CN100550515C - 耳机天线、用于该耳机天线的复合线圈和同轴电缆以及配备有该耳机天线的无线电设备 - Google Patents

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Abstract

一种耳机天线，其中一个平衡—不平衡转换器连接到该耳机天线的一侧，该耳机天线的另一侧具有经由加感线圈连接到耳机单元的音频/高频双功能信号线，并且无线设备连接到该平衡—不平衡转换器。为了将耳机和天线集成在一起，将所述加感线圈选择成对于基频具有低阻抗，而对于更高的频率则具有高阻抗。

Description

耳机天线、用于该耳机天线的复合线圈和同轴电缆以及配备有该耳机天线的无线电设备
技术领域
本发明涉及一种通常所说的耳机天线，其中耳机和无线设备连接在一起以用于再现音频(发出声音)，并且其线圈用作天线。特别地，本发明涉及一种耳机天线、用于该耳机天线的复合线圈和同轴电缆以及一种配备有该耳机天线的无线设备，其能够在一个较宽频段内获得高接收灵敏度，而不用执行灵敏度调节操作或者接收频率切换操作，同时其不受通过耳机来自人体的负面影响。
背景技术
作为用于接收高频率电波的无线设备的天线，使用耳机本身的天线、通过在无线设备外壳内排列导线而形成的天线以及其它种类的天线都已被使用。这些天线在获得足够的接收灵敏度方面一直有困难。因此，例如提出了在日本专利申请公开No.10-84209中所介绍的环形天线。这种类型的天线具有这样的结构：将一个环行天线连接到小型无线设备的颈圈(neck strap)，并且将一个电感元件与该环形天线并联，其中该电感元件的指向使得其孔径垂直面对人体表面。
然而，这些天线由于没有考虑到耳机，因此产生了这样的问题：连接到耳机信号线必须被单独提供。因此，例如提出了一种在日本专利申请公开No.6-22331中公开的耳机天线，其中连接到耳机的信号线与天线组装在一起，以便集成在头盔中。
例如在上述日本专利申请公开No.10-84209等中介绍的这种类型的天线首先带来了一个问题，即没有考虑到耳机的集成。
其次，其中将连接到耳机的音频信号线与天线集成在一起的耳机天线也产生了一个问题：由于耳机直接接触人体，人体会通过天线对无线设备施加严重的影响，并且接收稳定性也大打折扣。另外，天线的匹配部分和设备部分(例如调谐器)被安装在同一设备中这一实际情况也产生了又一个问题：这种耳机天线易受设备噪声的影响。
虽然这个问题在无线电广播设备中也有发生，但是这个趋势在接收电视广播电波的便携式液晶电视(电视接收机)中能更明显地观察到，其中所述电视广播电波的接收频率高于其广播电波。然而，实际情况是，还没有对这个问题采取有效的措施。
进一步来说，当要接收电视广播时，还存在另一个问题：对于电视广播频率的一个宽频带，很难在整个该宽频带上确保足够的接收灵敏度。
也就是说，所谓的便携式液晶电视(电视接收机)必须接收90-770MHz的非常宽频带的高频信号。特别地，在日本电视广播所用的高频波段的情况中，可用频率在VHF频段内包括90-108MHz(1-3频道)、170-220MHz(4-12频道)，并且可用频率在UHF频段内包括470-770MHz(13-62频道)。
在如此宽的频段内很难获得足够高的接收灵敏度，因此在一定频段上呈现低接收灵敏度是不可避免的。其原因是环形天线的环形长度决定了接收频段，对于这个频段之外的频率，环形天线的接收灵敏度下降。
由于这个原因，已努力尝试开发一种灵敏度调节装置。例如提供一种在其中可动地插入磁性物质的灵敏度调节组件，以用来根据接收频率调节该磁性物质的插入量。然而，依照这种灵敏度调节方法，有一个不便就是每次切换接收频率时都得执行灵敏度调节。
应该注意，对于计划在将来引入的数字地面广播(其只使用UHF频率作为其广播电波)，在用于数字地面电波的接收机的情况中，可以说其接收频段比用于模拟地面电波的接收机的接收频段更窄。然而，传统的耳机天线不适用于数字地面广播的接收机。如上所述，其原因就是没有采取有效的措施来消除由人体通过耳机和耳机天线施加到接收机上的由高频产生的负面影响。
本发明就是为了克服这些问题，其目的是提供一种耳机天线，其能够消除由人体通过耳机施加到接收机上的由高频产生的负面影响，而且其能够通过把天线部分和接收设备隔离开来消除设备的噪声影响、在不包括灵敏度调节操作的情况下确保对于一个宽频带所要求的接收灵敏度并且传输电视接收机的音频信号给耳机单元，本发明还提供了一种用于该耳机天线的复合线圈和同轴电缆以及配备有该耳机天线的无线设备。
发明内容
权利要求1所述的耳机天线具有一个将平衡模式转换为不平衡模式的平衡-不平衡转换器(balun)，以及具有与上述平衡-不平衡转换器的平衡模式侧的端子相连接的一对连接到左耳机单元的音频/高频双功能信号线和一对连接到右耳机单元的音频/高频双功能信号线。该耳机天线的特征在于，其被如下设置：上述两对音频/高频双功能信号线作为用于高频信号的接收天线，并且上述两对音频/高频双功能信号线作为向上述左、右耳机单元传输音频信号的音频信号传输装置。
因此，根据权利要求1所述的耳机天线，上述平衡-不平衡转换器执行从平衡模式到不平衡模式的阻抗转换，此外，使得上述两对音频/高频双功能信号线作为用于高频信号的接收天线和用于音频信号的音频信号传输装置。因此可以实现高频接收天线与耳机的集成。
