(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）電力源と、
（ｂ）前記電力源に接続され、かつ送信機により送信信号を送信する送信モード及び受信回路により受信信号を受信する受信モードを有する無線回線であって、前記無線回路は前記送信モードと前記受信モードとの間で断続的に切り換えられ、かつ前記無線回路は、前記無線回路が送信信号を送信している時に送信磁界を発生する前記送信手段と、
（ｃ）前記送信磁界を少なくとも部分的に打ち消して、前記無線電話と、近接した電子装置との間を結合する磁気を減少するように、前記送信磁界に直接比例している打ち消し磁界を発生するハムバッキング・コイルと
を含む無線電話。
【請求項２】
更に、前記受信信号を対応する音響信号に変換する受話器口を含み、前記ハムバッキング・コイルは前記受話器口に近接した領域に前記打ち消し磁界を発生して前記無線電話と前記受話器口に近接した電子装置との間の磁気結合を減少させるように前記受話器口に隣接して配置されている請求項１記載の無線電話。
【請求項３】
前記ハムバッキング・コイルは前記送信磁界と逆相で前記打ち消し磁界を発生する請求項１記載の無線電話。
【請求項４】
前記電源から前記送信機及び前記受信機に供給電流を通す供給パスを含み、前記ハムバッキング・コイルは前記送信信号の送信中に前記供給電流の一部をバイパスさせるように前記供給パスに接続されている請求項１記載の無線電話。
【請求項５】
前記供給パスは前記電力源から前記送信手段に送信機電流を通す送信機パスを含み、前記ハムバッキング・コイルは前記送信機電流の一部を通すように前記送信パス内に接続され、かつ前記ハムバッキング・コイルに通す前記送信機電流の一部は、前記打ち消し磁界が前記送信磁界に直接比例するように前記送信機電流に直接比例している請求項１記載の無線電話。
【請求項６】
前記ハムバッキング・コイルは、前記供給パスにおいて選択された抵抗を有するパス長にわたって並列接続されている請求項４記載の無線電話。
【請求項７】
前記供給パスにおける前記パス長の抵抗は、前記ハムバッキング・コイルに通す前記供給電流の前記一部を調整するように調整可能な請求項６記載の無線電話。
【請求項８】
更に、前記ハムバッキング・コイルを前記無線回路に接続する電流ドライブを含み、前記電流ドライブは前記打ち消し磁界を発生するように前記ハムバッキング・コイルを介して電流を通す請求項１記載の無線電話。
【請求項９】
前記電流ドライブは前記電流ドライブにより出力される前記電流を制御するように調整可能である請求項８記載の無線電話。
【請求項１０】
更に、前記送信手段により消費される前記電流に比例して前記電流ドライブから電流を出力するように、前記電流ドライブを調整する手段を含む請求項９記載の無線電話。
【請求項１１】
前記電流ドライブは前記無線電話からキー・ボード入力に応答して調整可能である請求項９記載の無線電話。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は概して無線電話と補聴器との間の磁気結合を低減させるタイム・デュープレックス無線電話（ｔｉｍｅ−ｄｕｐｌｅｘ  ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ）に関する。
発明の背景
タイム・デュープレックス無線電話は世界中で使用されており、かつヨーロッパのＧＳＭシステム、米国のＩＳ５４システム及び日本のＰＣＤシステムのようにセルラ・システムに採用されている。タイム・デュープレックス無線電話は、断続的に送信機により音声を送信し、かつ受信機により音声を受信する無線電話である。この送信機は、反復する１フレーム期間における短い１タイム・スロットにおいて基地局に音声を送信するように動作し、代わって受信機が異なる短いタイム・スロットにおいて基地局から音声を受信するように動作する。タイム・デュープレックス無線電話は、同時的な送信及び受信を必要としないときに好都合であり、コストを低減可能にさせると共にバッテリ寿命が長くなる。
