用于助聽(tīng)器的自動(dòng)fsk調(diào)諧電路和方法
【專(zhuān)利摘要】助聽(tīng)器中使用的FSK收發(fā)器(21)具有用于收發(fā)器頻率自動(dòng)調(diào)諧的裝置。該自動(dòng)調(diào)諧裝置包括相位差檢測(cè)器(26，27，28，29)和適于根據(jù)從相位差檢測(cè)器(26，27，28，29)接收到的信息來(lái)控制FSK收發(fā)器(21)的諧振電路的頻率的調(diào)諧管理器(25)。相位差檢測(cè)器(26，27，28，29)測(cè)量FSK收發(fā)器(21)的諧振電路的部件(Ci)兩端的相位差。如果二進(jìn)制FSK符號(hào)的相位差(A)等于相反的二進(jìn)制FSK符號(hào)的相位差(B)，則諧振電路被調(diào)諧，否則，調(diào)諧管理器(25)執(zhí)行調(diào)諧過(guò)程以最小化該差值。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于助聽(tīng)器的自動(dòng)FSK調(diào)諧電路和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)涉及助聽(tīng)器。更具體地，涉及具有無(wú)線數(shù)字通信的裝置的助聽(tīng)器。本申請(qǐng)也涉及用于調(diào)諧FSK收發(fā)器的諧振電路的頻率的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]助聽(tīng)器應(yīng)該被理解為設(shè)計(jì)成佩戴在聽(tīng)力受損用戶(hù)的耳后或耳中的小型電子設(shè)備。助聽(tīng)器的主要目的是放大環(huán)境聲音足夠量以被助聽(tīng)器用戶(hù)感知。聲音通常通過(guò)助聽(tīng)器中的麥克風(fēng)獲取，通過(guò)助聽(tīng)器信號(hào)處理器電子處理，并通過(guò)助聽(tīng)器中的聲學(xué)輸出換能器再現(xiàn)。根據(jù)基于用戶(hù)聽(tīng)覺(jué)能力的聽(tīng)力敏感圖的處方，專(zhuān)業(yè)助聽(tīng)器裝配者將放大裝置單獨(dú)安裝到聽(tīng)力受損用戶(hù)。通過(guò)將該處方應(yīng)用到助聽(tīng)器放大器，通過(guò)放大由聽(tīng)力損失損害的頻率范圍，是有可能補(bǔ)償聽(tīng)力損失的。出于靈活性考慮，助聽(tīng)器中的信號(hào)處理器最好是數(shù)字信號(hào)處理器。
[0003]當(dāng)代助聽(tīng)器通常包括允許與外部設(shè)備進(jìn)行無(wú)線雙向通信的短程收發(fā)器。與助聽(tīng)器通信的許多無(wú)線通信類(lèi)型被利用，諸如，將助聽(tīng)器編程到用于補(bǔ)償聽(tīng)力損失的處方、從助聽(tīng)器用戶(hù)攜帶的口袋大小的設(shè)備遠(yuǎn)程控制助聽(tīng)器、從外部設(shè)備流式傳輸音頻信號(hào)到助聽(tīng)器以用于再現(xiàn)、和兩個(gè)助聽(tīng)器之間的相互通信(例如在助聽(tīng)器之間流式傳輸音頻信號(hào))。
[0004]助聽(tīng)器中采用的無(wú)線通信類(lèi)型最好是數(shù)字的，因?yàn)檫@相對(duì)于模擬通信暗含幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)，例如，當(dāng)采用數(shù)字助聽(tīng)器時(shí)，具有的優(yōu)點(diǎn)有:更好的抗噪聲能力、執(zhí)行所發(fā)送信號(hào)的有效糾錯(cuò)的可能性、以及不需要對(duì)發(fā)送信號(hào)進(jìn)行單獨(dú)的Α/D或D/Α轉(zhuǎn)換。數(shù)字無(wú)線通信的一種非常低功耗的方法是FSK-調(diào)制數(shù)字位流發(fā)送。在電池供電的助聽(tīng)器中，功率效率是一個(gè)非常重要的設(shè)計(jì)因素，因?yàn)楠M窄的物理約束，電池的能量密度和壽命是非常有限的。
[0005]助聽(tīng)器中使用的無(wú)線電電路必須滿(mǎn)足助聽(tīng)器的物理約束。它必須是非常小，例如每邊幾毫米，它必須具有適度的功率要求，而且它應(yīng)盡可能多發(fā)射電磁功率以能夠在可接受范圍內(nèi)發(fā)送。由于電感器可以執(zhí)行無(wú)線電天線的任務(wù)，具有包括電感器和電容器的諧振電路的感應(yīng)無(wú)線電是助聽(tīng)器應(yīng)用中的調(diào)諧無(wú)線電電路的首選類(lèi)型，從而節(jié)省空間。這種無(wú)線電收發(fā)器更好地適于以相同頻率交替接收和發(fā)送(例如半雙工)，從而不需要一個(gè)以上的發(fā)送信道，沒(méi)有使用一個(gè)以上頻率引起的雙工器問(wèn)題，而且不需要天線重新調(diào)諧。
[0006]為了能夠以有效的方式接收和發(fā)送無(wú)線電信號(hào)，感應(yīng)無(wú)線電高度依賴(lài)于被精確調(diào)諧到其工作頻率。出于助聽(tīng)器的工作壽命考慮，該調(diào)諧應(yīng)該被固定，當(dāng)然該調(diào)諧分別依賴(lài)于電感線圈的部件值和諧振器容量，并且在理想情況下，該調(diào)諧在天線線圈的制造階段進(jìn)行。然而，操作性助聽(tīng)器電路的寄生電容對(duì)感應(yīng)無(wú)線電的工作頻率具有很深影響，因此，在離開(kāi)助聽(tīng)器廠之前，感應(yīng)無(wú)線電的頻率的最終調(diào)諧的一些裝置是必要的。
[0007]—種已知的調(diào)諧助聽(tīng)器的感應(yīng)無(wú)線電的頻率的方法涉及在助聽(tīng)器中設(shè)置的可調(diào)電容元件和能夠?qū)⒑线m的無(wú)線測(cè)試信號(hào)提供給助聽(tīng)器的專(zhuān)用校準(zhǔn)裝備。助聽(tīng)器中的可調(diào)電容元件優(yōu)選體現(xiàn)為數(shù)字可調(diào)電容器組，其中一系列電子開(kāi)關(guān)通過(guò)打開(kāi)或關(guān)閉電容器組中的各個(gè)電容器的連接來(lái)控制電容器組的總?cè)萘?，從而?chuàng)建階梯式可調(diào)電容元件。電容器組的電子開(kāi)關(guān)優(yōu)選通過(guò)鎖存器控制，能夠進(jìn)行，例如8位鎖存器，從而向感應(yīng)無(wú)線電提供具有256個(gè)離散電容值的可調(diào)電容元件。數(shù)字可調(diào)電容器組的優(yōu)點(diǎn)是它很容易實(shí)現(xiàn)為包含助聽(tīng)器信號(hào)處理器本身的集成電路的部分，從而節(jié)省空間。
[0008]用于校準(zhǔn)助聽(tīng)器的感應(yīng)無(wú)線電電路的調(diào)諧的過(guò)程大致如下:助聽(tīng)器設(shè)置在校準(zhǔn)裝備中并開(kāi)機(jī)。設(shè)置在靠近助聽(tīng)器處的校準(zhǔn)裝備中的無(wú)線電收發(fā)器以助聽(tīng)器無(wú)線電收發(fā)器的期望頻率的鄰近頻率發(fā)送確認(rèn)請(qǐng)求到助聽(tīng)器接收器。助聽(tīng)器通過(guò)發(fā)送確認(rèn)消息到校準(zhǔn)裝備中的收發(fā)器來(lái)響應(yīng)，該消息包括助聽(tīng)器識(shí)別碼和可調(diào)電容元件的當(dāng)前值。
