DE102024210037B3

DE102024210037B3 - Zirkular polarisierte Antenne und Hörinstrument

Info

Publication number: DE102024210037B3
Application number: DE102024210037.4A
Authority: DE
Inventors: Hamed Hasani
Original assignee: Sivantos Pte Ltd
Current assignee: Sivantos Pte Ltd
Priority date: 2024-10-16
Filing date: 2024-10-16
Publication date: 2025-12-24
Anticipated expiration: 2044-10-17

Abstract

Es wird eine zirkular polarisierte Antenne (20) für ein Hörinstrument (1) beschrieben. Diese Antenne (20) weist eine Masseschicht (24) und eine zur Masseschicht (24) durch eine erste Dielektrikumschicht (26) getrennte Erregerschicht (28) auf, die mit einem durch die erste Dielektrikumschicht (26) und die Masseschicht (24) hindurch führenden Signalanschluss (40) gekoppelt ist. Des Weiteren weist die Antenne (20) eine Deckschicht (36) auf, die auf der der Masseschicht (24) abgewandten Seite der Erregerschicht (28) angeordnet und zu dieser von einer zweiten Dielektrikumschicht (34) getrennt ist, wobei die Deckschicht (36) an vier Stellen mit der Masseschicht (24) unter Zwischenschaltung jeweils einer Kapazität und/oder jeweils einer Induktivität verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine zirkular polarisierte Antenne. Ferner betrifft die Erfindung ein Hörinstrument mit einer solchen Antenne.
Hörinstrumente (oder auch: Hörvorrichtungen) dienen üblicherweise zur Ausgabe eines Tonsignals an das Gehör des Trägers dieses Hörinstruments. Die Ausgabe erfolgt dabei mittels eines Ausgabewandlers, meist auf akustischem Weg über Luftschall mittels eines Lautsprechers (auch als „Hörer“ oder „Receiver“ bezeichnet). Häufig kommen derartige Hörinstrumente dabei als sogenannte Hörhilfegeräte (auch kurz: Hörgeräte) zum Einsatz. Dazu umfassen die Hörinstrumente normalerweise einen akustischen Eingangswandler (insbesondere ein Mikrophon) und einen Signalprozessor, der dazu eingerichtet ist, das von dem Eingangswandler aus dem Umgebungsschall erzeugte Eingangssignal (auch: Mikrophonsignal) unter Anwendung mindestens eines üblicherweise nutzerspezifisch hinterlegten Signalverarbeitungsalgorithmus derart zu verarbeiten, dass eine Hörminderung des Trägers der Hörinstrument zumindest teilweise kompensiert wird. Insbesondere im Fall eines Hörhilfegeräts kann es sich bei dem Ausgabewandler neben einem Lautsprecher auch alternativ um einen sogenannten Knochenleitungshörer oder ein Cochlea-Implantat handeln, die zur mechanischen oder elektrischen Einkopplung des Tonsignals in das Gehör des Trägers eingerichtet sind. Daneben gibt es Hörinstrumente, die das Hörvermögen von normalhörenden Nutzern schützen oder verbessern, zum Beispiel in komplexen Hörsituationen ein verbessertes Sprachverständnis ermöglichen sollen. Solche Geräte werden auch als „Personal Sound Amplification Products“ (kurz: PSAP) bezeichnet. Unter den Begriff Hörinstrumente fallen zusätzlich insbesondere auch Geräte wie z.B. sogenannte Tinnitus-Masker, Headsets, Kopfhörer und dergleichen.
Typische Bauformen von Hörinstrumenten, insbesondere Hörgeräten, sind Hinter-dem-Ohr- („BTE“-) und In-dem-Ohr- („IdO“- oder „ITE“-) Hörinstrumente. Diese Bezeichnungen zielen auf die bestimmungsgemäße Trageposition ab. So weisen Hinter-dem-Ohr-Hörinstrumente ein (Haupt-) Gehäuse auf, das hinter der Ohrmuschel getragen wird. Hier kann in Modelle unterschieden werden, deren Lautsprecher in diesem Gehäuse angeordnet ist - die Schallausgabe an das Ohr erfolgt dabei üblicherweise mittels eines Schallschlauchs, der im Gehörgang getragen wird - sowie in Modelle, die einen externen Lautsprecher, der im Gehörgang platziert wird, aufweisen. In-dem-Ohr-Hörinstrumente weisen hingegen ein Gehäuse auf, das in der Ohrmuschel oder sogar vollständig im Gehörgang getragen wird.