权利要求3所述的无线设备的特征在于，其包括上述权利要求1所述的耳机天线和一个通过电缆与上述耳机天线的上述平衡-不平衡转换器的不平衡侧的端子相连接的接收设备。
因此，根据权利要求3所述的无线设备，由于使用了权利要求1所述的耳机天线，就可以享受到该耳机天线所提供的优点。
权利要求4所述的耳机天线的其特征在于，其具有用于将平衡模式转换为不平衡模式的平衡-不平衡转换器，具有连接到上述平衡-不平衡转换器的平衡模式侧的端子的对应于上述左耳机单元的一对音频/高频双功能信号线和对应于右耳机单元的一对音频/高频双功能信号线，还具有在上述每对音频/高频双功能信号线的不平衡侧的端子，所述每对音频/高频双功能信号线通过对应的加感线圈与上述天线单元中对应的一个相连接。上述对应的加感线圈被配置成：对具有高于预设基频(例如100MHz)的特定频率(例如200MHz)的信号具有高阻抗，以便在高频情况下与上述两对音频/高频双功能信号线隔离开，从而将上述信号线用作一个偶极天线；以及对具有上述基频(例如100MHz)的信号具有低阻抗，以便在高频情况下通过连接而组合上述对应的加感线圈和上述两对音频/高频双功能信号线，从而用作一个由二者形成的偶极天线。上述各对音频/高频双功能信号线被配置成作为向上述左、右耳机单元传输音频信号的音频信号传输装置。
因此，根据权利要求4所述的耳机天线，在上述平衡-不平衡转换器中，可以将高频信号从平衡模式转换为不平衡模式，并且所述加感线圈对于具有高于基频(例如100MHz)的特定频率(例如200MHz)的信号具有高阻抗，以便与上述两对音频/高频双功能信号线隔离开，并从而将上述两对音频/高频双功能信号线作为用于谐振的偶极天线工作。
此外，上述加感线圈对具有基频(例如100MHz)的信号具有低阻抗，以便将上述两对音频/高频双功能信号线和连接到其上的对应加感线圈作为用于谐振的偶极天线工作。
因此，在基频(例如100MHz)下谐振和进一步在其谐波(例如300MHz下的三次谐波、例如500MHz下的五次谐波和例如700MHz下的七次谐波)下谐振的偶极天线，和在具有高于预设频率(例如100MHz)的特定频率(例如200MHz)的信号下谐振以及在其谐波(例如600MHz下的三次谐波等)下激励的偶极天线，都是由上述两对音频/高频双功能信号线形成的。这样，可以获得接收灵敏度在宽频带上变化相对较小的灵敏度特性，并且因此完全不需要为了获得该灵敏度特性而进行耳机天线的灵敏度调节。
应该注意，加感线圈减小了在基频(例如100MHz)下谐振所需的天线长度，以便允许即使使用较短长度的天线也能够对于具有长波长的信号发生谐振。因此，不需要过度增加天线的长度就可以提高对低频信号的接收灵敏度。这是一个不可忽视的优点。
因此，可以在一个宽频段内获得接收灵敏度呈现相对小的变化的灵敏度特性，并且因此根本不需要为获得该灵敏度特性而进行耳机天线的灵敏度调节。
此外，根据权利要求4所述的耳机天线，上述各对音频/高频双功能信号线和上述加感线圈被配置成作为向上述左、右耳机单元传输音频信号的音频信号传输装置。从而可以实现耳机单元和天线的集成。
因此，该天线可以用于接收一个宽频带内的高频信号，也可以用作向耳机单元传输音频信号的音频信号传输装置，这样使得具有高灵敏度、宽频段的天线和耳机单元的集成成为可能。
权利要求11所述的复合线圈的特征在于，围绕单个铁心缠绕多根导线以形成多个线圈，每一个上述线圈具有相同的匝数和相同的阻抗。
因此，根据权利要求11所述的复合线圈，可以以基本与单个线圈的尺寸相等的尺寸来形成多个线圈，借此有助于装置、设备的体积减小和重量减轻。特别地，如果要将形成每个上述复合线圈的上述对应线圈用作耳机天线的每个上述左、右加感线圈对中的对应加感线圈，那么它们有助于耳机天线的体积减小和重量减轻，并且因此减少了使用耳机天线时的不便。
权利要求14所述的无线设备的特征在于，其包括上述权利要求4、5、6、7、9、10、12或13所述的耳机天线和一个连接到上述平衡-不平衡转换器的不平衡模式侧的端子的接收设备。
因此，根据权利要求14所述的无线设备，可以享有上述权利要求4、5、6、7、9、10、12或13所述的耳机天线所获得的优点。
权利要求15所述的同轴电缆的特征在于，其包括用于通过其传递高频信号的中心导体、围绕上述中心导体的第一绝缘体、围绕上述第一绝缘体的屏蔽线、围绕上述屏蔽线的第二绝缘体以及缠绕在上述第二绝缘体外侧以用于通过其传输左、右音频信号的一对音频信号线。应该注意，可以接受这样的设置：通过一对音频信号线和上述屏蔽线来传输左、右音频信号；但是也可以接受这样的设置：除了上述该对音频信号线之外，可以围绕第二绝缘体的外侧缠绕一条公共音频信号线，以通过这三条公共音频信号线传输左、右音频信号。
因此，根据权利要求15所述的同轴电缆，高频信号(例如100MHz到700MHz)可以通过上述中心导体和上述屏蔽线来传输，而左、右音频信号(例如几十到20,000Hz)可以通过所述公共音频信号线和该对左、右音频信号线来传输，因此单根同轴电缆既可以用来传输高频信号，也可以用来传输左、右音频信号。
特别地，所述同轴电缆既可以用于高频信号也可以用于左、右音频信号，因此其最适合作为无线设备的连接装置，其中将上述各种耳机天线中的每一个连接到所述接收设备。
附图说明
图1A、1B示出了本发明的耳机天线的第一实施例，其中图1A是原理结构图，而图1B是等效电路图。
