端子(101，102)以傳輸電磁信號(TX)的兩個天線輸出端子(10，11)，所述發(fā)射器(I)包括電容性儲能器(2)、輸出級(31，32)、具有打開狀態(tài)和閉態(tài)的切換電路(9)，當(dāng)天線(100)連接到電容性儲能器(2)吋，電容性儲能器適于與天線形成具有諧振頻率も和質(zhì)量因子Q的諧振電路(2，100)，輸出級(31，32)適于將電傳輸信號提供給諧振電路(2，100)，切換電路(9)包括在打開狀態(tài)和閉態(tài)之間切換并通過電容性儲能器(2)形成的電容(21，23，33，34)連接到天線輸出端子(10，11)的第一晶體管(24，25，311，312)，使得跨打開狀態(tài)切換電路(9)出現(xiàn)的最大信號電壓低于跨天線輸出端子(10，11)出現(xiàn)的最大信號電壓，其特征在于:所述發(fā)射器(I)適于通過改變閉態(tài)切換電路(9)的串聯(lián)電阻而臨時改變質(zhì)量因子Q。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的發(fā)射器，還適于通過控制施加到第一晶體管(24，25，311，312)的柵極電壓從而改變第一晶體管(24，25，311，312)的固有導(dǎo)通電阻而改變閉態(tài)切換電路(9)的串聯(lián)電阻。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的發(fā)射器，其中切換電路(9)還包括安排成與第一晶體管(24，25，311，312)串聯(lián)的第二晶體管(401)，及所述發(fā)射器(I)還適于通過控制施加到第二晶體管(401，501)的柵極電壓而改變閉態(tài)切換電路(9)的串聯(lián)電阻。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的發(fā)射器，其中切換電路(9)還包括與第二晶體管(401，501)并聯(lián)連接的電阻器(502)。
5.根據(jù)前面任ー權(quán)利要求的發(fā)射器，其中發(fā)射器(I)還適于通過在切換電路(9)的打開狀態(tài)和閉態(tài)之間切換臨時改變諧振頻率も。
6.根據(jù)前面任ー權(quán)利要求的發(fā)射器，其中切換電路(9)包括在輸出級(31，32)中。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的發(fā)射器，其中第一晶體管(311，312)為輸出級(31，32)的輸出晶體管(311,312)。
8.根據(jù)前面任ー權(quán)利要求的發(fā)射器，還包括適于控制閉態(tài)切換電路(9)的串聯(lián)電阻的帶寬控制器(8)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的發(fā)射器，還包括適于校準帶寬控制器(8)的校準裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的發(fā)射器，其中校準裝置適于使輸出級(31，32)向諧振電路(2，100)提供電傳輸信號及適于根據(jù)電傳輸信號確定質(zhì)量因子Q。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的發(fā)射器，其中校準裝置包括電流測量裝置，用于確定通過輸出級(31，32)的輸出晶體管(311，312)的電流并適于根據(jù)所確定的電流確定質(zhì)量因子Q。
12.根據(jù)前面任ー權(quán)利要求的發(fā)射器，還包括連接成接收來自諧振電路(2，100)的信號的接收器電路(5)。
13.一種便攜式裝置，包括連接到電短天線(100)的、根據(jù)前面任ー權(quán)利要求的發(fā)射器⑴。
14.一種聽カ裝置(700)，包括連接到電短天線(100)的、根據(jù)權(quán)利要求1-12任一所述的發(fā)射器(I)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1-12任一所述的發(fā)射器(I)用于經(jīng)電短天線(100)發(fā)射電磁信號。
全文摘要
本發(fā)明公開了用于電短天線的RF發(fā)射器(1)，具有用于連接到電短天線(100)的相應(yīng)天線端子(101,102)以傳輸電磁信號(TX)的兩個天線輸出端子(10,11)，所述發(fā)射器(1)包括電容性儲能器(2)、輸出級(31,32)、具有打開狀態(tài)和閉態(tài)的切換電路(9)，當(dāng)天線連接到電容性儲能器時，電容性儲能器適于與天線形成具有諧振頻率f0和質(zhì)量因子Q的諧振電路(2,100)，輸出級適于將電傳輸信號提供給諧振電路，切換電路(9)包括在打開狀態(tài)和閉態(tài)之間切換并通過電容性儲能器(2)形成的電容(21,23,33,34)連接到天線輸出端子(10,11)的第一晶體管(24,25,311,312)，使得跨打開狀態(tài)切換電路(9)出現(xiàn)的最大信號電壓低于跨天線輸出端子出現(xiàn)的最大信號電壓，所述發(fā)射器(1)適于通過改變閉態(tài)切換電路(9)的串聯(lián)電阻而臨時改變質(zhì)量因子Q。
文檔編號H04B1/04GK103138780SQ20121048040
公開日2013年6月5日 申請日期2012年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月25日
發(fā)明者K·T·克里斯滕森 申請人:奧迪康有限公司