Hörinstrumente bieten außerdem die Möglichkeit, Einstellungen, im einfachsten Fall zumindest einen Lautstärkewert oder auch sogenannte Hörprogramme, zu wählen oder zu verändern. Neben der Bedienung über Schalter oder Tasten am Hörinstrument selbst, was aufgrund meist besonders kleiner Bauformen herausfordernd sein kann, ist eine Bedienung über eine Art Fernbedienung deutlich komfortabler. Da eine kabelgebundene Fernbedienung auffällig oder auch wegen eines verschlungenen Verbindungskabels entnervend sein kann, ist eine Funkverbindung zwischen Fernbedienung und Hörvorrichtung signifikant nutzerfreundlicher. Insbesondere die Nutzung eines Smartphones mit einer entsprechenden, installierten Applikation als Fernbedienung ist dabei interessant. Hierfür, aber auch für Einkopplungen von externen Audiosignalen (bspw. TV-Audio), ist die Funktechnik auf Basis des Bluetooth-Standards („Bluetooth“ ist eine eingetragene Marke) interessant. Aufgrund von minimalen Antennen-Abmessungen gilt es hier, die Miniaturisierung von Hörinstrumenten, insbesondere von im Ohr zu tragenden Hörinstrumenten, und die erforderlichen Antennen-Abmessungen zu vereinen.
CN 1 15 332 805 A beschreibt eine breitbandige zirkular polarisierte Antenne für die biomedizinische Telemetrie. Die Antenne umfasst ein erstes Substrat und ein zweites Substrat, die sich in ihrer Dicke unterscheiden, einen zwischen den beiden Substraten angeordneten Hauptstrahlungsfleck, einen auf der Unterseite des zweiten Substrats angeordneten Metallboden, einen unteren 50-Ohm-Koaxialstecker und einen auf der Oberseite des ersten Substrats angeordneten parasitären Fleck. Der Hauptstrahlungspatch besteht aus einem quadratischen Ring, fünf kleinen quadratischen Patches, vier Metallstreifen, die entlang diagonaler Linien senkrecht zueinander stehen, und einem Paar symmetrischer Spaltrisse. Der parasitäre Patch ist zentral rotationssymmetrisch und besteht aus vier Gruppen von L-förmigen Zweigen und einem einzelnen Zweig; dadurch lassen sich mehrere vorteilhafte Effekte erzielen: Die Kompaktheit der Antenne kann durch Anpassen der Größe des Spalts verbessert werden, und die Antenne weist eine potenzielle zirkulare Polarisationscharakteristik auf; durch Einführen des parasitären Patches lassen sich zirkulare Polarisation und Impedanzanpassung in einem großen Bandbreitenbereich realisieren, ohne dass die flache Bauweise der Antenne beeinträchtigt wird.
WO 2024 / 064 159 A1 beschreibt eine Antenne mit einem einzigen Speisepunkt und gestapelten Antennenelementen mit zirkularer Polarisation, die Folgendes umfasst: einen einzigen Speisepunkt; ein erstes Antennenelement, das mit dem einzigen Speisepunkt gekoppelt ist; ein zweites Antennenelement, das mit dem ersten Antennenelement gekoppelt ist; und ein erstes Dielektrikum, das zwischen dem ersten Antennenelement und dem zweiten Antennenelement angeordnet ist, wobei das erste Antennenelement relativ zum zweiten Antennenelement gedreht ist, um eine Phasendifferenz aufgrund des ersten Dielektrikums auszugleichen, sodass die erste und die zweite elektromagnetische Welle kohärent kombiniert werden.
Der Erfindung liegt mithin die Aufgabe zugrunde, eine besonders kleine Antenne für die Anwendung in einem Hörinstrument anzugeben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Antenne mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Ferner wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch ein Hörinstrument mit den Merkmalen des Anspruchs 13. Vorteilhafte und teils für sich erfinderische Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung dargelegt.