图2A-2C示出了耳机天线中使用的各个组件，其中图2A示出了引脚-插孔连接器；图2B是同轴电缆的结构图，图2C是复合线圈的结构图。
图3是频率和上述实施例中使用的加感线圈的电感之间的关系曲线。
图4是频率和上述第一实施例中使用的加感线圈的插入损耗之间的关系曲线。
图5A、5B示出了本发明耳机天线的第二实施例，其中图5A是结构图，而图5B是电路图。
图6A、6B示出了本发明耳机天线的第三实施例，其中图6A是结构图，而图6B是电路图。
具体实施方式
本发明的耳机天线主要包括：一个平衡-不平衡转换器和对应于连接到该平衡-不平衡转换器的平衡模式侧的端子的左、右耳机的两对音频/高频双功能信号线。这两对音频/高频双功能信号线被配置如下：对于高频信号作为接收天线，以及对于音频信号作为左、右耳机单元的音频信号传输装置。
例如，在用于接收数字地面广播的接收机情况中，优选地使用具有如下配置的两对音频/高频双功能信号线。为了连接到该平衡-不平衡转换器，对称地固定这两对信号线以形成90°的张角，其中每一对信号线具有两根彼此相隔5毫米或更多的长度为15cm和11cm的导线。其原因是这样可以形成偶极天线，其可以接收数字地面广播所覆盖的整个UHF波段内的高频信号，而传输音频信号也同样没有问题。
在这种情况下，优选的是在偶极天线的非不平衡-平衡转换器侧(non-balun side)上的端子和耳机之间插入高频切断装置(cutting means)(例如电感元件(线圈))。对于高频信号(例如UHF波)该高频切断装置呈现高阻抗，以便切断高频信号，而对于音频信号该高频切断装置呈现低阻抗，以允许音频信号的传输。其原因在于，这可以消除通过耳机由人体对无线设备的接收设备侧产生的影响，以便增强接收稳定性。
此外，在用于普通电视地面(模拟地面)广播的接收机的情况中，使用包括一个平衡-不平衡转换器和一对添加到用于连接至左、右耳机的两对左、右音频/高频双功能信号线中的每一对上的加感线圈的耳机天线。在这种情况下，根据不同频段，加感线圈呈现高阻抗或者低阻抗，因此上述两对音频/高频信号双功能信号线作为与具有上述特定频率(200MHz)的高频信号谐振的偶极天线，并且通过在上述两对音频/高频信号双功能信号线中的每一对上添加上述加感线圈对而形成的耳机天线也可以作为在上述基频(100MHz)下谐振的偶极天线。
以及当用在普通电视地面广播接收机中的情况中时，优选地可以将用于连接至上述左、右耳机单元的两对音频/高频双功能信号线中的每一对的仅仅一根音频/高频双功能信号线连接到平衡-不平衡转换器的平衡侧的端子，并且在高频情况下，将这两对双功能信号线的其中一对中的另一根上述音频/高频双功能信号线连接至这两对双功能信号线中的另一对中的另一根上述音频/高频双功能信号线，从而可以配置一个折叠偶极天线，其包括两对双功能高频信号线中对应于左耳机单元的一对的所述的一根信号线和另一根信号线，以及两对双功能高频信号线中对应于右耳机单元的另一对的所述的一根信号线和另一根信号线。在这种情况下，天线的阻抗变成了四倍，从而可以容易地获得在平衡-不平衡转换器处的阻抗匹配。
优选地，在加感线圈中的各对音频/高频双功能信号线和上述耳机之间提供高频切断装置(例如铁氧体磁环(或者扼流线圈))，以用来避免在接收高频信号时由人体产生的负面影响。其原因在于这可以增加接收的稳定性。
此外，还可以优选地分别在对于左侧和右侧成对的上述音频/高频双功能信号线之间插入波段扩展电容。其原因在于这能够扩展接收频段。
并且可以优选地沿着用于传输上述偶极天线的各对音频/高频双功能信号线中的音频信号的音频信号传输线插入对高频信号呈现高阻抗的高频切断装置(例如铁氧体磁环(或者扼流线圈))，这样能够避免不必要的高频信号进入音频信号线。
为左、右两侧的每一侧提供一对可以分别由单独和独立的组件形成的加感线圈。然而，这样的配置增大了加感线圈所占的面积，并且包括这些组件的加感线圈会潜在地增加耳机天线的体积和重量。因此，为了避免潜在地增大体积等，优选的是采用复合线圈来形成每对加感线圈，在该复合线圈中，将共用单个铁心并且具有两个绕组的多个线圈组合成一个整体。
此外，本发明的耳机天线向置于远处的无线设备的接收设备传输高频信号，并从该接收设备接收音频信号。因此，从避免噪声进入和增强接收的稳定性等观点出发，使用同轴电缆将高频信号传输给接收设备并接收来自接收设备的音频信号是优选的。至于同轴电缆，可以优选使用具有通过其传递高频信号的中心导体、围绕该中心导体的绝缘体、围绕上述绝缘体的屏蔽线、围绕上述屏蔽线的绝缘体和在前述绝缘体外侧的左、右音频信号线的同轴电缆。
其原因在于，单根同轴电缆既可以用来传输高频信号也可用来传输左、右音频信号，因此，用同轴电缆连接无线设备的接收设备是最合适的。应该注意，虽然可以配置为使用一对音频信号线和上述屏蔽线来传输左、右声音，但是还可以如下配置：除了上述该对音频信号线外，将一条公共音频信号线缠绕在第二绝缘体外侧，以通过这三根公共音频信号线来传输左、右音频信号。
每一根上述信号线优选地是通过将多根线绞在一起而形成的，这样可以提高导电性、机械柔韧性等等。至于它的材料，例如韧铜是合适的。
这样配置上述两对音频/高频双功能信号线是可以接收的：其连接到上述平衡-不平衡转换器的一侧的两部分形成了一个大约180°的角。在这种情况下，两对音频/高频双功能信号线作为一个U形偶极天线，以用于具有上述特定频率(例如200MHz)的信号。
