專利名稱：具有改進助聽兼容性的時間雙工無線電話的制作方法
技術領域：
本發明一般而言涉及一種降低無線電話與助聽器之間磁耦合的時間雙工無線電話。
時間雙工無線電話在全世界得到采用，應用于蜂窩系統中，譬如像歐洲的GSM系統，美國的IS54系統和日本的PDC系統，時間雙工無線電話是間歇性地用發射機發送語言和用接收機接收語言的無線電話，發射機在重復性的幀周期的短時隙期間工作，發送語言到基站，而接收機在不同的短時隙內工作，從基站接收語言。時間雙工無線電話的優點是不需要同時發送與接收，使成本降低與電池壽命延長。
時間雙工無線電話的一個問題是發射機比接收機從電池消耗更多的電流。這使得從電池吸取電流呈周期性，按幀重覆速率進行。這種周期性的電流產生交變發送的磁場，這可能引起與某些類型助聽器的磁耦合。這種在無線電話與某些助聽器之間可能產生的磁耦合可在助聽器中產生噪聲或交流聲，使無線電話的使用不太理想。
需要一種無線電話，它將降低磁耦合及當帶有助聽器的人使用無線電話時在某些助聽器中產生的交流聲。不相關的技術領域已經談到了磁耦合及已被稱為“交流聲抵銷”的降低磁耦合的技術。例如，在由AC供電的某些類型的老式無線電機中，供電頻率一倍或兩倍的交流聲可能來源于許多方面。
一種特定的交流聲來源是使用電磁鐵而不是永磁鐵的擴音機，電磁鐵的線圈有雙重目的并且也作為主電源整流器的平滑電感。為了從電源中除去電源波紋，擴音機的電磁鐵產生了波紋頻率的AC場，感應出交流聲分量進入擴音機銜鐵線圈。為了將它除去，一種已知的實用方法是提供一個輔助繞組圈繞電磁鐵的線圈，藕助于變壓器的作用獲得波紋信號的采樣。然后將此采樣反相串接到擴音機的銜鐵線圈中將交流聲抵消。該外加的繞組稱為“交流聲抵銷線圈，共功能是抵銷送到擴音機的內部電壓。
另一種可被稱為“交流聲抵銷“技術降低的交流聲的來源是當直熱式電子管聯接到AC燈絲電源時產生的。如果燈絲的一端接地，另一端聯接到AC燈絲電源，那末燈絲的部分，也就是陰極，將有相對于控制柵的線路頻率電壓，該線路頻率電壓產生線路頻率的陽極電流起伏，因而在擴音機中產生交流聲。一種避免的方法是采用一種中心抽頭的燈絲變壓器，燈絲的一端與另一端相比是由反相線路頻率分量供電的。如果電子管燈絲是對稱結構的，由此線路頻率的交流聲將被降低。這種方案有時可用一個可變電位器跨接在燈絲變壓器繞組兩端以便提供一個聯地的可變中心抽頭的辦法加以改進。這樣，此抽頭位置可調節用以改善抵銷作用，不僅是對燈絲感應交流聲而且也有別的線路頻率交流聲的來源。調節抽頭位置的過程稱為“抵銷交流聲”。
近來，對某些樂器放大器提供了適合的交流聲抵銷措施。電吉他通常是由長導線聯接到重型的高功率放大器以便給藝術家提供充分的表演機會。長的導線是一種潛在的交流聲感應源。在某些結構中，該放大器可包括一種裝置，引入可變數量的線路頻率或波紋或其諧波，以便抵銷交流聲，這可在不演奏音樂時人工啟動“交流聲抵銷”操作來實現。
另一種交流聲抵銷的類型是一種從涉及線路頻率的音頻系統中除去不需要的長時間項的重復組分的方法，從線路供電電壓過零產生觸發鐘，并與進入數字信號處理器(DSP)存貯器的音頻輸出的采樣同步。DSP從一個線路周期到下一個周期，積累同樣的采樣以便建立一種與線路頻率有關的干擾波形的圖象。其它的，需要的信號組分一般來說并不與線路頻率相關，就在這個過程中被平均掉了，所以得到的只是干擾波形，然后從音頻輸出中減去。如果，該過程成功地除去了所有的重復組分，抵消波形中止積累并產生收斂。
本發明的無線電話是為用助聽器的人設計的，該無線電話包括電池，無線電線路，和一個交流聲抵銷線圈，該無線電線路被聯到電池上，有一個將發送信號發送的發送模式和一個接收接收信號的接收模式，該無線電線路間歇性地在該發送模式與該接收模式之間換接。當該無線電線路在傳送發送信號時，無線電線路產生一種傳送磁場。聯到無線電線路中的交流聲抵銷線圈，產生與傳送磁場成正比并與傳送磁場反相的抵銷磁場。抵銷磁場至少部分地抵銷傳送磁場并降低在無線電話和與無線電話一同使用的助聽器之間的磁耦合。