Die erfindungsgemäße Antenne ist als zirkular polarisierte Antenne ausgelegt und zum Einsatz in einem Hörinstrument eingerichtet und vorgesehen. Die zirkular polarisierte Antenne (nachfolgend kurz als „Antenne“ bezeichnet) weist dabei eine Masseschicht und eine zur Masseschicht durch eine erste Dielektrikumschicht getrennte Erregerschicht auf. Die Erregerschicht ist mit einem Signalanschluss gekoppelt, der durch die erste Dielektrikumschicht und die Masseschicht hindurch führt. Die Antenne weist außerdem eine Deckschicht auf, die auf der der Masseschicht abgewandten Seite der Erregerschicht angeordnet und zu dieser von einer zweiten Dielektrikumschicht getrennt ist. Die Deckschicht ist dabei an vier Stellen mit der Masseschicht unter Zwischenschaltung jeweils einer Kapazität (auch: „Anschlusskapazität“) und/oder jeweils einer Induktivität (auch: „Anschlussinduktivität“) verbunden.
Die Masseschicht, die Erregerschicht und die Deckschicht stellen hierbei insbesondere jeweils einen Körper, insbesondere einen folienartigen, d. h. im Vergleich zur Dicke eine signifikant (bspw. um wenigstens das 10-Fache) größere flächige Erstreckung (bspw. Durchmesser oder Länge, Breite) aufweisenden, Körper dar. Somit können diese Schichten alternativ auch als (insbesondere folienartiger) Massekörper, Erregerkörper und Deckkörper bezeichnet werden. Auch die jeweilige Dielektrikumschicht ist durch einen Körper, insbesondere aus einem dielektrischen Material oder Materialverbund, gebildet. Dessen Dicke ist dabei aber vorzugsweise jeweils größer als die der Masseschicht, der Erregerschicht und der Deckschicht. Insbesondere sind die Dicken aller Schichten derart bemessen, dass die gesamte Dicke der Antenne kleiner ist als ein Viertel einer effektiven Wellenlänge der Antenne: $D_{g} < \frac{λ_{e f f}}{4}$
Dabei ist die effektive Wellenlänge $λ_{e f f} = \frac{λ_{0}}{\sqrt{\in_{r}}}$
wobei ε_r die dielektrische Konstante der Dielektrikumschichten ist. λ₀ ist dabei die Freiraum-Wellenlänge, die bei einer üblichen Frequenz von 2,45 GHz (Wellenlänge des Bluetooth-Funkstandards) etwa 12 cm beträgt.
Die Masseschicht ist zweckmäßigerweise im bestimmungsgemäßen Einsatzzustand der Antenne mit einem Massepotential insbesondere des Hörinstruments verbunden (gekoppelt).
Die erfindungsgemäße Anordnung der Masseschicht, der Erregerschicht und der Deckschicht ermöglichen eine kompakte Gestaltung der Antenne, insbesondere in Bezug auf deren Außenabmessungen. Dies ist in Bezug auf deren Anwendung in mobilen Geräten, insbesondere in einem Hörinstrument, besonders vorteilhaft. Die Zwischenschaltung der jeweiligen Kapazität (vorzugsweise in Form eines Kondensators, auch „Anschlusskondensator“) bzw. Induktivität (vorzugsweise in Form einer Spule, auch „Anschlussspule“) zwischen die vier Kontaktierungen der Deckschicht zur Masseschicht bewirkt dabei die zirkulare Polarisation der Antenne. Dies ist ebenfalls für mobile Anwendungen von Vorteil, wenn die Ausrichtung (im Sinne der Polarisation) einer Sende- zu einer Empfangsantenne nicht festgelegt oder nicht festlegbar ist. Denn eine zirkular polarisierte Antenne ist bei einer Kopplung mit einer ebenfalls zirkular polarisierten Antenne unempfindlich und in Bezug auf eine linear polarisierte Antenne zumindest vergleichsweise unempfindlich gegenüber deren Ausrichtung der Polarisationsrichtung. Linear polarisierte Antennen weisen hingegen eine besonders hohe Dämpfung gegenüber linear polarisierten Signalen auf, deren Polarisationsrichtung nicht der eigenen entspricht, insbesondere senkrecht zu dieser steht.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung ist an jeder Stelle zur Kontaktierung der Deckschicht mit der Masseschicht (auch kurz: Kontaktstelle der Deckschicht) eine Massevia (d. h. eine Durchkontaktierung zur Masseschicht) durch die erste und die zweite Dielektrikumschicht geführt. Die Antenne kann so als integriertes Bauelement ausgeführt werden und außenliegende Kontaktierungen in Form von (Draht-) Leitungen (z. B. Kabeln oder dergleichen) können entfallen.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung sind die vier Kontaktstellen der Deckschicht (und damit auch insbesondere die vier Massevias) in Bezug auf ein Zentrum (insbesondere den geometrischen Schwerpunkt) der Deckschicht um jeweils 90 Grad zur jeweils benachbarten Kontaktstelle versetzt angeordnet. Anders ausgedrückt liegen die Massevias jeweils auf vom Zentrum der Deckschicht ausgehenden Radialstrahlen, die zueinander um 90 Grad verschwenkt sind, bspw. bezogen auf eine analoge Uhr also auf 12 Uhr, auf 15 Uhr, auf 18 Uhr und auf 21 Uhr liegen.