[0009]當(dāng)接收來(lái)自助聽(tīng)器的確認(rèn)消息時(shí)，校準(zhǔn)裝備發(fā)送指令到助聽(tīng)器以進(jìn)入專(zhuān)用服務(wù)模式，設(shè)置其電容元件的值為，例如可能的最低值，以及返回確認(rèn)消息到校準(zhǔn)裝備。當(dāng)接收確認(rèn)消息時(shí)，校準(zhǔn)裝備執(zhí)行從助聽(tīng)器發(fā)送的信號(hào)的發(fā)送天線上的電壓測(cè)量。該電壓反比于到諧振頻率的距離?，F(xiàn)在，校準(zhǔn)裝備通過(guò)進(jìn)入循環(huán)執(zhí)行助聽(tīng)器收發(fā)器頻率的粗調(diào)，其中校準(zhǔn)裝備遍歷，例如助聽(tīng)器的電容器組的每個(gè)第10個(gè)可能值，發(fā)送指令到助聽(tīng)器以更新其電容器組的值以及發(fā)出確認(rèn)消息，校準(zhǔn)裝備在該過(guò)程的每個(gè)步驟上測(cè)量電壓的標(biāo)稱(chēng)發(fā)送頻率。在該粗調(diào)節(jié)過(guò)程中，校準(zhǔn)裝備映射出測(cè)量的電壓相對(duì)電容值的表。
[0010]通過(guò)檢查表結(jié)果，校準(zhǔn)裝備尋找對(duì)應(yīng)于所測(cè)量的最高電壓的電容值。然后校準(zhǔn)裝備通過(guò)再次進(jìn)入循環(huán)以執(zhí)行助聽(tīng)器收發(fā)器頻率的微調(diào)，現(xiàn)在以，例如低于對(duì)應(yīng)于測(cè)量的最高電壓的電容值的20 %的電容值開(kāi)始，并遍歷每個(gè)單獨(dú)的電容值，高達(dá)，例如高于對(duì)應(yīng)于測(cè)量的最高電壓的電容值的20 %的電容值，在該過(guò)程中，映射出測(cè)量的電壓相對(duì)于電容值。
[0011]在校準(zhǔn)過(guò)程中，校準(zhǔn)裝備通過(guò)分析所述表以及尋找對(duì)應(yīng)于測(cè)量的最高電壓的電容值，確定最佳電容值。在該電容值處，來(lái)自特定助聽(tīng)器的電壓盡可能高，并且助聽(tīng)器收發(fā)器的工作頻率盡可能接近標(biāo)稱(chēng)發(fā)送頻率。然后校準(zhǔn)裝備通過(guò)發(fā)送找到的最佳電容值到助聽(tīng)器，將電容值連同助聽(tīng)器的識(shí)別碼一起儲(chǔ)存在其內(nèi)部數(shù)據(jù)庫(kù)中，以及發(fā)出命令指揮助聽(tīng)器退出其服務(wù)模式來(lái)結(jié)束該校準(zhǔn)過(guò)程。助聽(tīng)器將最佳電容值儲(chǔ)存在其內(nèi)部存儲(chǔ)器中，并且現(xiàn)在被校準(zhǔn)到標(biāo)稱(chēng)發(fā)送頻率。針對(duì)每個(gè)助聽(tīng)器，執(zhí)行該校準(zhǔn)過(guò)程需要大約15到25秒。
[0012]雖然該校準(zhǔn)過(guò)程對(duì)于確保助聽(tīng)器的無(wú)線電收發(fā)器頻率的正確校準(zhǔn)是可靠的，但是它仍然被認(rèn)為是緩慢而繁瑣的，因?yàn)闉榱藞?zhí)行收發(fā)器頻率校準(zhǔn)，其涉及在制造階段使用外部校準(zhǔn)裝備。如果由于一些原因，例如環(huán)境的變化，助聽(tīng)器收發(fā)器的校準(zhǔn)的頻率改變，則為了正確執(zhí)行，助聽(tīng)器需要在具有校準(zhǔn)裝備的服務(wù)設(shè)施處重新校準(zhǔn)。環(huán)境的變化可以源自濕氣、腐蝕性流體、金屬的存在或電磁干擾。
[0013]因此，本發(fā)明所要解決的問(wèn)題是設(shè)計(jì)一種無(wú)線助聽(tīng)器，其中，可以執(zhí)行校準(zhǔn)或重新校準(zhǔn)收發(fā)器頻率而不用解決外部設(shè)備。通過(guò)助聽(tīng)器本身以更快和更有效的方式執(zhí)行收發(fā)器頻率校準(zhǔn)的一種解決方案是優(yōu)選的。
[0014]W0-A2-2010058324公開(kāi)了用于確定FSK接收器中的振蕩器的載波頻率的頻率偏移的方法和系統(tǒng)。該方法包括檢測(cè)FSK調(diào)制的位流的I和Q信號(hào)對(duì)的一個(gè)或更多個(gè)組合的過(guò)零點(diǎn)，確定在第一方向上的I和Q信號(hào)對(duì)的至少一個(gè)組合的正事件(positiveoccurrences),以及確定在與第一方向相反的第二方向上的I和Q信號(hào)對(duì)的至少一個(gè)組合的負(fù)事件(negative occurrences)。然后測(cè)量和累加連續(xù)的正負(fù)事件之間的總時(shí)間和總的正負(fù)事件。頻率控制模塊比較正事件率與負(fù)事件比率，并且差值被用于調(diào)節(jié)振蕩器的頻率。該方法比較復(fù)雜，因?yàn)槠浒?個(gè)相位基準(zhǔn)值的產(chǎn)生以用于可靠檢測(cè)過(guò)零點(diǎn)。
[0015]W0-A1-2009156879公開(kāi)了用于調(diào)諧FSK收發(fā)器的天線的方法和系統(tǒng)。該方法包括接收指示天線發(fā)送的較低FSK頻率上的第一數(shù)據(jù)信號(hào)的第一信號(hào)強(qiáng)度的第一信號(hào)強(qiáng)度指示符，接收指示天線發(fā)送的較高FSK頻率上的第二數(shù)據(jù)信號(hào)的第二信號(hào)強(qiáng)度的第二信號(hào)強(qiáng)度指示符，基于第一信號(hào)強(qiáng)度指示符與第二信號(hào)強(qiáng)度指示符之間的差值確定調(diào)諧控制信號(hào)，以及基于控制信號(hào)調(diào)諧天線。為了確定調(diào)諧控制信號(hào)，該方法需要兩個(gè)信號(hào)強(qiáng)度指示符。如果發(fā)送器和接收器之間的距離變得太大，則兩個(gè)信號(hào)強(qiáng)度之間的差將變得太小而不能向接收器提供適當(dāng)?shù)目刂菩盘?hào)，因此調(diào)諧會(huì)容易漂移。因此W0-A1-2009156879所描述的方法被認(rèn)為不適于調(diào)諧包括助聽(tīng)器的收發(fā)器系統(tǒng)中的天線，因?yàn)樵谄渲兴璧淖畲蠊ぷ鞣秶辽偈且幻住?br> [0016] US5450086公開(kāi)了一種與多頻率FSK發(fā)送器連用的自調(diào)諧FSK接收器。FSK接收器的自調(diào)諧機(jī)制具有用于遍歷通過(guò)多個(gè)預(yù)定的、離散的接收頻率直到找到有效接收頻率的方法。US5450086沒(méi)有提出或提及在頻率漂移時(shí)用于微調(diào)接收頻率的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，設(shè)計(jì)了一種在助聽(tīng)器中使用的頻移鍵控收發(fā)器，該收發(fā)器具有至少包括固定電感、固定電容和可變電容的諧振電路，其中該收發(fā)器包括FSK調(diào)制器、發(fā)送放大器、接收放大器以及用于控制諧振電路的調(diào)諧頻率為所需頻率的裝置，所述調(diào)諧裝置包括相位差檢測(cè)器和調(diào)諧管理器，相位差檢測(cè)器適于測(cè)量固定電容兩端的相位差，調(diào)諧管理器包括用于接收來(lái)自發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖器的符號(hào)的裝置，用于接收來(lái)自相位差檢測(cè)器的測(cè)量相位差的裝置，用于比較對(duì)應(yīng)于第一接收到的符號(hào)的第一相位差與對(duì)應(yīng)于第二接收到的符號(hào)的第二相位差的裝置，以及用于根據(jù)第一相位差與第二相位差之間的差值調(diào)節(jié)可變電容的值以控制諧振電路的調(diào)諧頻率的裝置。