因而，本發明的一個目的是提供一種時間雙工無線電話，在使用無線電話期間，能減少助聽器中的交流聲。
本發明的另一個目的是提供一種交流聲抵銷線圈，用于產生一種抵銷磁場，與無線電話工作期間由無線電線路產生的磁場成正比。


圖1是最佳實施方案無線電話的簡化方框圖。
圖2是該最佳實施方案的無線電話的側視草圖，描繪出無線電話中部件的實際位置。
圖3a示出了依據該最佳實施方案聯接在功率放大器與電池之間的交流聲抵銷線圈的電氣草圖。
圖3b是依據該最佳實施方案示出了聯接在功率放大器與電池之間的交流聲抵銷線圈的等效電路圖。
圖4是另一種實施方案的無線電話的簡化方框圖。
參照附圖，示出了一種依據本發明的時間雙工無線電話，并用數字10表示。在最佳實施方案中，無線電話10是工作在TDMA蜂窩系統中的類型的電話，譬如像歐洲的GSM系統，美國的IS54系統和日本的PDC系統。無線電話10是時間雙工電話，從基站接收信號并發送信號到基站是以通常的方式在不同的時隙期間進行的。本發明指向于時間雙工無線電話10，適用于降低在無線電話10和助聽器或其它放在靠近無線電話10的電子設備之間的磁耦合。本發明可應用于任何發送與接收在不同時間的時間雙工無線電話。因此，本發明的時間雙工無線電話10可應用在各種時分多址(TDMA)與碼分多址蜂窩系統中。
正如圖1所示，無線電話10一般包括無線電線路12，交流聲抵銷線圈14，電源或電池16，和各種電話部件如耳機18，話筒20，鍵盤22和顯示屏24，無線電線路12是一種通常的無線電線路，用于提供間歇性地接收和發送，這是通過包括控制電路的控制器28操縱發送/接收(T/R)開關26來實現的。T/R開關26交替地將天線32聯到接收機32，將無線電話10換接到接收模式以及將天線32聯到發射機34，將無線電話10換接到發送模式。
在無線電線路12中總的工作線路被示出，區分為間歇地工作的接收機32，間歇地工作的發射機34，以及或多或少是連續工作的控制器28。接收機32，發射機34和控制器28分別包括通常的接收機，發射機和控制線路。這種圖1所示的區分并不意味著任何特定的實際上的區分，而只是一種功能上的區分。然而，通常發射機34的發送電路消耗最高的由電池(16)吸取的間歇性電流，并被包含在物理上性質不同的部件或功率放大器(PA)芯片之中。PA芯片通常被直接聯接到電池16，以避免電壓降落或與任何開關或調節器電路有聯系的損失，發射機32設計成通常方式，當T/R開關26被換接到將天線30聯接到接收機線路32時，發射機就不工作，這是通過除去偏置信號或射頻驅動信號來實現的。由此，發射機中止消耗電流，雖然它仍然聯接到電池16上。
發射機34，接收機32，和控制器28通過電源線36聯到電池16。電源線36是由印刷電路板內的印制線形成的，從電池16的正引線16a聯到無線電線路12。電池電流支路36示于圖1中，包括接收機支路36a，控制器支路36b，和發射機支路36c。低電流從接收機支路36a流到接收機32，通過控制器支路36b流到控制器28。這些低電流，典型情況下并不感應可能引起與助聽器有問題的耦合的磁場。
高電流流過發射機34，發射機電流在由發射機支路36c和地支路36d形成的回路中從電池16流到發射機34。地支路36d從電池16的負端16b延伸到發射機34的地端34b。
發射機電流在回路中流動，在發送期間建立了一個發送磁場。回路的面積越大，在離無線電話10給定距離處的磁場將越強。發射機電流從電池16流到發射機34的實際的物理的途徑可能是相當復雜的，通常并不設計成任何特定的形式，在設計中可力圖減小圍繞PC板的發射機電流流過的電流回路的面積。但是，大的物理尺寸的電池可使電池場成為占支配地位。
在該最佳實施方案中，交流聲抵銷線圈14是聯到發射機支路36c中，旁路了一部分的發射機電流并產生抵銷磁場。交流聲抵銷線圈產生一種抵銷磁場，與發射機電流成正比，與發送磁場反相。正如以下要詳細討論的那樣，交流聲抵銷線圈14產生一種抵銷磁場，至少部分地抵銷傳送磁場，得以減少無線電話10與其它電子設備如助聽器之間的耦合。