Insbesondere sind die Kontaktstellen auch randseitig zu der Deckschicht angeordnet. Als „randseitig“ wird hierbei vorzugsweise verstanden, dass die jeweilige Kontaktstelle zumindest innerhalb eines die Deckschicht umlaufenden Randstreifens mit einer Breite von maximal einem Drittel des lokalen Abstands (d. h. an der Stelle der Kontaktstelle) der Außenkante der Deckschicht zum Zentrum der Deckschicht angeordnet ist. Zweckmäßigerweise sind die Kontaktstellen auch gleichartig ausgebildet, so dass die Struktur der Antenne (dreh-) symmetrisch ist. Insbesondere ist dabei zumindest eine 180-Grad-Dreh-Symmetrie, optional auch eine 90-Grad-Dreh-Symmetrie gebildet.
In fertigungstechnisch zweckmäßiger Ausführung weist die Deckschicht im Bereich einer jeden Kontaktstelle eine randseitige Aussparung, bspw. in Form eines Einschnitts, auf, innerhalb derer die Massevia in der Ebene der Deckschicht mit letzterer kontaktiert, bspw. verlötet, ist. Vorzugsweise endet die jeweilige Massevia an der Kontaktstelle.
Bevorzugt sind die Erregerschicht und die Deckschicht außerdem als runde Scheiben ausgebildet. Durch eine runde Form lässt sich die Antenne besonders gut in das Hörinstrument integrieren. Grundsätzlich kann die Erregerschicht und die Deckschicht aber auch als Vieleck, bspw. als Sech-, Acht- oder Mehrfacheck ausgebildet sein.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung ist die Erregerschicht im Durchmesser - oder für den Fall einer unrunden Form in deren äußeren Flächenabmessungen - kleiner als die Deckschicht ausgebildet. Weiter vorzugsweise entsprechen die Durchmesser bzw. äußeren Flächenabmessungen der Deckschicht (ausgenommen die gegebenenfalls vorhandenen Aussparungen an den Kontaktstellen) und der beiden Dielektrikumschichten einander.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung zu dieser im Durchmesser (Flächenabmessungen) verkleinerten Erregerschicht, sind auf der Ebene der Erregerschicht vier durch jeweils ein Ringsegment gebildete Massefahnen ausgebildet, die mit der Masseschicht kontaktiert sind. Insbesondere weisen diese Ringsegmente eine Breite von bis zu der Hälfte, vorzugweise von etwa einem Drittel oder auch nur einem Viertel, des vorstehend beschriebenen lokalen Kantenabstands der Deckschicht zu deren Zentrum auf. Diese Ringsegmente sind dabei galvanisch von der Erregerschicht getrennt, bspw. mittels der ersten und/oder der zweiten Dielektrikumschicht. Jede dieser Massefahnen bildet dabei vorteilhafterweise einen Hilfskondensator (mit einer entsprechenden Kapazität), der parallel zu der Kapazität (insbesondere dem Kondensator) an der Deckschicht geschaltet ist. Dies ist für die zirkulare Polarisation der Antenne von Vorteil. Es hat sich nämlich herausgestellt, dass unterschiedliche Anschlusskapazitäten für die Ausbildung der zirkularen Polarisation günstig sind. Um zu vermeiden, unterschiedliche Anschlusskondensatoren (d. h. mit unterschiedlicher Anschlusskapazität) einsetzen zu müssen, weisen zweckmäßigerweise die Massefahnen zumindest paarweise unterschiedliche Längen in Umfangsrichtung auf. Vorzugsweise sind dabei jeweils die über das Zentrum (Schwerpunkt) der Erregerschicht gegenüberliegende Massefahnen gleich lang und die beiden anderen mit einer davon abweichenden Länge, bspw. um bis zu 1 mm, vorzugsweise um etwa 0,5 mm, länger oder kürzer, ausgebildet. Um eine jedoch elliptische oder sogar lineare Polarisation zu vermeiden, sollte der Längenunterschied zwischen den Massefahnen diese Maße nicht überschreiten. Dies ermöglicht, als Anschlusskondensatoren Standard-Bauteile zu verwenden. Gegebenenfalls erforderliche Unterschiede können dagegen vergleichsweise einfach mittels der Massefahnen realisiert werden.