[0018]助聽(tīng)器收發(fā)器使用諧振電路中的部件(諸如電容器)兩端的相移的測(cè)量值作為調(diào)諧頻率的量度，以及利用在諧振電路調(diào)諧時(shí)，對(duì)于“O”符號(hào)與“I”符號(hào)相同的是，電容器兩端都有相移差，即90°的相移差的事實(shí)。該特征進(jìn)一步詳細(xì)解釋如下。
[0019]數(shù)字位流可以通過(guò)對(duì)位流進(jìn)行FSK調(diào)制而無(wú)線發(fā)送，然后以載波頻率f。將FSK調(diào)制的位流調(diào)制到載波上，從而產(chǎn)生用于發(fā)送的FSK信號(hào)，該發(fā)送包括兩個(gè)不同的頻率和f2的，fi和4具有以下關(guān)系
MSi
[0020]/, =fe+^~-和./2 = -卞
[0021]其中δ是f。的頻率偏差并且δ f = frf20換句話說(shuō)，和f2出現(xiàn)在距f。的等距離處。然后，為了無(wú)線廣播FSK信號(hào)，F(xiàn)SK信號(hào)被施加到調(diào)諧到f。的發(fā)送器RLC電路。
[0022]然后，通過(guò)接收和解調(diào)FSK信號(hào)，接收器可以檢測(cè)和再生發(fā)送的數(shù)字位流。為了確保FSK信號(hào)的正確接收和解調(diào)，一個(gè)必要條件是接收器中的諧振電路的頻率f。被調(diào)諧到盡可能接近發(fā)送器載波頻率f^。接收器載波頻率f?？梢员恢苯訙y(cè)量，或它可以從所接收的FSK信號(hào)的可檢測(cè)屬性導(dǎo)出。
[0023]包括電容器和電感器的并聯(lián)諧振電路的一個(gè)屬性是，所施加的頻率越靠近諧振電路的諧振頻率，阻抗就增加。諧振電路的另一個(gè)屬性是施加到諧振電路的信號(hào)的相角差在諧振處是90°。如果電容器被分成固定電容器和可變電容器，諧振電路的諧振頻率可以通過(guò)調(diào)節(jié)可變電容器的值而改變。[0024]如果并聯(lián)諧振電路被饋入諧振頻率上的FSK調(diào)制信號(hào)，例如，固定電容器兩端的相角差在發(fā)送“O”符號(hào)時(shí)將是90° +Θ，在發(fā)送“I”符號(hào)時(shí)是90° -Θ，因?yàn)镕SK發(fā)送包括兩個(gè)不同的頻率，正如前面說(shuō)明的。相角差Θ與頻率偏差δ和諧振器的Q密切相關(guān)，并且分別表示FSK頻率和f2上的相角差。如果諧振頻率偏離FSK調(diào)制信號(hào)的頻率，這種偏差將在固定電容器兩端的相角差的偏差中體現(xiàn)其自身。在下文中，為了能夠檢測(cè)和分析自動(dòng)頻率控制中使用的相位差偏差，相角差的偏差被記為Λ Θ。
[0025]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，如果諧振頻率低于FSK調(diào)制信號(hào)的頻率，則對(duì)于“O”符號(hào)，諧振電路的固定電容器兩端的相角差是90° +Θ+Λ Θ，即大于諧振處的相角差。然而，如果諧振頻率大于FSK調(diào)制信號(hào)的頻率，則對(duì)于“O”符號(hào)，諧振電路的固定電容器兩端的相角差是90° +Θ-Λ Θ，即小于諧振處的相位角差。同樣地，對(duì)于“I”符號(hào)，如果諧振頻率小于FSK調(diào)制信號(hào)的頻率，相角差將是90° - θ + Λ Θ，如果諧振頻率大于FSK調(diào)制信號(hào)的頻率，相角差將是90。-Θ-ΛΘ。
[0026]在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，用于調(diào)節(jié)可變電容的值的裝置包括用于儲(chǔ)存可變電容的至少一個(gè)值的裝置，用于比較可變電容的當(dāng)前值與可變電容的至少一個(gè)儲(chǔ)存值的裝置，以及基于比較控制對(duì)可變電容的值的調(diào)整之間的時(shí)間段的裝置。
[0027]如果可變電容的當(dāng)前值等于可變電容的儲(chǔ)存值，則這使得調(diào)諧管理器能夠?qū)⒄{(diào)諧過(guò)程暫停預(yù)定時(shí)間段。如果電容值自上次執(zhí)行調(diào)諧都沒(méi)有改變，以這種方法調(diào)諧更少被執(zhí)行?？梢韵胂蟮那樾?，當(dāng)?shù)谝淮瓮姇r(shí)，F(xiàn)SK收發(fā)器初始執(zhí)行調(diào)諧過(guò)程，以短時(shí)間間隔執(zhí)行一系列重復(fù)的調(diào)諧過(guò)程，并每次儲(chǔ)存可變電容器的值，對(duì)照儲(chǔ)存值檢查可變電容器的值，然后增加時(shí)間間隔，其中調(diào)諧過(guò)程被執(zhí)行，例如每發(fā)送百個(gè)報(bào)文一次，等等。這種情形意味著調(diào)諧被連續(xù)監(jiān)測(cè)，然而，如果可變電容器的值明顯改變，調(diào)諧僅被重新調(diào)整，從而在執(zhí)行調(diào)整過(guò)程期間節(jié)省電力和資源。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，設(shè)計(jì)一種用于助聽(tīng)器的FSK收發(fā)器的諧振電路的頻率的自動(dòng)調(diào)諧的方法，其中所述諧振電路至少包括固定電容器、可變電容器和電感器，并且其中所述方法包括以下步驟:向諧振電路提供FSK調(diào)制數(shù)字位流，測(cè)量對(duì)應(yīng)于固定電容器兩端的第一二進(jìn)制符號(hào)的第一相位差，測(cè)量對(duì)應(yīng)于固定電容器兩端的第二二進(jìn)制符號(hào)的第二相位差，比較第一相位差與第二相位差，以及如果第一相位差和第二相位差的差超過(guò)預(yù)定量，則通過(guò)調(diào)節(jié)可變電容器的值控制諧振電路的頻率。
[0029]該方法能夠以快速有效的方式實(shí)現(xiàn)FSK收發(fā)器的諧振電路的自動(dòng)調(diào)諧，而不需要外部設(shè)備。當(dāng)由“O”符號(hào)產(chǎn)生的相位差與由“I”符號(hào)產(chǎn)生的相位差比較時(shí)，比較結(jié)果被直接用作一種手段，所述手段確定諧振電路失諧多少，確定諧振電路的頻率太低還是太高，以及在必要時(shí)，向可變電容器提供相應(yīng)的調(diào)節(jié)值，從而通過(guò)改變可變電容器的值調(diào)節(jié)諧振頻率。為了能夠執(zhí)行諧振電路的調(diào)諧，這種簡(jiǎn)單的方法僅需要至少一個(gè)“O”符號(hào)和至少一個(gè)“I”符號(hào)的發(fā)送，而且由于一個(gè)單獨(dú)報(bào)文的發(fā)送通常包括50至100之間均勻分布的二進(jìn)制符號(hào)，因此執(zhí)行調(diào)諧諧振電路的方法的系統(tǒng)可能已經(jīng)達(dá)到了對(duì)應(yīng)于正確調(diào)諧頻率的電容器值，甚至在單獨(dú)報(bào)文發(fā)送結(jié)束之前。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0030]現(xiàn)在將參考附圖更詳細(xì)的描述本發(fā)明，其中[0031]圖1是示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于助聽(tīng)器的FSK收發(fā)器的框圖，