タイム・デュープレックス無線電話による一つの問題は、送信機が受信機より高い電流を消費することである。これは、バッテリから取り出される電流をフレーム繰り返し速度による周期的なものにする。周期的な電流は交番する送信磁界を大きくし、これがある形式の補聴器と磁気結合を発生させる恐れのある。無線電話といくつかの補聴器との間に発生させる恐れのある磁気結合は、補聴器に雑音又はハムを発生させて無線電話の使用を最適でないものにしてしまう恐れがある。
無線電話は、補聴器を有する者が無線電話を使用するときに、いくつかの補聴器において発生する磁気結合及びハムを減少させる必要がある。関連のない技術領域が磁気結合に対処しており、磁気結合を減少させるための技術は「ハムバッキング（ｈｕｍｂｕｃｋｉｎｇ）」と呼ばれていた。例えば、交流電源により作動される形式の旧式な無線セットでは、電源周波数の１又は２回倍によるハムが多数の形式で発生すると思われる。
特定的な一つのハム発生源は、永久磁石の代わりに電磁磁石を有するラウドスピーカを使用することにあった。電磁コイルは二つの目的に利用され、また主電源の整流器用の平滑インダクタンスを提供していた。電源から電源リップルを除去する際に、スピーカの電磁磁石はリップル周波数での交流磁界を発生させており、これがスピーカのアマチュア・コイルにハム成分を導入していた。これを除去するため、知られている常套手段は電磁磁石コイル周辺に補助巻線を設けて変圧器作用によるリップル信号のサンプルを得ることであった。次に、このサンプルはスピーカのアマチュア・コイルと直列に逆相で加算されてハムを打ち消すようにしていた。この付加的なコイルは「ハムバッキング・コイル」として知られており、スピーカに供給される内部電圧を打ち消すように機能していた。
他のハム発生源は、直接加熱されるフィラメント管が交流フィラメント電源に接続されたときに発生され、「ハムバッギング（ｈｕｍｂｕｃｋｉｎｇ）」として知られている技術により減少されていた。フィラメントの一端が接地され、かつ他端が交流フィラメント電源に接続されていれば、カソードでもあるフィラメントの一部が制御グリッドに関連したライン周波数電圧を有することになっていた。このライン周波数電圧はライン周波数によるアノード電圧の変動、従ってスピーカにハムを発生させていた。これを避けるための一つの方法は、フィラメントの一端を他方に対して逆相のライン周波数成分により駆動するようにセンタ・タップ付きのフィラメント変圧器を使用することであった。これによって、管のフィラメントが対称に構成されているのであれば、ライン周波数のハムが低減されていた。この構成は、フィラメント変圧器の巻線端間に可変ポテンショメータを使用して接地に対する可変センタ・タップを得ることにより改善されることもあった。そこで、このタップ位置は、フィラメント導入のハムばかりでなく、他のライン周波数ハム発生源に関しても打ち消しが改善されるように、調整可能にされていた。タップ位置を調整する処理は、「ハムをバッキングすること（ｂａｃｋｉｎｇ  ｔｈｅ  ｈｕｍ）」として知られていた。
最近、いくつかの楽器増幅器に適応ハムバッキングが設けられるようになった。通常、電気ギターは演奏家に可動性を与えるように長いリード線により重い大電力増幅器に接続されている。長いリード線はハムを拾い上げる潜在的な発生源である。いくつかの構成では、ハムを打ち消すために増幅器が可変量のライン周波数即ちリップル、又はその高調波を注入する手段を含むこともできる。これは、音楽が演奏されていないときに、手動的に「ハムバッキング」動作を起動させることにより、実行されてもよい。
他の型式のハムバッキングは、ライン周波数に関連されたオーディオ・システムから望ましくない長周期の反復成分を除去する方法である。ライン電源電圧のゼロ・クロスからトリガ・クロックが発生されて、オーディオ出力のサンプリングをディジタル信号プロセッサ（ＤＰＳ）メモリに同期させる。ＤＳＰは、ライン周波数に関連した干渉波形の図形を構築するために、第１のライン期間から次のものに対して同じサンプルを積算する。他方、ライン周波数と全般的に相関していない望ましい信号成分はこの処理により平均化されるので、干渉波形のみが得られ、これがオーディオ出力から引算される。この処理が全ての反復成分をうまく除去すると、打ち消し波形は積算を停止させて収束が得られた。
概要