Zweckmäßigerweise ist jede der Massefahnen mit jeweils einer der vier Massevias (und somit mit der Masseschicht) kontaktiert. Eine zusätzliche Kontaktierung der Massefahnen mit der Masseschicht ist somit nicht erforderlich, was der kompakten Bauweise der Antenne zuträglich ist.
Gemäß einer zweckmäßigen Ausführung ist der Signalanschluss für die Erregerschicht durch eine Durchkontaktierung (im Folgenden als „Signalvia“ bezeichnet) gebildet. Diese Signalvia durchdringt wie vorstehend ausgeführt die erste Dielektrikumschicht und die Masseschicht. Vorzugsweise ist die Signalvia dabei von der Masseschicht galvanisch entkoppelt, d. h. elektrisch isoliert. Die Signalvia ist außerdem in einem Winkelbereich zwischen zwei (benachbarten) Massevias, insbesondere auf einer Winkelhalbierenden zwischen zwei Massevias (also vorzugsweise um +/- 45 Grad zu diesen beiden Massevias verschwenkt), angeordnet.
Der Signalanschluss, insbesondere die Signalvia, ist vorzugsweise außerdem randseitig (vgl. vorstehende Definition) zur Erregerschicht angeordnet und randseitig an diese angebunden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung sind die erste und die zweite Dielektrikumschicht - insbesondere im Bereich einer Abstandsfläche zwischen den Massefahnen und der Erregerschicht hindurch - verbunden.
Vorzugsweise sind die erste und die zweite Dielektrikumschicht aus einem Material mit einer relativen Permittivität zwischen 5 und 15, insbesondere zwischen 8 und 12, vorzugsweise von genau oder etwa (d. h. +/- 1) 10, gebildet. Beispielsweise kommt als solches Material ein Epoxidharz oder ein vergleichbarer Kunststoff oder eine Keramik zum Einsatz.
Zweckmäßigerweise sind die Masseschicht, die Erregerschicht, die Massefahnen und/oder die Deckschicht aus elektrisch leitfähigem Material, insbesondere einem Metall, vorzugsweise Kupfer, gebildet.
Vorzugsweise stellen (im Fall einer runden Deckschicht) die oder (im Fall einer polygonalen Deckschicht) die jeweilige Außenkante auch einen Außenrand der gesamten Antenne dar. Insbesondere sind die erste und die zweite Dielektrikumschicht ebenfalls mit dem gleichen Außendurchmesser oder den gleichen Außenabmessungen ausgebildet wie die Dielektrikumschicht.
Wie vorstehend bereits ausgeführt ermöglicht die Erfindung eine besonders kompakte zirkular polarisierte Antenne. Insbesondere liegt - im Fall der runden Deckschicht - ein größter (Außen-) Durchmesser (oder im Fall einer unrunden, insbesondere polygonalen Deckschicht eine größte Außenabmessung) der Deckschicht und somit vorzugsweise auch der Antenne bei weniger oder gleich dem 0,1-Fachen, insbesondere weniger oder gleich dem 0,08-Fachen, vorzugsweise bei dem 0,06-Fachen, der Wellenlänge einer für einen Sende- und Empfangsbetrieb der Antenne gewählten Frequenz. Im Fall der Frequenz des Bluetooth-Standards von etwa 2,4-2,5 GHz entspricht das 0,06-Fache etwa 0,75 cm. D. h. die Erfindung ermöglicht eine Antenne mit einem Durchmesser von weniger als 0,8 cm für den häufig angewendeten Bluetooth-Standard.