參照圖2，無線電話10以簡圖示出，一種可取下的，可再充電的電池16貼在無線電話10的背側。耳機18聯到前側。電池16與耳機18電氣聯接到印刷電路板40。包括發射機34發送線路的發射機功率放大器42(PA)位于無線電話10的頂端，盡可能地靠近天線30以便使RP損失最小，電池端點16a與16b位于底端。因此，發射機電流必須通過一條在先前技術中在形狀方面極隨意的支路從無線電話10的一端到另一端。
交流聲抵銷支路14a將正電池端點16a從PC板40上靠近電池端點16a的一個點聯到靠近發射機功率放大器的PC板上的發送支路36C中的另一個點。交流聲抵銷支路14a聯接發送支路36C中的交流聲抵銷線圈14，使得在發射機34被開動時，部分發送電流將通過交流聲抵銷線圈14流動，交流聲抵銷線圈14放在無線電話中的位置將使交流聲抵銷線圈14鄰近助聽器，因為無線電話在使用期間是被握著靠近人耳。在優選實施方案中，交流聲抵銷線圈14是圍繞著耳機18，放在無線電話10的上前部。這將使交流聲抵銷線圈在靠近耳機18的位置上產生抵銷磁場，此處也正是無線電話被握著靠近人耳時助聽器將被安放的位置。因此，交流聲抵銷線圈14在無線電話10使用期間，助聽器將在被安放的地區中提供最大的耦合。
交流聲抵銷線圈14的大小，靈敏程度，方向及圈數，當然必須由實驗確定，采用一種特定的無線電話10設計，以便產生一種抵銷磁場，有效地抵銷發送磁場。交流聲抵銷線圈14并不需要如圖2所畫的那樣精確地定向或安放，圖中所畫的只是為了說明交流聲抵銷線圈14安放的原理，即一般來說，在無線電話10使用期間要靠近助聽器。
圖3a與3b示出了發送支路36c將電池16聯到功率放大器(PA)42的簡圖。發送支路36c為了在電池16與功率放大器42之間電流的流動可隨意地擴展，通過包括一些附加物，仔細考慮在印刷電路板40上的線條長度或者交流聲抵銷電阻44來實現。交流聲抵銷電阻44允許產生被選取的小的壓降，使得一部分的發送電流通過與發送支路36c并行的交流聲抵銷線圈流動，這正如圖3b的等效電路中所示，形成交流聲抵銷電阻的附加的線條長度可隨意地包括可斷通路的曲線，以便提供一種手段，用來調節通過交流聲抵銷線圈14旁路的發送電流的數量。
只旁路一部分發送電流并不意味著是本發明對這種模式的限制。確實，交流聲抵銷線圈14可旁路全部線路消耗的整個電池電流的一部分。為了旁路整個電池電流的一部分，交流聲抵銷電阻44位于電池支路的適當位置以便接收整個電池電流，并與交流聲抵銷線圈并聯。
然而，引入交流聲抵銷線圈14減少被輻射的交流聲磁場的發明并不限于如圖2及圖3a與3b所示的無源的實施方法，作為一種替代的方案，交流聲抵銷線圈14可這樣被提供，只需要很小的驅動電流產生抵銷場。低電流驅動可由一個晶體管開關提供，該開關由發送到T/R開關上的使能信號開動。例如，在一個PIN二極管開關的情況下，二極管電流本身可通過交流聲抵銷線圈流動，這樣一來，同樣的電流可雙重使用以提高效率。在需要調節的情況下，這樣的低電流是很便于調節的，但也需要按照與功率放大器42的電流消耗成比例地對它進行調節，以便達到抵銷的目的。這可采用D/A變換器來實現，將以數字方式預存的電流值變換成與所選的發送功率電平成比例的電流，或者可由用戶來調節，藉助于顯示屏24和鍵盤22以取得最好的工作狀態。
轉到圖4，示出了一種依據另一實施方案的無線電話10a，無線電話10a包括示于圖1,2,3a和3b的無線電話10的部件。然而，在無線電話10a中，交流聲抵銷線圈14被聯到電流驅動50，讓電流通過交流聲抵銷線圈14產生抵銷磁場。電流驅動50是可調節的，用以控制通過交流聲抵銷線圈14的電流，以及產生的相應的抵銷磁場。電流驅動最好是D/A變換器。D/A變換器包括預存的電流值，依據所選的預存的電流值產生所選的通過交流聲抵銷線圈14的電流。