[0032]圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的自動(dòng)FSK收發(fā)器調(diào)諧的原理的框圖，
[0033]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的用于助聽(tīng)器的FSK收發(fā)器的實(shí)施例的框圖，
[0034]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的用于助聽(tīng)器的FSK收發(fā)器的可替換的實(shí)施例的框圖，
[0035]圖5a示出了諧振附近的FSK信號(hào)的功率關(guān)系的曲線圖，
[0036]圖5b示出了諧振附近的FSK信號(hào)的相位關(guān)系的曲線圖，
[0037]圖6a示出了圖3顯示的FSK收發(fā)器的實(shí)施例中的諧振頻率處的FSK信號(hào)的相頻關(guān)系曲線圖，
[0038]圖6b示出了圖5a中頻率低于諧振處的FSK信號(hào)的相頻關(guān)系曲線圖，
[0039]圖6c示出了圖5a中頻率高于諧振處的FSK信號(hào)的相頻關(guān)系曲線圖，以及
[0040]圖7示出了圖3中的FSK收發(fā)器采用的自動(dòng)調(diào)諧過(guò)程的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0041]圖1中的方框圖示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的助聽(tīng)器FSK收發(fā)器I。FSK收發(fā)器I包括數(shù)字控制器2、FSK調(diào)制器7、發(fā)送功率放大器8、低噪聲接收放大器9、固定電容器C1、可變電容器C2以及天線線圈L1，所述線圈物理上在FSK收發(fā)器I的外部。數(shù)字控制器2包括發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖器3、接收數(shù)據(jù)緩沖器4、射頻調(diào)諧控制器5和存儲(chǔ)器6。圖1也示出了計(jì)算機(jī)10控制的射頻校準(zhǔn)裝備11，其能夠經(jīng)由天線線圈L2與收發(fā)器I通信。在校準(zhǔn)過(guò)程期間，助聽(tīng)器(未示出)被假定放置在接近校準(zhǔn)裝備11的固定物中。
[0042]發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖器3和接收數(shù)據(jù)緩沖器4都適合與助聽(tīng)器(未示出)的數(shù)字信號(hào)處理部件通信。發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖器3收集在數(shù)字接口(未示出)上發(fā)送的數(shù)據(jù)以及饋送串行數(shù)據(jù)到FSK調(diào)制器7。FSK調(diào)制器7產(chǎn)生用于發(fā)送放大器8的輸出信號(hào)并且來(lái)自發(fā)送放大器8的放大的FSK調(diào)制信號(hào)通過(guò)包括電容器Cp電容器C2和天線線圈L1的諧振電路調(diào)制以用于無(wú)線發(fā)送。調(diào)諧控制器5具有用于根據(jù)從校準(zhǔn)裝備11接收到的指令數(shù)字地調(diào)節(jié)電容器C2的值的裝置，以及用于在存儲(chǔ)器6中儲(chǔ)存當(dāng)前電容器值的裝置。
[0043]在下面討論中，經(jīng)由天線線圈L1和L2在調(diào)諧校準(zhǔn)裝備11和助聽(tīng)器收發(fā)器I之間交換的無(wú)線消息被稱(chēng)為報(bào)文。在執(zhí)行調(diào)諧校準(zhǔn)過(guò)程期間，校準(zhǔn)裝備11發(fā)送確認(rèn)報(bào)文到助聽(tīng)器收發(fā)器I。助聽(tīng)器收發(fā)器I通過(guò)發(fā)出ID(標(biāo)識(shí))消息報(bào)文到校準(zhǔn)裝備11來(lái)響應(yīng)于確認(rèn)報(bào)文。
[0044]計(jì)算機(jī)10指示校準(zhǔn)裝備11開(kāi)始調(diào)諧校準(zhǔn)過(guò)程，并且校準(zhǔn)裝備11發(fā)送指令報(bào)文到助聽(tīng)器收發(fā)器I以進(jìn)入服務(wù)模式。在服務(wù)模式中，為了調(diào)諧收發(fā)器的諧振電路的頻率，助聽(tīng)器收發(fā)器I允許校準(zhǔn)裝備11執(zhí)行對(duì)可變電容器C2的值的調(diào)節(jié)。
[0045]第一遍，校準(zhǔn)裝備11遍歷電容器C2的二進(jìn)制值(例如，以每次8級(jí)進(jìn)行)，從最低電容器值到最高電容器值，并且對(duì)于輻射的每個(gè)電容器值，為了使校準(zhǔn)裝備11產(chǎn)生電容器值的范圍的估計(jì)(其中最高場(chǎng)強(qiáng)從助聽(tīng)器收發(fā)器I接收)，當(dāng)助聽(tīng)器(未示出)響應(yīng)確認(rèn)報(bào)文時(shí)，從助聽(tīng)器收發(fā)器I發(fā)送的電壓被測(cè)量。因此，所收集的測(cè)量值被計(jì)算機(jī)10儲(chǔ)存在相對(duì)場(chǎng)強(qiáng)的二進(jìn)制電容器值的表中。
[0046]第二遍，校準(zhǔn)裝備11從例如低于第一遍中顯示最高場(chǎng)強(qiáng)的值的20%到例如高于該值的20%，遍歷C2的每個(gè)單獨(dú)的二進(jìn)制電容器值，再次測(cè)量每個(gè)二進(jìn)制電容器值集合的場(chǎng)強(qiáng)，在第二遍期間，在表中儲(chǔ)存相對(duì)場(chǎng)強(qiáng)的二進(jìn)制電容器值，以及在校準(zhǔn)過(guò)程結(jié)束時(shí)，從表中選擇對(duì)應(yīng)于最高場(chǎng)強(qiáng)的二進(jìn)制電容器值。為了減少校準(zhǔn)時(shí)間同時(shí)保持足夠精確度，采用兩遍方法，確保在助聽(tīng)器收發(fā)器I的諧振電路的調(diào)諧頻率被校準(zhǔn)時(shí)，找到以及在助聽(tīng)器收發(fā)器I中的存儲(chǔ)器6中存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)于最高場(chǎng)強(qiáng)的C2的精確電容器值。一旦校準(zhǔn)已經(jīng)被執(zhí)行，校準(zhǔn)裝備11將找到的電容器值連同用于后續(xù)參考的助聽(tīng)器ID儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)10的存儲(chǔ)器中，并發(fā)送報(bào)文到助聽(tīng)器收發(fā)器1，將助聽(tīng)器從服務(wù)模式釋放，從而允許助聽(tīng)器以校準(zhǔn)的收發(fā)器調(diào)諧恢復(fù)正常操作。
[0047]前面描述的現(xiàn)有技術(shù)的校準(zhǔn)過(guò)程是非常精確的，但是雖然如此，也存在許多缺點(diǎn)，最大的缺點(diǎn)是包括專(zhuān)用校準(zhǔn)裝備以確保收發(fā)器頻率的正確校準(zhǔn)，作為在發(fā)貨之前制造助聽(tīng)器的最后一步。單個(gè)助聽(tīng)器的校準(zhǔn)大約花費(fèi)30秒，因此如果助聽(tīng)器的FSK收發(fā)器能夠在正常使用期間自校準(zhǔn)以及監(jiān)測(cè)它自己的收發(fā)器頻率，則校準(zhǔn)裝備完全可以省去，并且在助聽(tīng)器制造期間將明顯節(jié)省時(shí)間。