此外，将这个角度配置成小于大约180°的值也是可以接受的。在这种情况下，两对音频/高频双功能信号线作为一个V形偶极天线，以用于具有上述特定频率(例如200MHz)的信号。
这样，本发明可以以多种模式实施。
[实施例]
下面，参照附图中所示的实施例来详述本发明。
图1A、1B示出了本发明耳机天线的第一实施例，其中图1A是原理结构图，而图1B是等效电路图。图2A-2C示出了该耳机天线中使用的各个组件，其中图2A示出了引脚-插孔连接器，图2B是同轴电缆的结构图，图2C是复合线圈的结构图。
在附图中，附图标记2表示本发明的耳机天线(本发明耳机天线的第一实施例)，其包括一个用于容纳平衡-不平衡转换器4等的匹配盒6、作为耳机线连接到上述平衡-不平衡转换器4的平衡侧的端子的音频/高频双功能信号线8La、8Lb、8Ra、8Rb和连接到上述音频/高频双功能信号线8La、8Lb、8Ra、8Rb的非不平衡-平衡转换器侧的端子的一对加感盒10L、10R。
在与音频/高频双功能信号线8La、8Lb、8Ra、8Rb相对的上述加感盒10L、10R的端子上连接有耳机单元12R、12L。并且每一根上述音频/高频双功能信号线8La、8Lb、8Ra、8Rb是通过将具有导电性、机械柔韧性等等的多根线绞在一起而形成的，例如由韧铜制成。此外，绝缘绞合线也可作为多绞线。
上述平衡-不平衡转换器4将平衡模式转换为不平衡模式，并且执行阻抗转换。以30°或更大的固定角度(本实施例是90°)从平衡侧端子的一侧延伸出左侧音频/高频双功能信号线8La、8Lb，并从另一侧延伸出右侧音频/高频双功能信号线8Ra、8Rb，以便连接成它们可以作为V形偶极天线(形成该V形偶极天线的部分是机器加工的，以便维持相当高的硬度)工作。它们从平衡-不平衡转换器4到阻抗盒10L、10R的长度被设定为37cm或更大。
由两根信号线(8La、8Lb在左侧，8Ra、8Rb在右侧)以这种方式形成一侧的原因是为了使这些音频/高频双功能信号线8La、8Lb、8Ra、8Rb不仅作为高频信号的接收天线工作，而且还作为向对应的左、右耳机单元12L、12R传输音频信号的音频信号传输装置工作。应该注意，为了扩展频段，作为朝向较低侧的接收天线(偶极天线)，在音频/高频双功能信号线8La、8Lb之间和在音频/高频双功能信号线8Ra、8Rb之间分别连接上电容C3L和C3R可能是可以接受的。
应该注意，如图1A、1B中的双点线所示，提供辅助天线8Lc、8Rc以补充特性也可能是可以接受的。优选地，将每一根上述辅助天线8Lc、8Rc的长度设定为例如50mm，并且分别使它们与对应的音频/高频双功能信号线8La、8Lb、8Ra、8Rb中的对应信号线间隔至少5mm。
具有图1A所示大小和形状的信号线8La、8Lb、8Ra、8Rb(和8Lc、8Rc)具有V形偶极天线的功能，其中在200MHz的高频信号下发生谐振，并且在其谐波(三次谐波、五次谐波和七次谐波)下激励。
上述平衡-不平衡转换器4的不平衡侧的端子通过同轴电缆14连接到例如液晶电视(电视接收机)16上。本实施例中使用的上述平衡-不平衡转换器4执行模式转换以及阻抗转换，其可以把200Ω的平衡输入转换为75Ω的不平衡输出。
应该注意，使用具有如图2A所示的引脚排列的引脚-插孔连接器来实现上述同轴电缆14和上述液晶电视16之间的连接。
如图2B所示，上述同轴电缆14是集成的同轴电缆，其中用于高频信号的信号线和用于音频信号的信号线彼此集成在一起，并且通过单根同轴电缆执行高频信号的传输和左、右音频信号的传输。通过单根同轴电缆传输用于高频信号的信号线和用于音频信号的信号线不是必需的。虽然通过不同的电缆传输信号也是可以接受的，但更好的方式是通过单根同轴电缆传输高频信号和音频信号，因为这样用的电缆数量少，并且可以实现小型的、重量轻的和价格低廉的电缆。
上述同轴电缆14连接在本发明的耳机天线2和无线设备(例如液晶电视(电视接收机)16)的接收电路(接收设备)19之间，并且具有图2B所示的结构。
也就是说，本同轴电缆14是如下形成的：使用作为电缆导体的通过其传递高频信号的中心导体31、围绕中心导体31覆套绝缘体32、围绕上述绝缘体32覆套屏蔽线(例如，由裸韧铜线制成)33、通过缠绕在上述屏蔽线33的外侧而覆套例如条带34、在条带34外侧缠绕彼此隔离开的三根音频信号线35a、35b、35c以及在其外侧覆盖绝缘套36。上述三根音频信号线35a、35b、35c中的一根是左侧音频信号线，另一根是右侧音频信号线，剩下一根是公共音频信号线(地线)。然而，在本实施例中设置成通过左、右音频信号线和屏蔽线来传输音频信号，同时让公共音频信号线空闲。
上述左、右加感盒10L、10R分别被插入在音频/高频双功能信号线8La、8Lb、8Ra、8Rb和左、右耳机单元12L、12R之间。
上述加感盒10L具有如图2C所示的加感线圈LLa、LLb，还具有作为高频切断装置的铁氧体磁环F1La、F1Lb，所述铁氧体磁环F1La、F1Lb在其一端与上述加感线圈LLa、LLb相连接，并且在另一端与左耳机单元12L相连接。
此外，加感盒10R具有加感线圈LRa、LRb和作为高频切断装置的铁氧体磁环F1Ra、F1Rb，所述铁氧体磁环F1Ra、F1Rb在其一端和上述加感线圈LRa、LRb相连接，并且在另一端与右耳机单元12R相连接。