本発明の無線電話は補聴器を有する人達のために設計されている。無線電話は、バッテリ、無線回路、及びハムバッキング・コイルを含む。前記無線回路は前記バッテリに接続されると共に、送信信号が送信される送信モード及び受信信号が受信される受信モードを有する。前記無線回路は断続的に前記送信モードと前記受信モードとの間で切り換えられる。前記無線回路が送信信号を送信している時は、前記無線回路は送信磁界を発生している。ハムバッキング・コイルが前記無線回路に接続されて、前記送信磁界に対して直接比例し、かつ前記送信磁界と逆相で打ち消し磁界を発生する。前記打ち消し磁界は前記送信磁界を少なくとも部分的に打ち消して、前記無線電話とこの無線電話と連係して使用される補聴器との間を結合する磁気結合を減少させる。
従って、本発明の目的は、前記無線電話の使用中に補聴器におけるハムのピックアップを減少させるタイム・デュープレックス無線電話を提供することにある。
本発明の他の目的は、動作中に前記無線電話の無線回路により発生した磁界に直接比例した打ち消し磁界を発生するハムバッキング・コイルを提供することである。
【図面の簡単な説明】
図１は好ましい実施例の無線電話の簡単なブロックである。
図２は無線電話における構成要素の物理的な位置を説明する好ましい実施例の無線電話の概要側面図である。
図３ａは好ましい実施例による電力増幅器とバッテリとの間に接続されたハムバッキング・コイルを示す電気概略図である。
図３ｂは好ましい実施例による電力増幅器とバッテリとの間に接続されたハムバッキング・コイルを示す等価的な電気概略図である。
図４は他の実施例の無線電話の簡単なブロック図である。
好ましい実施例の詳細な説明
図面を参照すると、本発明によるタイム・デュープレックス無線電話が示され、数字１０により指示されている。この好ましい実施例において、無線電話１０は、ヨーロッパのＧＳＭシステム、米国のＩＳ５４システム及び日本のＰＣＤシステムのようにＴＤＭＡセルラ・システムに動作する形式の電話である。無線電話１０は、通常の方法により、異なるタイム・スロット中に基地局からの信号を受信し、かつ基地局へ信号を送信するタイム・デュープレックス電話である。本発明は、無線電話１０と、無線電話１０に近接した位置に配置された補聴器又は他の電子装置との間の磁気結合を減少させるように適応された無線電話１０を指向している。本発明は、異なる時間で送信及び受信をする任意のタイム・デュープレックス無線電話に適用可能である。従って、本発明のタイム・デュープレックス無線電話１０は、種々の時分割多元アクセス（ＴＤＭＡ）及び符号分割多元アクセス・セルラ・システム（ＣＤＭＡ）に採用され得る。
図１に示すように、無線電話１０は、通常、無線回路１２と、ハムバッキング・コイル１４と、電力源又はバッテリ１６と、受話器口１８、マイクロホン２０、キーボード２２及びディスプレイ２４のような種々の電話構成要素とを含む。無線回路１２は、制御回路を含むコントローラ２８から送受信（Ｔ／Ｒ）スイッチ２６を動作させることにより断続的に送信及び受信を行う通常の無線回路である。Ｔ／Ｒスイッチ２６は、交互的にアンテナ３０を、受信機３２に接続して無線電話１０を受信モードに切り換え、また送信機３４に接続して無線電話１０を送信モードに切り換える。
無線回路１２において総体的に活性な回路は、断続的に動作する受信機３２、断続的に動作する送信機３４、及び多かれ少なかれ連続して活性なコントローラ２８に区切って示されている。受信機３２、送信機３４及びコントローラ２８は通常の受信機、送信機及び制御回路をそれぞれ含む。図１に示すこの区分は、特定の物理的な区分を必ず伴うことを意味するというものではなく、機能的な区分である。それでも通常、バッテリ（１６）から取り出される断続的な最大電流を消費する送信機３４の送信機回路は、物理的に別個の構成要素即ち電力増幅器（ＰＡ）チップに含まれる。通常、ＰＡチップは、スイッチ又はレギュレータ回路に関連した電圧降下又は損失を避けるために、バッテリ１６に直接接続される。送信機３４は、Ｔ／Ｒスイッチ２６がアンテナ３０を受信機回路３２に接続するように切り換えられると、通常の方法によりディスエーブルされるように設計されている。送信機３４は、バイアス信号又は無線周波数駆動信号をなくすことにより、ディセーブルされ、これによって、バッテリ１６に接続されたままの状態であっても電流を消費するのを停止する。