[0048]圖2示出根據(jù)本發(fā)明的用于助聽(tīng)器(未示出)的FSK收發(fā)器11的調(diào)諧校準(zhǔn)原理。圖2中的FSK收發(fā)器12包括數(shù)字控制器2、FSK調(diào)制器7、發(fā)送功率放大器8，低噪聲接收放大器9、相位檢測(cè)器10、固定電容器C1、可變電容器C2以及FSK收發(fā)器I外部的天線線圈U。數(shù)字控制器2包括發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖器3、接收數(shù)據(jù)緩沖器4、射頻調(diào)諧管理器5和存儲(chǔ)器6。相位檢測(cè)器10具有檢測(cè)固定電容器C1兩端的相位差的裝置(未示出)和傳遞有關(guān)于檢測(cè)的相位差的信息到調(diào)諧管理器5的裝置。
[0049]本發(fā)明的FSK收發(fā)器12與現(xiàn)在技術(shù)的FSK收發(fā)器I的主要區(qū)別是本發(fā)明的FSK收發(fā)器12具有用于監(jiān)測(cè)固定電容器C1兩端的FSK信號(hào)的相移的裝置和用于相應(yīng)地調(diào)節(jié)可變電容器(:2的裝置，從而控制諧振頻率。發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，如果發(fā)送“O”符號(hào)時(shí)固定電容器C1兩端的相位差與發(fā)送“I”符號(hào)時(shí)的相位差大小相同，則諧振電路的頻率等于系統(tǒng)時(shí)鐘(未示出)控制的FSK調(diào)制 器7的輸出頻率，從而諧振電路調(diào)諧。
[0050]在使用期間，F(xiàn)SK收發(fā)器12接收來(lái)自相似配置的外部FSK收發(fā)器(未示出)(例如設(shè)置在遠(yuǎn)程控制單元中)的報(bào)文，外部FSK收發(fā)器(未示出)不同于助聽(tīng)器中的FSK收發(fā)器12，其通過(guò)石英晶體保持其內(nèi)部振蕩器的頻率的調(diào)諧。因此，外部FSK收發(fā)器頻率的調(diào)諧是非常精確的，并且比自由運(yùn)轉(zhuǎn)的振蕩器不易發(fā)生偏移。出于電力和空間考慮，石英晶體安裝在助聽(tīng)器中是不切實(shí)際的，但是外部FSK收發(fā)器的振蕩器頻率仍然可以作為助聽(tīng)器的FSK收發(fā)器12的頻率參考。
[0051]每當(dāng)助聽(tīng)器的FSK收發(fā)器12接收或發(fā)送FSK信號(hào)時(shí)，包括C1X2和L1的FSK收發(fā)器的諧振電路在由Cp C2和L1的值確定的頻率處振蕩。當(dāng)接收FSK信號(hào)時(shí)，F(xiàn)SK收發(fā)器12檢測(cè)頻率或頻率f2，如前面所述的。當(dāng)檢測(cè)到頻率時(shí)，固定電容器C1兩端的相位差具有值θη，當(dāng)檢測(cè)到頻率&時(shí)，固定電容器C1兩端的相位差具有值θ?2。由于對(duì)稱(chēng)的原因，并且因?yàn)殡娙萜鰿1的值是固定的，因此每當(dāng)諧振電路的頻率調(diào)諧時(shí)，相位差0fl等于相位差 Θ f2。
[0052]根據(jù)本發(fā)明的FSK收發(fā)器12利用相位檢測(cè)器10分別從接收到的FSK信號(hào)得出相位差0fl和θ?2，正如在固定電容器C1兩端檢測(cè)到的。通過(guò)在相位檢測(cè)器10中臨時(shí)儲(chǔ)存相位差θη和Θ f2以及使用調(diào)諧管理器5比較相位差0fl的值與相位差θ?2的值，在相位差互不相等時(shí)，調(diào)諧管理器5能夠檢測(cè)兩個(gè)相位差之間的可能偏差以及對(duì)可變電容器C2的值執(zhí)行調(diào)節(jié)。由于兩個(gè)相位差的差異是諧振電路頻率f。與載波頻率失諧造成的，并且可變電容器C2的值的變化導(dǎo)致諧振電路頻率變化。適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)最終導(dǎo)致測(cè)量的相位差大小相等，從而諧振電路頻率f。等于ff
[0053]圖3示出根據(jù)本發(fā)明的用于助聽(tīng)器(未示出)的FSK收發(fā)器21的實(shí)施例。本實(shí)施例顯示了一個(gè)實(shí)際相位差檢測(cè)器的實(shí)施方式。FSK收發(fā)器21包括數(shù)字控制器22、FSK調(diào)制器30、功率放大器31、低噪聲放大器32、限制器29、X0R門(mén)(異或門(mén))28、低通濾波器27、固定電容器C1、可變電容器C2和外部天線線圈U。數(shù)字控制器22包括Α/D轉(zhuǎn)換器26、調(diào)諧管理器25、接收數(shù)據(jù)緩沖器24和發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖器23。
[0054]在根據(jù)本發(fā)明的FSK收發(fā)器21的實(shí)施例中，用于測(cè)量固定電容器C1兩端的相移的裝置包括限制器29、XOR門(mén)28、低通濾波器27和Α/D轉(zhuǎn)換器26 ;以及用于調(diào)節(jié)可變電容器C2的裝置包括調(diào)諧管理器25。通過(guò)獲取來(lái)自FSK調(diào)制器30的輸出信號(hào)并將其饋送到XOR門(mén)28的第一輸入端，以及獲取提供給天線線圈L1的輸出信號(hào)并將其饋送通過(guò)限制器29到達(dá)XOR門(mén)28的第二輸入端，F(xiàn)SK收發(fā)器21測(cè)量C1兩端的相移。來(lái)自FSK調(diào)制器30的輸出信號(hào)本質(zhì)上是數(shù)字信號(hào)，但是，為了由XOR門(mén)28正確地檢測(cè)，提供給天線線圈L1的輸出信號(hào)需要由限制器29調(diào)節(jié)。
[0055]功率放大器31被認(rèn)為是具有高帶寬的線性放大器，并且不會(huì)明顯影響FSK調(diào)制器30的輸出信號(hào)的相位。
[0056]每當(dāng)來(lái)自FSK調(diào)制器30的輸出信號(hào)具有限制器29的輸出信號(hào)的相反相位時(shí)，來(lái)自XOR門(mén)28的輸出信號(hào)是邏輯高(HIGH)。XOR門(mén)28的反應(yīng)時(shí)間與FSK解調(diào)器30的偏移速率相比相對(duì)為零。因此，每當(dāng)FSK調(diào)制器30輸出“O”符號(hào)時(shí)，XOR門(mén)28產(chǎn)生第一具體持續(xù)時(shí)間的脈沖，以及每當(dāng)FSK調(diào)制器30輸出“I”符號(hào)時(shí)，XOR門(mén)28產(chǎn)生第二具體持續(xù)時(shí)間的脈沖。從XOR門(mén)28輸出的脈沖通過(guò)低通濾波器27濾波，基本上產(chǎn)生與XOR門(mén)28輸出的脈沖的持續(xù)時(shí)間成比例的模擬電壓。
[0057]低通濾波器27輸出的電壓被用作Α/D轉(zhuǎn)換器26的輸入信號(hào)，并且來(lái)自Α/D轉(zhuǎn)換器26的輸出是對(duì)應(yīng)于固定電容器C1兩端的測(cè)量的相位差的數(shù)字量。由Α/D轉(zhuǎn)換器26輸出的數(shù)字量被調(diào)諧管理器用于確定固定電容器C1兩端的相移。然后調(diào)諧管理器25比較發(fā)送“ I”符號(hào)時(shí)產(chǎn)生的數(shù)字量與發(fā)送“O”符號(hào)時(shí)產(chǎn)生的數(shù)字量，并使用比較結(jié)果調(diào)節(jié)諧振電路的調(diào)諧頻率(以在下面更密切解釋的方式)。