这些铁氧体磁环(例如，由Murata Manufacturing有限公司制造的BLM18HD102SN1(1608型))F1Ra、F1Rb对50到20,000Hz的音频信号呈现低阻抗，以允许在加感线圈LLa、LLb、LRa、LRb和耳机单元12L、12R之间传输音频信号。此外，它们对高频信号呈现高阻抗来切断其间的信号。因此它可以避免由于来自人体的高频信号通过耳机单元12L、12R和音频/高频双功能信号线8La、8Lb、8Ra、8Rb等进入接收设备19而对接收稳定性造成损害。
附图标记C2L、C2R表示分别连接在耳机单元12L和12R的端子之间的波段扩展电容，其中每一电容具有例如10pF的电容值。
顺便提一下，图3示出了在上述加感线圈LLa、LLb、LRa、LRb中的电感的频率相关性，例如在100MHz下大约为1.4μH。如图4中所示，它们的插入损耗被设计为在200MHz下最大。特别地，在200MHz时，它们的插入损耗高达50dB。因此，它们呈现如此高的阻抗使得实质上产生电隔离。顺便提及，在100MHz时，它们的插入损耗低至15dB，它们呈现如此低的阻抗，以至于不产生电隔离。
应该注意，上述加感盒10L、10R通过绝缘颈圈20连接在一起以形成一个将头部插入其中的环，以起到使耳机天线2挂在脖子上的作用。然而，在高频信号方面，所述加感盒不起特定的作用。因此，在图1B的电路图中，颈圈20以双点划线示出。
附图标记18L、18R表示音频信号传输线，它们通过铁氧体磁环F2LA、F2RA(例如，由Murata Manufacturing有限公司生产的BLM18HD102SN1(1608型))连接到音频/高频双功能信号线8La、8Ra。而音频/高频双功能信号线8Rb、8Rb通过与上述铁氧体磁环F2LA、F2RA具有同样属性的铁氧体磁环F2LC、F2RC接地。
使用这些铁氧体磁环F2LA、F2RA、F2LC、F2RC是为了避免高频信号向音频信号信道的泄漏。在电视广播信号的高频段，它们呈现高阻抗(例如1kΩ或者更高)以切断高频信号，而在音频信号的低频段(20KHz或者更低)，它们呈现低阻抗以允许音频信号通过。
附图标记C1L、C1R表示分别在音频/高频双功能信号线8La、8Ra和平衡-不平衡转换器4的平衡侧端子之间插入的电容(电容值例如10pF)，分别用于将音频/高频双功能信号线8La、8Ra与音频/高频双功能信号线8Lb、8Rb隔离开。
附图标记C3L、C3R表示在音频/高频双功能信号线8La、8Lb之间和音频/高频双功能信号线8Ra、8Rb之间插入的波段扩展电容，以扩展天线的接收频段。然而在音频信号频段中，在信号线之间实现了隔离。
在该耳机天线2中，100MHz谐振的V形偶极天线、200MHz谐振的V形偶极天线和音频信号线共存。也就是说，其具有作为100MHz谐振的V形偶极天线的功能、200MHz谐振的U形偶极天线的功能和向左、右耳机单元12L、12R传输左、右音频信号的功能。
首先描述作为100MHz谐振的V形偶极天线的功能。
如图4所示，对于100MHz的信号，加感线圈LLa、LLb、LRa、LRb具有约为10dB(增益＝10dB)的低插入损耗，并且因此在高频情况下不会在加感线圈LLa、LLb、LRa、LRb和导线8La、8Lb、8Ra、8Rb之间产生隔离。
因此，对于100MHz的信号，由音频/高频双功能信号线8La、8Lb、8Ra、8Rb和加感线圈LLa、LLb、LRa、LRb构成的V形偶极天线作为用于谐振的接收天线工作。
并且加感线圈LLa、LLb、LRa、LRb具有使谐振天线长度减小的功能，其可以减小在基频(例如100MHz)下谐振所需的天线长度，从而起到了即使是使用较短的天线长度也能增强对于低频信号的接收灵敏度的作用。
也就是说，对于在100MHz下的谐振，偶极天线通常在其一侧需要的天线长度要达到0.753m。这对于便携式无线设备(液晶电视)来说是不切实际的。
然而本发明的耳机天线2包括加感线圈LLa、LLb、LRa、LRb，并且上述谐振天线的上述长度减小功能实现了使用短天线接收低频信号也可以获得令人满意的灵敏度。
特别地，在100MHz下每一加感线圈LLa、LLb的电感大约为1.4μH，并且这使得使用实际长度适合挂在脖子上使用的天线与用于电视广播的100MHz频段以内的属于低频段(具有相对长的波长)的信号发生谐振成为可能。
因此，使用实用的天线长度来形成100MHz谐振的偶极天线，并且因此在100MHz时发生谐振，以及进一步在其谐波(例如三次谐波、五次谐波和七次谐波)下发生谐振。
下面描述作为200MHz谐振的偶极天线的功能。
如图4中所示，对于频率200MHz的信号，上述加感线圈LLa、LLb、LRa、LRb呈现高达50dB(增益：-50dB)的插入损耗，基本上将其自身与音频/高频双功能信号线8La、8Lb、8Ra、8Rb隔离开，以使得音频/高频双功能信号线8La、8Lb、8Ra、8Rb仅作为天线使用。
并且仅由音频/高频双功能信号线8La、8Lb、8Ra、8Rb构成的偶极天线在其一侧具有长度为37cm的天线，这样就与频率为200MHz信号发生谐振。因此，存在200MHz谐振的V形偶极天线，其与频率为200MHz信号发生谐振，并且在200MHz的谐波(三次谐波、五次谐波和七次谐波)下激励。
应该注意，在偶极天线的情况中，存在对应各个天线长度的实际谐振波长比计算值稍小的趋势。
下面描述传输音频信号的功能。