Das erfindungsgemäße Hörinstrument weist, insbesondere neben wenigstens einem Mikrophon, einem Signalprozessor und einem Lautsprecher, die vorstehend beschriebene Antenne auf. Vorzugsweise ist das Hörinstrument als in dem Ohr zu tragendes Hörinstrument ausgebildet. Insbesondere bildet das Hörinstrument ein Hörhilfegerät.
Die Konjunktion „und/oder“ ist hier und im Folgenden insbesondere derart zu verstehen, dass die mittels dieser Konjunktion verknüpften Merkmale sowohl gemeinsam als auch als Alternativen zueinander ausgebildet sein können.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

1 in einer Perspektivdarstellung schematisch ein Hörinstrument,
2 in einer weiteren Perspektivdarstellung von einer Oberseite her schematisch eine zirkular polarisierte Antenne des Hörinstruments,
3 in einer wiederum weiteren teildurchsichtigen Perspektivdarstellung von einer Unterseite her schematisch die Antenne,
4, 5 in Ansicht gemäß 2 schematisch die Antenne mit Fokus jeweils auf eine Erregerschicht und eine Masseschicht, und
6 in einer schematischen Darstellung elektronische Komponenten des Hörinstruments in einer Vormontagebaugruppe.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren stets mit gleichen Bezugszeichen versehen.
In 1 ist ein Hörinstrument 1 dargestellt, das ein im Ohr zu tragendes Hörhilfegerät bildet. Das Hörinstrument 1 weist eine Faceplate 2 und ein an den Gehörgang des Ohrs angepasstes Ohrstück 4 auf, die gemeinsam einen Gehäuseinnenraum umschließen, in dem elektronische Komponenten des Hörinstruments 1 angeordnet sind. Die elektronischen Komponenten sind zumindest durch ein Mikrophon 6, einen Signalprozessor 8 und einen Lautsprecher 10 gebildet (s. 6). Des Weiteren umfassen die elektronischen Komponenten eine Batterie 12, die als wiederaufladbare Batterie ausgebildet ist, und einen der Batterie 12 zugeordneten Batteriecontroller 14, der dazu eingerichtet ist, eine Energiebereitstellung an die anderen elektronischen Komponenten sowie Ladevorgänge zu steuern. Außerdem umfassen die elektronischen Komponenten eine Antenne 20, die zur Kommunikation mit einem Mobilgerät eingerichtet und vorgesehen ist. Die Antenne 20, der Batteriecontroller 14, das Mikrophon 6 und der Signalprozessor sind auf einer gefalteten Leiterplatte 22 angeordnet. Die Batterie 12 und der Lautsprecher 10 sind über Kabel angebunden. Dadurch wird eine Vormontagebaugruppe gebildet, die in 6 dargestellt ist.
In den 2 bis 5 ist die Antenne 20 im Detail näher erläutert. Die Antenne 20 ist radial polarisiert und besonders kompakt gebaut. Die Antenne 20 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel kreiszylindrisch ausgebildet.
Die Antenne 20 weist eine (in 3 sichtbare) unterseitige Masseschicht 24 auf, die im bestimmungsgemäßen Einsatzzustand (s. 6) mit Massepotential verbunden ist. Auf der Masseschicht 24 ist eine erste Dielektrikumschicht 26 angeordnet. Masseschicht 24 und Dielektrikumschicht 26 sind dabei als runde Scheiben mit dem Durchmesser des Kreiszylinders der Antenne 20 ausgebildet. Der Durchmesser der Antenne 20 beträgt im vorliegenden Ausführungsbeispiel 6 mm, kann aber bspw. im Bereich von 4 bis 8 mm liegen. Auf dieser Dielektrikumschicht 26 ist stirnseitig - gegenüberliegend zur Masseschicht 24 - eine Erregerschicht 28 in Form einer runden Scheibe angeordnet. Die Erregerschicht 28 ist dabei koaxial zu der kreiszylindrischen Form der Antenne 20 ausgerichtet. Die Erregerschicht 28 weist allerdings einen kleineren Durchmesser als der Kreiszylinder der Antenne 20 auf. Radial außerhalb der Erregerschicht 28 ist ein Ring aus vier Ringsegmenten 30 angeordnet, die jeweils etwa einen Viertelkreis abdecken. Die radiale Breite der Ringsegmente 30 beträgt etwa ein Viertel bis ein Drittel des Radius des Kreiszylinders. Jedes der Ringsegmente 30 bildet eine Massefahne 32. Insbesondere sind je zwei über ein Zentrum der Erregerschicht 28 (d. h. deren Achse) gegenüberliegende Massefahnen 32 gleich lang und die anderen beiden um 0,5 mm kürzer ausgebildet.