[0058]FSK信號(hào)具有在預(yù)定頻率距離低于載波頻率fe(l的較低頻率&的信號(hào)部分和在預(yù)定頻率距離處高于載波頻率的較高頻率的信號(hào)部分。FSK調(diào)制是對(duì)稱(chēng)的，即載波頻率fc0和較低符號(hào)頻率fo之間的頻率距離與載波頻率U和較高符號(hào)頻率之間的頻率距離是相同的。按照慣例，較低頻率&被用于表示“O”符號(hào)，較高頻率被用于表示“I”符號(hào)。
[0059]在載波頻率fe(l處，當(dāng)諧振電路調(diào)諧時(shí)，固定電容器C1兩端的相移是90°。同時(shí)，在頻率fo處，C1兩端的相移是比90°高Θ度，并且由于對(duì)稱(chēng)性，在頻率處，C1兩端的相移是比90°低Θ度。如果諧振電路的頻率f。低于U，則在頻率&處C1兩端的相移變得更大，在頻率處C2兩端的相移變得更小。然而，如果諧振電路的頻率f。高于，則在頻率&處C1兩端的相移變得更小，在頻率處C2兩端的相移變得更大。
[0060]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的用于助聽(tīng)器(未示出)的FSK收發(fā)器40的另一個(gè)實(shí)施例。該實(shí)施例顯示了本發(fā)明使用的實(shí)際相位差檢測(cè)器的替換性實(shí)施方式。FSK收發(fā)器40包括數(shù)字控制器50、FSK調(diào)制器51、功率放大器52、低噪聲放大器53、限制器41、X0R門(mén)42、反相器43、第一低通濾波器44、第二低通濾波器45、比較器46、固定電容器C1、可變電容器C2和外部天線線圈U。數(shù)字控制器50包括調(diào)諧管理器47、接收數(shù)據(jù)緩沖器48和發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖器49。
[0061]在FSK收發(fā)器50的實(shí)施例中，用于測(cè)量固定電容器C1兩端的相移的裝置包括限制器41、X0R門(mén)42、反相器43、第一低通濾波器44、第二低能濾波器45和比較器46 ;并且用于調(diào)節(jié)可變電容器C2的裝置包括調(diào)諧管理器47。通過(guò)獲取來(lái)自FSK調(diào)制器51的輸出信號(hào)并將其饋送到XOR門(mén)42的第一輸入端，以及獲取提供給天線線圈L1的輸出信號(hào)并將其饋送通過(guò)限制器41到達(dá)XOR門(mén)42的第二輸入端，F(xiàn)SK收發(fā)器50測(cè)量C1兩端的相移。與圖3所不的配置一樣，來(lái)自FSK調(diào)制器51的輸出信號(hào)是數(shù)字信號(hào),然而為了由XOR門(mén)42正確地檢測(cè)，提供給天線線圈L1的輸出信號(hào)必須通過(guò)限制器41調(diào)節(jié)。本實(shí)施例需要來(lái)自FSK調(diào)制器51的輸出脈沖具有“O”符號(hào)和“I”符號(hào)的均勻分布，或者需要FSK調(diào)制器51在所需的發(fā)送頻率處直接工作，但是在其他方面是容易實(shí)現(xiàn)的。
[0062]每當(dāng)來(lái)自FSK調(diào)制器51的輸出信號(hào)具有與限制器41的輸出信號(hào)相反的相位時(shí)，來(lái)自XOR門(mén)42的輸出信號(hào)是邏輯高。XOR門(mén)42的反應(yīng)時(shí)間與FSK解調(diào)器51的偏移速率相比相對(duì)為零。因此，每當(dāng)FSK調(diào)制器51輸出“O”符號(hào)時(shí)，XOR門(mén)42產(chǎn)生第一具體持續(xù)時(shí)間的脈沖，而每當(dāng)FSK調(diào)制器51輸出“I”符號(hào)時(shí)，XOR門(mén)42產(chǎn)生第二具體持續(xù)時(shí)間的脈沖。從XOR門(mén)42輸出的脈沖被分別提供給反相器43的輸入端和第一低通濾波器44的輸入端，以及來(lái)自反相器43的輸出信號(hào)被用作第二低通濾波器45的輸入信號(hào)。來(lái)自第一低通濾波器44的輸出信號(hào)被提供給比較器的正輸入端,而來(lái)自第二低通濾波器45的輸出信號(hào)被提供給比較器46的負(fù)輸入端。來(lái)自比較器46的輸出被饋送給調(diào)諧管理器47的輸入端。
[0063]在使用期間，XOR門(mén)42輸出對(duì)應(yīng)于測(cè)量的固定電容器C1兩端的相位差的脈沖。每當(dāng)發(fā)送“I”符號(hào)時(shí)，第一低通濾波器44直接使用從XOR門(mén)42輸出的脈沖，并生成與固定電容器C1兩端的相位差成比例的第一輸出電壓。該電壓被用作比較器46的正輸入。另一方面，每當(dāng)發(fā)送“O”符號(hào)時(shí)，第二低通濾波器45使用來(lái)自反相器43的輸出提供從XOR門(mén)42輸出的脈沖的反相版本，從而產(chǎn)生與固定電容器C1兩端的相位差成比例的第二輸出電壓。該電壓被用作比較器46的負(fù)輸入。
[0064]每當(dāng)振蕩器調(diào)諧時(shí)，“O”符號(hào)的相位差值與“ I ”符號(hào)的相位差值相等。因此，來(lái)自第一低通濾波器44的輸出電壓等于來(lái)自第二低通濾波器45的輸出電壓，因此來(lái)自比較器46的輸出電壓是O伏，其由數(shù)字控制器50的調(diào)諧管理器47解釋為振蕩器正在調(diào)諧的指示。
[0065]如果比較器46輸出的電壓是正的，那么對(duì)應(yīng)于的相位差大于對(duì)應(yīng)于&的相位差，正如上面說(shuō)明的，并且振蕩器頻率太高。在這種情況下，為了降低振蕩器頻率，調(diào)諧管理器47通過(guò)增大可變電容器C2的值來(lái)補(bǔ)償。另一方面，如果比較器46輸出的電壓是負(fù)的，那么對(duì)應(yīng)于的相位差小于對(duì)應(yīng)于&的相位差，并且振蕩器頻率太低。在這種情況下，為了增大振蕩器頻率，調(diào)諧管理器47通過(guò)降低可變電容器C2的值來(lái)補(bǔ)償。
[0066]由于不需要A/D轉(zhuǎn)換器的事實(shí)，本實(shí)施例可以?xún)?yōu)于圖3所示的實(shí)施例。低通濾波器44和45需要足夠長(zhǎng)的脈沖系列以便能夠穩(wěn)定到用于調(diào)諧管理器47的足夠精確的電壓從而執(zhí)行調(diào)諧偏差的可靠檢測(cè)，但是在具有例如128位長(zhǎng)度的一個(gè)或兩個(gè)報(bào)文的發(fā)送期間，這是很容易實(shí)現(xiàn)的。[0067]圖5a和5b中的曲線圖示出了 FSK信號(hào)的發(fā)送功率與圖3中所示的FSK收發(fā)器的諧振電路的相應(yīng)的相位差之間的相關(guān)性。圖5a示出FSK收發(fā)器的發(fā)送功率，圖5b示出FSK收發(fā)器的相應(yīng)的相位關(guān)系。在圖5a和5b中，f。指不諧振電路的頻率，f。(!指不目標(biāo)發(fā)送頻率，并且fο和指示由位流的FSK調(diào)制產(chǎn)生的FSK頻率。
[0068]在圖5b中，相角Θ f(|和θ fl分別是對(duì)應(yīng)于頻率&和的相角差。從圖5b可以明顯看出當(dāng)諧振電路的諧振頻率f。等于目標(biāo)發(fā)送頻率U時(shí)，90°與θ?(1之間的相位距離等于90°與0fl之間的相位距離。本發(fā)明利用了這個(gè)事實(shí)。