经由电缆14从无线设备主体16的接收设备19传输来的左、右音频信号通过左、右信号线18L、18R和地线被传输到音频/高频双功能信号线8La、8Lb、8Ra、8Rb，然后，通过加感盒10L、10R被传输到耳机单元12L、12R，以便在上述耳机单元12L、12R中重现音频。
此时，音频信号的泄漏可以由音频信号切断电容C1L、C2R阻断。
因此，也具有传输音频信号的功能的本发明的耳机天线2可以与和耳机集成。
因此，本发明的耳机天线2既具有100MHz谐振偶极天线的功能，也具有200MHz谐振偶极天线的功能，也无需进行任何灵敏度调节操作，这样在一个充分覆盖电视广播所使用频段的宽频段上可以通过其在100MHz和200MHz 下的谐振以及使用100MHz和200MHz的谐波(三次谐波、五次谐波和七次谐波)的激励来获得足够高的接收灵敏度。此外，其还能够将从无线设备主体16的接收设备19传来的左、右音频信号传输到耳机单元12L、12R。
并且所述铁氧体磁环F1La、F1Lb、F1Ra、F1Rb能够避免由人体通过耳机单元12L、12R施加到耳机天线2的高频引起的负面影响，也可以避免由于人体的影响而导致的无线设备主体16侧的接收稳定性降低。
此外，以牺牲一些接收灵敏度为代价，甚至可以去掉加感线圈LLa、LLb、LRa、LRb。这种情况下，去掉了频段扩展电容C3L、C3R，并且音频/高频双功能信号线8La、8Lb和8Ra、8Rb分别直接连接到铁氧体磁环F1La、F1Lb和F1Ra、F1Rb。这时，通过将音频/高频双功能信号线8La、8Lb和8Ra、8Rb的信号线长度设置为37cm，可以实现在200MHz下以λ/4谐振、在100MHz下以λ/8谐振并且在UHF波段(470MHz到770MHz)内以谐波(三次谐波、五次谐波和七次谐波)谐振的天线。使用该修改的实例，跟实施例1相比，优点是以稍为降低灵敏度为代价来减少所提供的组件数量。
图5A、5B示出了本发明耳机天线的第二实施例2a，其中图5A是天线的结构图，图5B是天线的电路图。
本实施例2a被设置为使得音频/高频双功能信号线8Lb和8Rb彼此连接，而不与平衡-不平衡转换器4的平衡侧的端子相连接，以形成修改的折叠偶极天线结构。在音频/高频双功能信号线8Lb、8Rb与地之间连接了铁氧体磁环FBC。此外，去掉了音频信号隔离电容C1L、C1R，并且音频/高频双功能信号线8Lb、8Rb的平衡-不平衡转换器侧的端子和电容C1L、C1R过去所连接到的音频/高频双功能信号线8Lb、8Rb的平衡-不平衡转换器侧的端子彼此集成在一起。在这三点上本实施例2a与第一实施例2有所区别，除此之外，其它都是一样的。
根据本实施例2a，因为其具有改进的折叠偶极天线结构，所以其阻抗是普通结构的偶极天线的4倍。因此，其优点是平衡-不平衡转换器4处的阻抗匹配变容易了。此外，还有另一优点，即波段也比原偶极天线变宽了。
图6A、6B示出了本发明耳机天线的第三实施例2b，其中图6A是天线的结构图，图6B是天线的电路图。
本实施例2b是将本发明应用到接收数字地面波的天线的实施例，从而满足天线接收UHF(470MHz-770MHz)频率的需要。
因此，不需要提供像第一实施例2和第二实施例2a中的加感线圈。另外，可以使用更短的音频/高频双功能信号线8La、8Lb、8Ra和8Rb。
在本实施例2b中，每一音频/高频双功能信号线8La、8Lb、8Ra、8Rb的长度被配置成15cm，另外，各有11cm长的连线8Lc、8Rc从音频/高频双功能信号线8La、8Ra的平衡-不平衡转换器一侧的焊盘延伸出来。这些连线8Lc、8Rc彼此间隔为5mm或更多，并且8Lb、8Rb同样如此。音频/高频双功能信号线8La、8Lb和8Ra、8Rb从平衡-不平衡转换器4延伸出，以便形成一个例如90°的固定角。
并且，如上所述，不需要加感线圈，并且因此铁氧体磁环F1La、F1Lb、F1Ra、F1Rb的一端连接到音频/高频双功能信号线8La、8Lb、8Ra、8Rb的非平衡-不平衡转换器一侧的端子，上述铁氧体磁环F1La、F1Lb、F1Ra、F1Rb的另一端连接到耳机单元12L、12R上。附图标记C2L、C2R表示波段扩展电容。这些铁氧体磁环F1La、F1Lb、F1Ra、F1Rb和波段扩展电容C2L、C2R分别被容纳在铁氧体磁环/电容盒40L、40R中，并且颈圈20连接在上述盒40L、40R之间，因此天线可以挂在脖子上。
根据本实施例2b，可以接收到整个可用于数字地面播的UHF频段(470-770MHz)内的高频信号。
应该注意，在上述每一实施例中，音频/高频双功能信号线8La、8Lb和8Ra、8Rb从平衡-不平衡转换器4延伸出来形成一个例如90°的角，以实现一个V形偶极天线结构。然而，本发明还可以以这样的模式实现：将这个角度设置成大约180°以实现一个U形偶极天线结构。
工业实用性
根据权利要求1所述的耳机天线，平衡-不平衡转换器执行从平衡模式到不平衡模式的阻抗转换，此外，上述两对音频/高频双功能信号线对于高频信号作为接收天线工作，而对于音频信号则作为音频信号传输装置工作。因此，实现了高频接收天线和耳机的集成。
根据权利要求2所述的耳机天线，在耳机和音频/高频双功能信号线之间提供了高频信号切断装置，该高频信号切断装置对于高频信号呈现高阻抗以充分地切断高频信号，而对于音频信号则呈现低阻抗以允许信号传输。因此，该高频信号切断装置可以阻断通过耳机施加到无线设备的接收设备上的来自人体的由高频引起的负面影响。