控制器28通過向電流驅動50輸出控制信號來啟動并選擇在電流驅動50中的預存電流值。當發射機34通過采用，例如，發送使能信號被發送時，控制信號就啟動電流驅動50。在一種實施方案中，控制信號也代表預存的電流值，相應于發射機34的電流消耗。因此，控制電流使電流驅動50按與發射機34的電流消耗成比例地被調節。在另一種實施方案中，輸出到電流驅動50的預存電流值可由用戶選擇，采用鍵盤22，使無線電話10a的用戶可人工調節抵銷磁場。
本領域的技術人員將理解，可用其它特定的形式來實施本發明而不違背本發明的基本特性的精神。因此，現在被公開的實施方案應認為是全面的描述而不是局限性的。
權利要求
1．一種無線電話，包括a)電源；b)聯到電源的發射機裝置，用于間歇性地發射發送信號，其中在所述的發送信號傳送期間產生發送磁場；c)聯到電源的接收機裝置，用于在與所述的發射機裝置發射發送信號不同的時間上間歇性地接收接收信號；和d)交流聲抵銷裝置，用于在所述的發射機裝置發射發送信號時產生抵銷磁場，以便能至少部分地抵銷所述的發送磁場，并減少所述的無線電話與靠近的電子設備之間的磁耦合。
2．根據權利要求1的無線電話，還包括一個耳機，用于將所述的接收信號變換成相應的聲音信號，其中所述的交流聲抵銷裝置被安放在鄰近所述的耳機，以便在鄰近所述的耳機的地區中產生所述的抵銷磁場，這樣一來，在所述的無線電話與鄰近所述的耳機的電子設備之間的磁耦合被減少。
3．根據權利要求1的無線電話，其中所述的交流聲抵銷裝置產生與所述的發送磁場反相的所述的抵銷磁場。
4．根據權利要求1的無線電話，其中所述交流聲抵銷裝置包括一個交流聲抵銷線圈。
5．根據權利要求4的無線電話，包括電源路徑用于將電源電流從所述的電源傳送到所述的發射機裝置及接收機裝置，其中所述的交流聲抵銷線圈被聯到所述的電源路徑，在所述的發送信號發射期間旁路一部分所述的電源電流。
6．根據權利要求5的無線電話，其中電源路徑包括發射機路徑，用于將發射機電流從所述的電源傳送到所述的發射機裝置，其中所述的交流聲抵銷線圈被聯到所述的發射機路徑以便通過部分所述的發射機電流，其中通過所述交流聲抵銷線圈的部分的發射機電流與所述的發射機電流成正比，這樣一來，所述的抵銷磁場就與所述的發送磁場成正比。
7．根據權利要求5的無線電話，其中交流聲抵銷線圈并聯跨接在具有選擇電阻的所述的電源路徑長度上。
8．根據權利要求7的無線電話，其中在所述的電源路徑中所述的路徑長度的電阻是可調節的，以便調節通過交流聲抵銷線圈的所述的部分電源電流。
9．根據權利要求1的無線電話，還包括控制線路及T/R開關，用于間歇性地將所述的發射機與接收機聯到天線上。
10．根據權利要求1的無線電話，其中所述的交流聲抵銷裝置包括一個交流聲抵銷線圈和電流驅動器，用于讓電流通過所述的交流聲抵銷線圈，以便產生所述的抵銷磁場。
11．根據權利要求10的無線電話，其中所述的電流驅動器是可調節的，用以控制由所述的電流驅動器輸出的電流。
12．根據權利要求11的無線電話，其中所述的交流聲抵銷裝置包括用于調節所述的電流驅動器的裝置，使得從所述的電流驅動器輸出的電流與由所述的發射機裝置消耗的電流成比例。
13．根據權利要求11的無線電話，其中所述的電流驅動器可依據由所述的無線電話的鍵盤輸入進行調節。
14．一種無線電話包括a)電源；b)聯接到所述的電源的無線電線路，有一種發送模式，其中由發射機發射發送信號，有一種接收模式，其中由接收線路接收接收信號，所述的無線電線路間歇性地在所述的發送模式與接收模式之間換接，其中所述的無線電線路在所述的無線電線路正在發射發送信號時產生發送磁場；和c)聯到所述的無線電線路中的交流聲抵銷線圈，用于產生與發送磁場成正比的抵銷磁場，以便能至少部分地抵銷所述的發送磁場并減少在無線電話與鄰近的電子設備之間的磁耦合。