[0069]通過(guò)比較發(fā)送“O”符號(hào)時(shí)C1兩端的相移與發(fā)送“I”符號(hào)時(shí)C1兩端的相移，根據(jù)本發(fā)明的助聽(tīng)器的FSK收發(fā)器21的調(diào)諧管理器25可以確定FSK收發(fā)器21的諧振電路的調(diào)諧頻率f。相對(duì)于所需的載波頻率U是太高還是太低。然后，調(diào)諧管理器25利用該知識(shí)，根據(jù)參考圖6a、6b和6c的下面進(jìn)一步詳細(xì)討論的調(diào)節(jié)方案調(diào)節(jié)可變電容器C2的值。
[0070]圖6a示出FSK收發(fā)器21的諧振電路的相頻關(guān)系。曲線圖具有橫坐標(biāo)示出的頻率(f)和縱坐標(biāo)示出的圖3的固定電容器C1兩端的測(cè)量的相移(Θ)。根據(jù)該曲線圖，在低于f。。的頻率處，測(cè)量的相移高于90°，而在高于匕的頻率處，測(cè)量的相移低于90°。在諧振時(shí)，諧振頻率f。等于FSK載波頻率fe(l，并且在這點(diǎn)上，F(xiàn)SK收發(fā)器21的固定電容器C1兩端的相移Qtl準(zhǔn)確為90°。在較低頻率&處，相移θ?0-90°等于相位距離A度，而在較高頻率4處，相移90° _θη等于相位距離B度。從圖6a中明顯看出，相位距離A和B同樣大，因此諧振頻率f。等于ff
[0071]在圖6b中，諧振頻率f。低于FSK載波頻率f。。。在較低頻率fQ處，相移θ?0-90°等于相位距離A度，而在較高頻率4處，相移90° _0fl等于相位距離B度。圖6b顯示了相位距離A大于相位距離B，因此諧振頻率f。小于U。 [0072]在圖6c中，諧振頻率f。高于FSK載波頻率fe(l。與圖6a和圖6b—樣，在較低頻率fo處，相移θ?0-90°等于相位距離A度，而在較高頻率4處，相移90° _0fl等于相位距離B度。圖6c示出相位距離A小于相位距離B，因此諧振頻率f。大于fc0。
[0073]從圖5a、5b和5c可以得知，通過(guò)比較較低頻率&處檢測(cè)到的相移距離A與較高頻率處檢測(cè)到的相移距離B，調(diào)諧管理器25通過(guò)比較相位差A(yù)和B的大小可以推斷出諧振頻率f。和載波頻率U之間的關(guān)系，并且可以采取適當(dāng)?shù)男袆?dòng)以改進(jìn)諧振電路的調(diào)諧。
[0074]例如，如果相移距離A和B的比較結(jié)果顯示相移距離A大于相移距離B，那么諧振頻率f。小于載波頻率ff然后執(zhí)行其調(diào)諧例程的調(diào)諧管理器25可以通過(guò)將可變電容器C2的值降低一小量而增大頻率f。，再次比較相移距離A和B，然后重復(fù)調(diào)節(jié)直到A和B之間的差充分接近O度，從而f。和Itl之間的差低于預(yù)定的最小差值。
[0075]另一方面，如果相移距離A和B的比較結(jié)果顯示相移距離A小于相移距離B，那么諧振頻率f。大于載波頻率U。在這種情況下，調(diào)諧管理器25可以通過(guò)將可變電容器C2的值增大一小量而降低頻率f。，再次比較相移距離A和B，重復(fù)調(diào)節(jié)直到A和B之間的差充分接近O度，從而f。和U之間的差低于預(yù)定的最小差值。
[0076]用于助聽(tīng)器的FSK收發(fā)器通常發(fā)送包含二進(jìn)制位流的報(bào)文(例如，每個(gè)報(bào)文128位)，位流包括I和O。該長(zhǎng)度的位流被發(fā)送，例如每次發(fā)送一個(gè)確認(rèn)報(bào)文時(shí)。由于調(diào)諧管理器25僅需要一個(gè)“O”符號(hào)和一個(gè)“I”符號(hào)來(lái)評(píng)估諧振電路的調(diào)諧狀態(tài)，因此一個(gè)單獨(dú)的發(fā)送對(duì)于調(diào)諧管理器25來(lái)說(shuō)足以使其能夠執(zhí)行頻率f。的調(diào)諧到在可變電容器C2的一級(jí)(step)內(nèi)的準(zhǔn)確度。
[0077]在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，助聽(tīng)器FSK收發(fā)器21在每次助聽(tīng)器開(kāi)啟時(shí)，可以執(zhí)行完整的調(diào)諧校準(zhǔn)，然后調(diào)諧管理器25在使用期間監(jiān)測(cè)諧振頻率f。，例如，在使用期間收集統(tǒng)計(jì)信息，并在大約每千個(gè)發(fā)送執(zhí)行一次頻率f。的重新校準(zhǔn)。如果FSK收發(fā)器21的位速率是每秒20千位，則典型的發(fā)送持續(xù)時(shí)間為5到10毫秒，并且調(diào)諧管理器25在發(fā)送結(jié)束前將獲得諧振電路的適當(dāng)調(diào)諧。
[0078]在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，F(xiàn)SK收發(fā)器的載波頻率被選為10.0MHz0適當(dāng)選擇的FSK無(wú)線電收發(fā)器可以具有例如600kHz的有效帶寬，因此諧振電路的調(diào)節(jié)范圍為9.4MHz到
10.6MHz。該范圍必須被FSK收發(fā)器21中的可變電容器C2覆蓋。如果具有例如8位的分級(jí)電容器用于C2，則可以獲得256個(gè)可能的離散電容器值。如果假定離散電容器值的各個(gè)級(jí)等距地分布在電容器的整個(gè)可變操作范圍內(nèi)，并且相移平衡近似位于電容器范圍的中間，即在數(shù)字電容器值128處，那么FSK收發(fā)器頻率可以在大約400Hz容限內(nèi)調(diào)節(jié)。
[0079]圖7中的流程圖示出了圖3中的調(diào)諧管理器25執(zhí)行的調(diào)諧算法的實(shí)施例。當(dāng)助聽(tīng)器控制器發(fā)布調(diào)諧請(qǐng)求到調(diào)諧管理器25時(shí)，在步驟100算法初始化。在步驟101和102中，從發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖器23接收二進(jìn)制符號(hào)并解碼。如果符號(hào)是“0”，在步驟103中，從A/D轉(zhuǎn)換器26讀取C1兩端的相位差，并且在步驟104中將其儲(chǔ)存在變量A中。另一方面，如果符號(hào)是“1”，則在步驟105中從A/D轉(zhuǎn)換器26中讀取C1兩端的相位差，并在步驟106中將其儲(chǔ)存在變量B中。在步驟107中，調(diào)諧管理器25比較儲(chǔ)存在變量A和B中的相位差值，并在步驟108和110中測(cè)試比較結(jié)果。
[0080]在步驟108中，執(zhí)行測(cè)試以估計(jì)“O”的相位差值是否小于“I”的相位差值。如果小于，調(diào)諧管理器25推斷諧振頻率f。太高，因而C2的值太小。結(jié)果，在步驟109中，調(diào)諧管理器25發(fā)布命令以增大C2的值，該算法循環(huán)返回到步驟101以等待下一個(gè)符號(hào)。如果不小于，算法繼續(xù)到步驟110。
[0081]在步驟110中，執(zhí)行測(cè)試以估計(jì)“O”的相位差值是否大于“I”的相位差值。如果大于，調(diào)諧管理器25推斷諧振頻率f。太低，因而C2的值太大。因此，在步驟111中，調(diào)諧管理器25發(fā)布命令以降低C2的值，并且該算法循環(huán)返回步驟101以等待下一個(gè)符號(hào)。如果不大于，算法繼續(xù)到步驟112。
[0082]如果算法到達(dá)步驟112，調(diào)諧管理器25推斷“O”的相位差值等于“I”的相位差值，因此諧振頻率調(diào)諧。然后算法無(wú)條件地繼續(xù)到步驟113，設(shè)置標(biāo)記指示諧振頻率調(diào)諧，將C2的值儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中并循環(huán)返回到步驟101以等待下一個(gè)符號(hào)。