送信機３４、受信機３２及びコントローラ２８は電源パス３６によりバッテリ１６に接続される。電源パス３６は、バッテリ１６の正極性リード１６ａから無線回路１２に行く印刷回路基板内の線により形成される。図１にバッテリ電流パス３６が受信機パス３６ａ、コントローラ・パス３６ｂ及び送信機３６ｃを含むように概要的に示されている。低電流が受信機パス３６ａを介して受信機３２へ、及びコントローラ・パス３６ｂを介してコントローラ２８に流れている。これらの低電流は、典型的には、補聴器と問題のある結合を発生する恐れのある磁界を誘導することはない。
高電流は送信機３４を介して流れる。バッテリ１６からの送信機電流は、送信機パス３６ｃ及び接地パス３６ｄにより形成されたループにより、送信機３４に流れる。接地パス３６ｄはバッテリ１６の負端子１６ｄから送信機３４の接地端子３４ｂに達している。
送信機電流は送信中にループに流れて送信磁界を発生する。ループの領域が大きければ、無線電話１０から与えられた距離においてそれだけ大きな磁界が存在する。バッテリ１６から送信機３４へ流れる送信機電流が取る実際の物理パスは、非常に複雑になることが考えられ、通常、特定の形状のものであるとした設計はできない。設計では、送信機電流が流れるＰＣ基板周辺の電流ループ領域を最小化するように試行することができるが、そのときにバッテリの物理的に大きな寸法がバッテリ・フィールドを支配的なものにすると思われる。
好ましい実施例においてハムバッキング・コイル１４は、送信機電流の小部分をバイパスさせて、打ち消し磁界を発生するように送信機パス３６ｃ内に接続される。ハムバッキング・コイル１４は、送信機電流に直接比例し、かつ送信磁界と逆相となる打ち消し磁界が発生する。以下で更に詳細に説明するように、ハムバッキング・コイル１４は、無線電話１０と補聴器のように他の電子装置との間の結合を減少させるように、送信磁界を少なくとも部分的に打ち消す、打ち消し磁界を発生する。
図２を参照すると、無線電話１０が概要的に示されている。取り外し可能、再充電可能なバッテリ１６が無線電話１０の背面に取り付けられ、受話器口１８が前面に接続されている。バッテリ１６及び受話器口１８は印刷回路基板４０に電気的に接続されている。送信機３４の送信機回路を含む送信機電力増幅器４２（ＰＡ）は、ＰＦ損失を最小化するために可能な限りアンテナ３０に近接するように無線電話１０の上端に配置され、またバッテリ端子１６ａ及び１６ｂは底部に配置される。従って、送信機電流は、無線電話１０の一端から、従来技術では形状が偶発的に大きかったパスを介して他端へ明確に通る必要がある。
ハムバッキング・パス１４ａは、バッテリの正極端子１６ａをＰＣ基板４０上のバッテリ端子１６ａに近い点から、送信機電力増幅器４２に近いＰＣ基板４０上の送信機パス３６ｃ内の他点へ接続する。ハムバッキング・パス１４ａは送信機パス３６ｃにハムバッキング・コイル１４を接続するので、送信機３４が活性化されると、送信機電流の一部がハムバッキング・コイル１４に流れる。ハムバッキング・コイル１４は、無線電話１０が使用中に人の耳に保持されているときに、通常、補聴器に隣接してハムバッキング・コイル１４を配置する無線電話１０内の位置に配置される。好ましい実施例において、ハムバッキング・コイル１４は、受話器口１８を取り囲む、無線電話１０の上正面部に配置される。これは、受話器口１８に近接した位置であって、無線電話１０が人の耳に隣接して保持されるときに補聴器が配置される位置に、ハムバッキング・コイルが打ち消し磁界を発生させる結果となる。従って、ハムバッキング・コイル１４は、無線電話１０の使用中に補聴器が配置される領域において最大の結合を発生する。
勿論、ハムバッキング・コイル１４の寸法、感度、方向及びターン数は、送信磁界を効果的に打ち消す打ち消し磁界を発生するために無線電話１０の特定的な設計を使用して実験により決定されなければならない。ハムバッキング・コイル１４は、図２に示すように正確に方向付けられる、又は配置される必要はなく、このことは、無線電話１０の使用中に補聴器にほぼ隣接するように、ハムバッキング・コイル１４を配置する原理を説明することのみを意図している。