Auf der Erregerschicht 28 und den - in der gleichen Ebene wie die Erregerschicht 28 angeordneten - Massefahnen 32 ist eine zweite Dielektrikumschicht 34 angeordnet, die wiederum den gleichen Durchmesser wie der Kreiszylinder aufweist. Stirnseitig auf der zweiten Dielektrikumschicht 34 (und damit getrennt von der Erregerschicht 28) ist eine Deckschicht 36 angeordnet, die ebenfalls eine Kreisscheibe bildet.
Die Erregerschicht 28 ist mit einem Signalanschluss 40 gekoppelt, der im bestimmungsgemäßen Einsatzzustand mit einer Signalleitung und somit mittelbar mit einem Signalein- und -ausgang des Hörinstruments 1 gekoppelt ist. Der Signalanschluss 40 ist durch eine Durchkontaktierung, hier als Signalvia 42 bezeichnet, gebildet. Die Signalvia 42 durchdringt die Masseschicht 24 (ist aber zu dieser galvanisch getrennt) und die erste Dielektrikumschicht 26 und ist randseitig zu der Erregerschicht 28 angeordnet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel liegt ein Durchmesser der Signalvia 42 innerhalb, aber an einer Außenkante der Erregerschicht 28.
Die Deckschicht 36 ist mit der Masseschicht 24 an vier Kontaktstellen 44 verbunden (s. 2). An jeder Kontaktstelle 44 weist die Deckschicht 36 eine randseitige Aussparung, konkret einen rechteckförmigen Einschnitt 46, auf, innerhalb dessen eine Durchkontaktierung („Massevia 48“) die erste und die zweite Dielektrikumschicht 26 und 34 radial außerhalb der Erregerschicht 28 durchdringen. Der Einschnitt 46 erstreckt sich dabei um maximal ein Drittel des Radius der Deckschicht 36 nach innen. Bodenseitig sind die Massevias 48 mit der Masseschicht 24 kontaktiert. Die Massevias 48 sind dabei - bezogen auf ein Zentrum der Antenne 20 und damit der Deckschicht 36 - um jeweils 90 Grad zueinander versetzt. Die Signalvia 42 liegt dabei auf einer Winkelhalbierenden zwischen zwei Massevias 48.
Die Massefahnen 32 sind derart in Umfangsrichtung voneinander beabstandet und angeordnet, dass die Massevias 48 zwischen zwei Massefahnen 32 hindurchgeführt sind. Allerdings ist jeweils eine der Massefahnen 32 mit jeweils einer der Massevias 48 und somit mit der Masseschicht 24 kontaktiert (vgl. 5).
Die Deckschicht 36 ist mit den an den Kontaktstellen 44 auf der Stirnseite der zweiten Deckschicht 36 endenden Massevias 48 unter Zwischenschaltung jeweils eines Kondensators 50 (der eine Kapazität aufweist) gekoppelt. Hierdurch wird die zirkular polarisierte Charakteristik der Antenne 20 hervorgerufen. Die Massefahnen 32 bilden jeweils einen Hilfskondensator, der parallel zu dem jeweiligen Kondensator 50 geschaltet ist. Aufgrund der paarweise unterschiedlichen Längen der Massefahnen 32 weisen die Hilfskondensatoren zumindest paarweise unterschiedliche Kapazitäten auf, die die zirkular polarisierte Charakteristik der Antenne 20 unterschützen.
Die Masseschicht 24, die Massefahnen 32, die Erregerschicht 28 und die Deckschicht 36 sind jeweils durch eine Kupferfolie oder Kupferbeschichtung gebildet. Die erste und die zweite Dielektrikumschicht 26 und 34 sind aus einem Material mit relativer Permittivität von 10 +/-1, bspw. durch einen Kunststoff, bspw. ein Epoxidharz, gebildet.
Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass die Masseschicht 24 als Teil der Leiterplatte 22 ausgebildet ist und die Antenne 20 somit zumindest teilweise in die Leiterplatte 22 integriert ist.