[0083]調(diào)諧管理器25在每次從發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖器23接收符號(hào)時(shí)執(zhí)行圖7中的算法。然而，在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，對(duì)于比如說(shuō)10個(gè)連續(xù)的二進(jìn)制符號(hào)，如果調(diào)諧管理器25沒(méi)有對(duì)C2的值做出調(diào)節(jié)，則調(diào)諧管理器25可以暫停調(diào)諧算法。然后調(diào)諧管理器進(jìn)行空閑狀態(tài)，計(jì)數(shù)由發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖器23發(fā)送的符號(hào)的數(shù)量，然后執(zhí)行調(diào)諧算法，例如大約每千個(gè)發(fā)送符號(hào)執(zhí)行調(diào)諧算法一次，以繼續(xù)監(jiān)測(cè)諧振電路的調(diào)諧穩(wěn)定性。本優(yōu)選實(shí)施例節(jié)省助聽(tīng)器電路中的電力和資源，同時(shí)控制FSK收發(fā)器的調(diào)諧頻率。
【權(quán)利要求】
1.一種在助聽(tīng)器中使用的頻移鍵控收發(fā)器(21)，即FSK收發(fā)器，所述收發(fā)器具有至少包括固定電感(U)、固定電容(C1)和可變電容(C2)的諧振電路， 其中所述收發(fā)器(21)包括FSK調(diào)制器(7)、發(fā)送放大器(8)、接收放大器(9)和用于控制所述諧振電路的調(diào)諧頻率到所需頻率的裝置(22)， 所述調(diào)諧裝置包括相位差檢測(cè)器(10)和調(diào)諧管理器(25)，所述相位差檢測(cè)器(10)適于測(cè)量所述固定電容(C1)兩端的相位差，所述調(diào)諧管理器(25)包括用于接收來(lái)自發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖器(23)的符號(hào)的裝置； 用于接收來(lái)自所述相位差檢測(cè)器(10)的測(cè)量的相位差的裝置； 用于比較對(duì)應(yīng)于第一接收到的符號(hào)的第一相位差與對(duì)應(yīng)于第二接收到的符號(hào)的第二相位差的裝置，和 用于根據(jù)所述第一相位差與所述第二相位差之間的差，調(diào)節(jié)所述可變電容(C2)的值以控制所述諧振電路的所述調(diào)諧頻率的裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的FSK收發(fā)器，其中所述相位差檢測(cè)器(10)包括限制器(29)、邏輯XOR門(mén)(28)、低通濾波器(27)和模數(shù)轉(zhuǎn)換器(26)，用于提供對(duì)對(duì)應(yīng)于發(fā)送到所述調(diào)諧管理器(25)的符號(hào)的相位差的測(cè)量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的FSK收發(fā)器，其中所述相位差檢測(cè)器(10)包括限制器(41)、邏輯XOR門(mén)(42)、第一低通濾波器(44)、反相器、第二低通濾波器(45)和比較器(46)，用于提供對(duì)對(duì)應(yīng)于發(fā)送到所 述調(diào)諧管理器(47)的符號(hào)的相位差的測(cè)量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的FSK收發(fā)器，其中用于調(diào)節(jié)所述可變電容(C2)的所述值的所述裝置包括用于儲(chǔ)存所述可變電容(C2)的至少一個(gè)值的裝置、用于比較所述可變電容(C2)的當(dāng)前值與所述可變電容(C2)的所述至少一個(gè)儲(chǔ)存值的裝置，和用于基于所述比較控制所述可變電容(C2)的所述值的調(diào)節(jié)之間的時(shí)間段的裝置。
5.一種用于助聽(tīng)器的FSK收發(fā)器的諧振電路的頻率的自動(dòng)調(diào)諧方法，所述諧振電路至少包括固定電容器(CD、可變電容器(C2)和電感器(L1),其中所述方法包括以下步驟: 向所述諧振電路提供FSK調(diào)制的數(shù)字位流， 測(cè)量對(duì)應(yīng)于所述固定電容器(C1)兩端的第一二進(jìn)制符號(hào)的第一相位差(A)， 測(cè)量對(duì)應(yīng)于所述固定電容器(C1)兩端的第二二進(jìn)制符號(hào)的第二相位差(B)， 比較所述第一相位差(A)與所述第二相位差(B)，以及 如果所述第一相位差(A)和所述第二相位差(B)的差超過(guò)預(yù)定量，則通過(guò)調(diào)節(jié)所述可變電容器(C2)的值控制所述諧振電路的所述頻率。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中測(cè)量所述固定電容器(C1)兩端的相位差的步驟包括以下步驟: 對(duì)所述固定電容器(C1)的第一終端的邏輯級(jí)和所述固定電容器(C1)的第二終端的邏輯級(jí)執(zhí)行XOR功能， 低通濾波所述XOR功能產(chǎn)生的輸出信號(hào)以獲得電壓信號(hào)，以及 將低通濾波后的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為表示所測(cè)量的相位差的數(shù)字信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中比較所述第一相位差(A)與所述第二相位差(B)的步驟包括以下步驟: 當(dāng)所述第一二進(jìn)制符號(hào)出現(xiàn)時(shí)，讀取并儲(chǔ)存第一相位差(A)，當(dāng)所述第二二進(jìn)制符號(hào)出現(xiàn)時(shí)，讀取并儲(chǔ)存第二相位差(B)，以及根據(jù)所述第一儲(chǔ)存的相位差(A)和所述第二儲(chǔ)存的相位差(B)之間的差，產(chǎn)生用于所述可變電容器(C2)的控制輸出信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，如果所述第一儲(chǔ)存的相位差(A)小于所述第二儲(chǔ)存的相位差(B)，則用于所述可變電容器(C2) 的所述控制輸出信號(hào)增大。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，如果所述第一儲(chǔ)存的相位差(A)大于所述第二儲(chǔ)存的相位差(B)，則用于所述可變電容器(C2)的所述控制輸出信號(hào)減小。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，如果所述第一儲(chǔ)存的相位差(A)與所述第二儲(chǔ)存的相位差(B)之間的所述差小于預(yù)定的最小差值，則用于所述可變電容器(C2)的所述控制輸出信號(hào)保持不變。
【文檔編號(hào)】H04L27/14GK103947169SQ201180075080
【公開(kāi)日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2011年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月25日
【發(fā)明者】S·M·蘭森, N·O·努德森 申請(qǐng)人:唯聽(tīng)助聽(tīng)器公司