15．根據權利要求14的無線電話，還包括一個耳機，用于將所述的接收信號變換成相應的聲音信號，其中所述的交流聲抵銷線圈被放置在靠近耳機的地方，以便在靠近耳機的地區中產生所述的抵銷磁場，這樣，在所述的無線電話與鄰近耳機的電子設備之間的磁耦合被減少。
16．根據權利要求14的無線電話，其中所述的交流聲抵銷線圈產生與所述的發送磁場反相的所述的抵銷磁場。
17．根據權利要求14的無線電話，包括電源路徑，讓電源電流從所述的電源傳送到所述的發射機與接收機，其中所述的交流聲抵銷線圈被聯到所述的電源路徑，以便在發送信號發射期間旁路一部分所述的電源電流。
18．根據權利要求14的無線電話，其中電源路徑包括發射機路徑，用于讓發射機電流從所述的電源通到所述的發射機，其中所述的交流聲抵銷線圈被聯到所述的發射機路徑，以便通過一部分發射機電流，其中通過所述的交流聲抵銷線圈的部分發射機電流與發射機電流成正比，因而，所述的抵銷磁場與所述的發送磁場成正比。
19．根據權利要求17的無線電話，其中交流聲抵銷線圈被并聯跨接在具有選擇電阻的所述的電源路徑的長度上。
20．根據權利要求19的無線電話，其中在所述的電源路徑中所述路徑長度的電阻是可調節的，以便調節通過所述的交流聲抵銷線圈的部分電源電流。
21．根據權利要求14的無線電話，還包括將所述的交流聲抵銷線圈聯到所述的無線電線路的電流驅動器，所述的電流驅動器讓電流通過所述的交流聲抵銷線圈，以便產生所述的抵銷磁場。
22．根據權利要求21的無線電話，其中所述的電流驅動器是可調節的，用以控制由所述的電流驅動器輸出的電流。
23．根據權利要求22的無線電話，還包括調節所述的電流驅動器的裝置，以便讓從所述的電流驅動器輸出的電流與所述的發射機裝置消耗的電流成比例。
24．根據權利要求22的無線電話，其中所述的電流驅動器可依據從所述的無線電話的鍵盤輸入進行調節。
25．一種無線電話，包括a)電源；b)用于發送與接收的無線電線路，其中所述的無線電線路開動時，由所述的無線電線路產生第一磁場；和c)耦合到所述的無線電線路的交流聲抵銷線圈，用以產生第二磁場，至少部分地抵銷所述的第一磁場并減少在所述的無線電話與鄰近的電子設備之間的磁耦合。
26．根據權利要求25的無線電話，其中所述的交流聲抵銷線圈被耦合到所述的無線電線路中，使所述的第二磁場與由所述的無線電線路消耗的電流成正比。
27．根據權利要求25的無線電話，還包括一種發射機，用于發射發送信號并由發射機路徑聯到所述的電源，其中所述的交流聲抵銷線圈被聯到所述的發射機路徑，用以旁路來自所述的發射機路徑的電流，并產生所述的第二磁場。
28．根據權利要求25的無線電話，還包括電流驅動器，將所述的交流聲抵銷線圈聯到所述的無線電線路，所述的電流驅動器讓電流通過交流聲抵銷線圈，以便產生所述的抵銷磁場。
29．根據權利要求28的無線電話，其中所述的電流驅動器是可調節的，用以控制由所述的電流驅動器輸出的電流。
30．根據權利要求29的無線電話，其中還包括調節電流驅動器的裝置，使由電流驅動器輸出的電流與由所述的發射機裝置消耗的電流成正比。
31．根據權利要求29的無線電話，其中所述的電流驅動器可依據由所述的無線電話的鍵盤輸入進行調節。
全文摘要
一種時間雙工無線電話,用于減少在無線電話與助聽器之間的磁耦合,避免助聽器中交流聲拾取。該無線電話包括電池,無線電線路,和交流聲抵銷線圈。將該無線電線路連到電池,并具有一種發射發送信號的發送模式及一種接收接收信號的接收模式。無線電線路在發送模式與接收模式之間間歇性地換接。在無線電線路發射發送信號時,無線電線路產生一種傳送磁場。將交流聲抵銷線圈連到無線電線路中,以產生一種抵銷磁場,與傳送磁場成正比并與傳送磁場反相。抵銷磁場至少部分地抵銷傳送磁場并減少在無線電話與同無線電話一道使用的助聽器之間的磁耦合。
文檔編號H04B1/56GK1214163SQ97193093
公開日1999年4月14日 申請日期1997年1月24日 優先權日1996年1月25日
發明者P·登特 申請人:艾利森公司