Der Gegenstand der Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können weitere Ausführungsformen der Erfindung von dem Fachmann aus der vorstehenden Beschreibung abgeleitet werden.
Bezugszeichenliste

1: Hörinstrument
2: Faceplate
4: Ohrstück
6: Mikrophon
8: Signalprozessor
10: Lautsprecher
12: Batterie
14: Batteriecontroller
20: Antenne
22: Leiterplatte
24: Masseschicht
26: Dielektrikumschicht
28: Erregerschicht
30: Ringsegment
32: Massefahne
34: Dielektrikumschicht
36: Deckschicht
40: Signalanschluss
42: Signalvia
44: Kontaktstelle
46: Einschnitt
48: Massevia
50: Kondensator

Claims

Zirkular polarisierte Antenne (20) für ein Hörinstrument (1), aufweisend - eine Masseschicht (24), - eine zur Masseschicht (24) durch eine erste Dielektrikumschicht (26) getrennte Erregerschicht (28), die mit einem durch die erste Dielektrikumschicht (26) und die Masseschicht (24) hindurch führenden Signalanschluss (40) gekoppelt ist, und - eine Deckschicht (36), die auf der der Masseschicht (24) abgewandten Seite der Erregerschicht (28) angeordnet und zu dieser von einer zweiten Dielektrikumschicht (34) getrennt ist, wobei die Deckschicht (36) an vier Stellen mit der Masseschicht (24) unter Zwischenschaltung jeweils einer Kapazität und/oder jeweils einer Induktivität verbunden ist.
Zirkular polarisierte Antenne (20) nach Anspruch 1, wobei an jeder Stelle zur Kontaktierung der Deckschicht (36) mit der Masseschicht (24) eine Massevia (48) durch die erste und die zweite Dielektrikumschicht (26) geführt ist.
Zirkular polarisierte Antenne (20) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die vier Stellen zur Kontaktierung der Deckschicht (36) mit der Masseschicht (24) in Bezug auf ein Zentrum der Deckschicht (36) um jeweils 90 Grad zur jeweils benachbarten Stelle versetzt angeordnet sind.
Zirkular polarisierte Antenne (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Erregerschicht (28) und die Deckschicht (36) als runde Scheiben ausgebildet sind.
Zirkular polarisierte Antenne (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Erregerschicht (28) im Durchmesser kleiner als die Deckschicht (36) ausgebildet ist und wobei auf der Ebene der Erregerschicht (28) vier durch jeweils ein Ringsegment (30) gebildete Massefahnen (32) ausgebildet sind, die mit der Masseschicht (24) kontaktiert sind.
Zirkular polarisierte Antenne (20) nach Anspruch 5, wobei jede Massefahne (32) mit jeweils einer der vier Massevias (48) kontaktiert ist.
Zirkular polarisierte Antenne (20) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei der Signalanschluss (40) für die Erregerschicht (28) durch eine Signalvia (42) gebildet ist, die in einem Winkelbereich zwischen zwei Massevias (48), insbesondere auf einer Winkelhalbierenden, angeordnet ist.
Zirkular polarisierte Antenne (20) nach Anspruch 7, wobei die Signalvia (42) randseitig zur Erregerschicht (28) angeordnet ist.
Zirkular polarisierte Antenne (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die erste und die zweite Dielektrikumschicht (26, 34) verbunden sind.
Zirkular polarisierte Antenne (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die erste und die zweite Dielektrikumschicht (26, 34) aus einem Material mit einer relativen Permittivität zwischen 5 und 15, insbesondere zwischen 8 und 12, vorzugsweise von 10, gebildet sind.
Zirkular polarisierte Antenne (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Masseschicht (24), die Erregerschicht (28) und/oder die Deckschicht (36) aus elektrisch leitfähigem Material, insbesondere einem Metall, vorzugsweise Kupfer, gebildet sind.
Zirkular polarisierte Antenne (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei ein größter Durchmesser der Deckschicht (36) kleiner oder gleich dem 0,1-Fachen, insbesondere dem 0,08-Fachen, der Wellenlänge einer für einen Sende- und Empfangsbetrieb der Antenne (20) gewählten Frequenz ist.
Hörinstrument (1), insbesondere im Ohr zu tragendes Hörinstrument, aufweisend eine zirkular polarisierte Antenne (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 12.