根据权利要求3所述的无线设备，由于使用权利要求1所述的耳机天线，所以能享受该耳机天线所具有的优点。
根据权利要求4所述的耳机天线，在平衡-不平衡转换器中可以对高频信号进行从平衡模式到不平衡模式的模式转换，同时，为了与上述两对音频/高频双功能信号线相互隔离开，加感线圈对具有高于基频(例如100MHz)的特定频率(例如200MHz)的信号呈现高阻抗，从而使得上述音频/高频双功能信号线作为用于谐振的偶极天线工作。
此外，上述加感线圈对于具有基频(例如100MHz)的信号呈现低阻抗，以使上述两对音频/高频双功能信号线和连接到其上的对应加感线圈作为用于谐振的偶极天线工作。
因此，在基频(例如100MHz)下谐振并进一步在其谐波(例如300MHz下的三次谐波、500MHz下的五次谐波和700MHz下的七次谐波)下谐振的偶极天线以及在具有高于预设频率(例如100MHz)的特定频率(例如200MHz)的信号下谐振并在其谐波(例如600MHz下的三次谐波等)下激励的偶极天线都是由上述两对音频/高频双功能信号线形成的，因此，在一个宽频段内可以获得接收灵敏度变化相对较小的灵敏度特性，并且因此完全不需要为获得该灵敏特性而进行耳机天线的灵敏度调节。
应该注意，加感线圈减小了在基频(例如100MHz)下谐振所需的天线长度，从而甚至在天线长度很短时也允许与具有较长波长的信号发生谐振。因此，不需要过度增加天线的长度就可以提高对低频信号的接收灵敏度，这是一个不可忽视的优点。
因此，可以在一个宽频段内获得接收灵敏度变化相对较小的灵敏度特性，并且因此完全不需要为获得该灵敏度特性而进行耳机天线的灵敏度调节。
此外，根据权利要求4所述的耳机天线，上述各对音频/高频双功能信号线和上述加感线圈被配置成作为向上述左、右耳机单元传输音频信号的音频信号传输装置来工作。因此，耳机单元和天线的集成得以实现。
因此，该天线可以用于在一个宽频段内接收高频信号，也可以用作向耳机单元传输音频信号的信号传输装置，从而使得高灵敏度的宽频段天线和耳机单元的集成成为可能。
根据权利要求5所述的耳机天线，其被设置成折叠偶极天线。因此，其阻抗变成通常偶极天线结构阻抗的四倍。因此，其优点就是在平衡-不平衡转换器处的阻抗匹配变容易了。
根据权利要求6所述的耳机天线，两对音频/高频双功能信号线中的一对和另外一对形成一个大约180°的角，两对信号线中的所述该对和另一对是在所述两对信号线的连接到平衡-不平衡转换器的平衡模式侧的端子上的部分中。因此，对于具有上述特定频率的高频信号，两对音频/高频双功能信号线作为一个U形偶极天线工作。
根据权利要求7所述的耳机天线，两对音频/高频双功能信号线中的一对和另外一对形成一个小于180°的角，两对信号线中的所述该对和另一对是在所述两对信号线的连接到平衡-不平衡转换器的平衡模式侧的端子上的部分中。因此，对于具有上述特定频率的高频信号，两对音频/高频双功能信号线作为一个V形偶极天线工作。
根据权利要求8所述的耳机天线，在音频/高频双功能信号线和每一耳机单元之间提供一个高频切断装置，该高频切断装置对高频信号呈现高阻抗以便隔离开高频信号，而对音频信号则呈现低阻抗，以允许传输音频信号。因此，该高频信号切断装置阻止由人体通过耳机施加到无线设备的接收设备上的由高频引起的负面影响。
根据权利要求9所述的耳机天线，将一个波段扩展电容连接在左、右两对音频/高频双功能信号线中的每一对之间，因此，作为天线在接收灵敏度的频率特性方面可以被扩展至更低的频率部分。
根据权利要求10所述的耳机天线，将一个对高频信号呈现高阻抗的高频切断装置插入到一根用于向音频/高频双功能信号线传输音频信号的音频信号线中，因此能够避免所接收到的高频信号从音频/高频双功能信号线泄漏到音频信号线。
根据权利要求11所述的复合线圈，将多根导线缠绕在单个铁心上以形成多个线圈，每一线圈具有相同的匝数和相同的阻抗。因此，可以通过占据与一个线圈一样小的区域和体积而形成多个线圈，因此，使用多个线圈的设备等能够缩小体积和减轻重量。
根据权利要求12所述的耳机天线，上述复合线圈被当作左、右加感线圈对中的每一对使用，因此，四个加感线圈的尺寸被减小到相当于两个线圈的尺寸。
根据权利要求13所述的耳机天线，上述加感线圈对通过颈圈连接起来的部分(因此该耳机天线)可以被设置为挂在脖子上。
根据权利要求14所述的无线设备，使用了上述耳机天线，并且可以享受上述耳机天线所提供的优点。
根据权利要求15所述的同轴电缆，所述高频信号和所述该对左、右音频信号可以通过一根电缆传输。因此，不需要为了传输高频信号和音频信号而提供多根电缆，例如一根电缆用于传输高频信号，一根用于传输一对左、右音频信号。
根据权利要求16所述的无线设备，将同轴电缆连接在平衡-不平衡转换器和接收设备之间。因此，不需要为了在接收设备和耳机之间传输高频信号和音频信号而提供多根电缆，例如一根电缆用于传输高频信号，一根用于传输一对左、右音频信号。因此，只用一根同轴电缆就可以了。

Claims (14)

1、一种耳机天线，具有一个用于把平衡模式转换为不平衡模式的平衡-不平衡转换器、一对连接到左耳机单元的音频/高频双功能信号线以及一对连接到右耳机单元的音频/高频双功能信号线，所述两对音频/高频双功能信号线连接到所述平衡-不平衡转换器的平衡模式侧的端子上，所述耳机天线的特征在于其被设置成：