図３ａ及び３ｂはバッテリ１６を電力増幅器（ＰＡ）４２に接続する送信機パス３６ｃの概要説明を示す。バッテリ１６と送信機電力増幅器４２との間の電流用の送信機パス３６ｃは、印刷回路基板４０上に意図的に付加された小さな路長又はハムバッキング抵抗４４を含むことにより、任意選択的に延長される。図３ｂの等価電気回路に示すように、ハムバッキング抵抗４４は、選択した小さな電圧降下を発生させるようにして、送信機電流の一部が送信機パス３６ｃと並列に接続されているハムバッキング・コイル１４に流れるようにさせる。ハムバッキング抵抗４４を形成する付加的なトラック長は、ハムバッキング・コイル１４をバイパスする送信機電流量を調整する手段が得られるように遮断可能なリンクを有する曲がりくねった線を任意選択的に備えることができる。
送信機電流の一部のみをバイパスすることは、本発明をこの形態に限定することを意味する意図ではない。実際に、ハムバッキング・コイル１４は全ての回路により消費されるバッテリ電流全体の一部をバイパスさせることもできる。バッテリ電流全体の一部をバイパスさせるために、ハムバッキング抵抗４４はバッテリ電流全体を受け入れるようにバッテリ・パス内に配置されると共に、ハムバッキング・コイルはハムバッキング抵抗４４と並列に接続される。
更に、放射されるハム磁界を減少させるために、本発明のハムバッキング・コイル１４を導入することは、図２、図３ａ及び３ｂに示すように受動的な実施に限定されない。代替として、ハムバッキング・コイル１４は、打ち消し磁界を発生するために単に小さな電流駆動を必要するだけとなるように設けられてもよい。低電流駆動は、例えばＴ／Ｒスイッチにエネーブル信号を送信することにより活性化されるトランジスタ・スイッチにより得られるものでもよい。ＰＩＮダイオード・スイッチの場合は、ダイオード電流そのものがハムバッキング・コイルを流れ得ること、従って効率のために同一電流を二重に使用することができる。調整が必要な場合に、このような低電流は調整するのに好都合であるが、しかし打ち消しを達成するために送信機電力増幅器４２の電流消費に比例してこの電流を調整する必要性が生じる。これは、最良の動作のためにディジタル・アナログ変換器を使用してディジタル的に予め記憶した電流値を選択した送信電力レベルに関連した電流に変換することにより行っても、又はディスプレイ２４及びキーボード２２によりユーザ調整されてもよい。
図４に転ずると、他の実施例による無線電話１０ａが示されている。無線電話１０ａは図１、２、３ａ及び３ｂに示す無線電話１０の構成要素を含む。しかし、無線電話１０ａでは、ハムバッキング・コイル１４が電流ドライブ５０に接続され、これがハムバッキング・コイル１４に電流を通して打ち消し磁界を発生させる。この電流ドライブ５０はハムバッキング・コイル１４を通る電流と、対応して発生する打ち消し磁界とを制御するように調整可能である。この電流ドライブは好ましくはディジタル・アナログ変換器である。このディジタル・アナログ変換器は、予め記憶した電流値を備えており、選択した予め記憶した電流値に基づいてハムバッキング・コイル１４に通す選択した電流を発生する。
コントローラ２８は活性化されて、電流ドライブ５０に制御信号を出力することにより電流ドライブ５０に予め記憶した電流値を選択する。この制御信号は、例えば送信機３４が送信エネーブル信号を使用することにより送信している時に、電流ドライブ５０を活性化する。一実施例において、この制御信号は更に送信機３４の電流消費に対応する予め記憶した電流値も表す。従って、制御電流は電流ドライブ５０を送信機３４の電流消費に比例して調整させる。他の実施例において、電流ドライブ５０に出力される、予め記憶した電流値は、キーボード２２を使用してユーザ選択されてもよく、無線電話１０ａのユーザに打ち消し磁界を手動的に調整できるようにする。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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