对于高频信号，所述两对音频/高频双功能信号线作为接收天线工作；而对于音频信号，所述两对音频/高频双功能信号线作为所述左、右耳机单元的音频信号传输装置工作。
2、根据权利要求1的耳机天线，其特征在于：
在所述左、右耳机单元和连接到其上的所述对应的音频/高频双功能信号线之间提供一个高频信号切断装置，该高频信号切断装置对高频信号具有高阻抗以充分地切断高频信号，而对音频信号则具有低阻抗以允许音频信号的传输。
3、一种无线设备，其特征在于所述无线设备包括：一个耳机天线，该耳机天线具有一个用于把平衡模式转换为不平衡模式的平衡-不平衡转换器、连接到所述平衡-不平衡转换器的平衡模式侧的端子上的用于连接左耳机单元的一对音频/高频双功能信号线和用于连接右耳机单元的一对音频/高频双功能信号线，并且该耳机天线被设置成使得所述两对音频/高频双功能信号线对于高频信号作为接收天线工作，并且所述两对音频/高频双功能信号线对于音频信号作为所述左、右耳机单元的音频信号传输装置工作；以及
一个接收设备，该接收设备通过电缆连接到所述耳机天线的所述平衡-不平衡转换器的不平衡侧的端子上。
4、一种耳机天线，具有一个用于把平衡模式转换为不平衡模式的平衡-不平衡转换器、连接到所述平衡-不平衡转换器的平衡模式侧的端子上的对应于左耳机单元的一对音频/高频双功能信号线和对应于右耳机单元的一对音频/高频双功能信号线，所述两对音频/高频双功能信号线中的每一对的非所述平衡-不平衡转换器侧的端子经由对应的加感线圈与所述耳机单元中的相应的一个相连接；
其中，所述对应的加感线圈被设置成：对具有超过预设基频的特定频率的信号具有高阻抗，以便在高频情况下与所述两对音频/高频双功能信号线隔离开，从而使所述两对音频/高频双功能信号线作为偶极天线工作；以及对具有所述基频的信号具有低阻抗，以便在高频情况下通过连接而组合所述对应的加感线圈和所述两对音频/高频双功能信号线，从而令由所述对应的加感线圈和所述两对音频/高频双功能信号线二者形成的偶极天线工作；和
此外，所述各对音频/高频双功能信号线被设置成作为向所述左、右耳机单元传输音频信号的音频信号传输装置工作。
5、根据权利要求4的耳机天线，其特征在于该耳机天线被设置成：
仅仅将连接到所述左、右耳机单元的各音频/高频双功能信号线对中的一根连接到所述平衡-不平衡转换器的平衡侧的端子上；
在高频情况下，将所述各音频/高频双功能信号线对中的另一根连接在一起；以及
由对应于所述左耳机单元的该音频/高频双功能信号线对中的所述的一根和另一根和对应于所述右耳机单元的该音频/高频双功能信号线对中的所述的一根和另一根形成一个折叠偶极天线。
6、根据权利要求4的耳机天线，其特征在于：
所述两对音频/高频双功能信号线中的一对和另一对形成一个接近180°的角，其中所述两对音频/高频双功能信号线中的所述的一对和另一对是在所述两对音频/高频双功能信号线的连接到所述平衡-不平衡转换器的平衡模式侧的端子上的一侧的部分中，并且对于具有所述特定频率的信号，所述两对音频/高频双功能信号线作为一个U形偶极天线工作。
7、根据权利要求4的耳机天线，其特征在于：
所述两对音频/高频双功能信号线中的一对和另一对形成一个小于180°的角，其中所述两对音频/高频双功能信号线中的所述的一对和另一对是在所述两对音频/高频双功能信号线的连接到所述平衡-不平衡转换器的平衡模式侧的端子上的一侧的部分中，并且对于具有所述特定频率的信号，所述两对音频/高频双功能信号线作为一个V形偶极天线工作。
8、根据权利要求4的耳机天线，其特征在于：
在与所述加感线圈中的每一个相对应的所述音频/高频双功能信号线对和对应的耳机单元之间提供一个高频切断装置，其中所述高频切断装置对于高频信号具有高阻抗以在高频下进行隔离，而对于音频信号则具有低阻抗以允许传输音频信号。
9、根据权利要求4的耳机天线，其特征在于：
在左、右两对音频/高频双功能信号线当中的每一对内的音频/高频双功能信号线之间有一个波段扩展电容。
10、根据权利要求4的耳机天线，其特征在于：
具有一条向所述偶极天线的所述音频/高频双功能信号线传输音频信号的音频信号传输通道；和
在所述音频信号传输通道中插入一个对于高频信号具有高阻抗的高频切断装置。
11、根据权利要求4的耳机天线，其特征在于：两个复合线圈，其中每一个都具有在单个铁心上形成的多个线圈，并且所述多个线圈的每个都具有相同的匝数和阻抗；以及
使用构成所述复合线圈的每个所述线圈作为所述两对音频/高频双功能信号线对中的每一对的加感线圈。
12、根据权利要求4的耳机天线，其特征在于：通过颈圈将配备有加感线圈对的各部分连接起来。
13、一种无线设备，其特征在于所述无线设备包括：
根据权利要求4、5、6、7、9、10、11或12的所述耳机天线；和
一个连接到所述平衡-不平衡转换器的不平衡模式侧的端子上的接收设备。
14、根据权利要求3或13的无线设备，其特征在于：
使用一个同轴电缆以用于连接在所述平衡-不平衡转换器和所述接收设备之间，其中所述同轴电缆具有一个用于在其中传递高频信号的中心导体、围绕所述中心导体的第一绝缘体、围绕所述第一绝缘体的屏蔽线、围绕所述屏蔽线的第二绝缘体和缠绕在所述第二绝缘体外侧上的用于传输左、右音频信号的一对音频信号线；以及
使用所述同轴电缆的所述中心导体和所述屏蔽线来传输高频信号，并且使用所述对应的音频信号线来传输音频信号。
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