具有集成接近度傳感器的天線設(shè)備及方法
【專利說(shuō)明】
[0001] 優(yōu)先權(quán)
[0002] 本申請(qǐng)案主張2014年12月10日提出申請(qǐng)的有相同標(biāo)題的序列號(hào)為14/566, 584 的同在申請(qǐng)中且共同擁有的美國(guó)專利申請(qǐng)案的優(yōu)先權(quán)，所述美國(guó)專利申請(qǐng)案主張2014年8 月26日提出申請(qǐng)的有相同標(biāo)題的序列號(hào)為62/042, 020的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)案，前述申請(qǐng) 案中的每一者W其全文引用方式并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明一般來(lái)說(shuō)設(shè)及用于便攜式無(wú)線裝置的天線解決方案且特定來(lái)說(shuō)在一個(gè)示 范性方面中設(shè)及并入集成接近度傳感器的天線解決方案。
【背景技術(shù)】
[0004] 具有無(wú)線通信能力的移動(dòng)裝置（例如移動(dòng)計(jì)算機(jī)、移動(dòng)電話、智能電話、平板計(jì)算 機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理（PDA)、"智能"手表及其它個(gè)人通信裝置（PCD))已變得較為普遍且實(shí)際 上已變成現(xiàn)代生活的必需品。隨著更多種類的裝置已進(jìn)入移動(dòng)計(jì)算空間，裝置已變得在重 量上更輕且在大小上更小，同時(shí)運(yùn)些裝置的功能性已極大地增加。
[0005] 比吸收率（SAR)是當(dāng)人體暴露于（舉例來(lái)說(shuō)）射頻（RF)電磁場(chǎng)時(shí)，人體吸收電磁 能量的速率的量度。存在限制移動(dòng)裝置的用戶經(jīng)歷的SAR暴露且因此限制此類移動(dòng)裝置的 輸出功率電平的規(guī)程（例如，由聯(lián)邦通信委員會(huì)（FCC)做出）。舉例來(lái)說(shuō)，F(xiàn)CC將來(lái)自蜂窩 式電話的RF暴露限制于從含有質(zhì)量為1克的吸收大多數(shù)信號(hào)的組織的體積獲得的1. 6瓦/ 千克（1.6W/kg)的SAR電平。歐盟經(jīng)由歐洲電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)將來(lái)自移動(dòng)電話的對(duì)吸 收大多數(shù)信號(hào)的IOg組織求平均所得的RF暴露限制于2W/kg。在移動(dòng)裝置中，在存在人體 的情況下，為限制暴露于RF且實(shí)行調(diào)節(jié)，利用接近度傳感器來(lái)降低移動(dòng)裝置的功率輸出。
[0006] 因此，存在對(duì)提供還允許遵從SAR調(diào)節(jié)的較小大小的天線解決方案的設(shè)備、系統(tǒng) 及方法的需要。理想地，此解決方案將通過(guò)（舉例來(lái)說(shuō)）共享無(wú)線廣域網(wǎng)（WWAN)天線解決 方案與接近度傳感器之間的組件而減小對(duì)位于移動(dòng)通信裝置上的天線/接近度傳感器組 件的大小要求，同時(shí)還通過(guò)將接近度傳感器與RF信號(hào)路徑并聯(lián)連接而針對(duì)所述裝置提供 優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)解決方案的減小的噪聲電平。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本文中通過(guò)提供具有集成傳感器的天線解決方案（例如（例如），WWAN天線）及 使用并校準(zhǔn)所述天線解決方案的方法來(lái)滿足前述需要。
[0008] 在本發(fā)明的第一方面中，掲示一種天線設(shè)備。在一個(gè)實(shí)施例中，所述天線設(shè)備包 含：天線饋送元件；寄生元件，其W電容方式禪合到所述天線饋送元件，所述寄生元件經(jīng)配 置W增寬所述天線饋送元件的阻抗帶寬；電容器，其電禪合到接地，所述電容器電禪合到所 述寄生元件；及接近度傳感器，其電禪合到ESD/解禪電路，使得所述接近度傳感器并聯(lián)禪 合到所述寄生元件，所述接近度傳感器經(jīng)配置W :在存在人體的情況下檢測(cè)所述寄生元件 的電容改變且響應(yīng)于其而降低所述天線饋送元件的輸出功率；在不存在所述人體的情況下 升高所述天線饋送元件的所述輸出功率。
[0009] 在一個(gè)變體中，所述天線設(shè)備進(jìn)一步包含處理引擎，其中接近度傳感器經(jīng)由發(fā)送 到所述處理引擎的信號(hào)而降低或升高所述天線饋送元件的所述輸出功率。
[0010] 在另一變體中，所述天線設(shè)備進(jìn)一步包含經(jīng)配置W提供對(duì)所述天線饋送元件的頻 率調(diào)諧的匹配電路。
[0011] 在又一變體中，所述ESD/解禪電路并聯(lián)電禪合到所述寄生元件，所述ESD/解禪電 路經(jīng)配置W阻擋射頻（R巧信號(hào)進(jìn)入到所述接近度傳感器中W便實(shí)現(xiàn)對(duì)電容改變的檢測(cè)。
[0012] 在又一變體中，所述ESD/解禪電路包含與電禪合到所述接地的所述電容器并聯(lián) 禪合的兩個(gè)電阻器。
[0013] 在又一變體中，電禪合到所述接地的所述電容器經(jīng)配置W針對(duì)所述天線饋送元件 提供射頻（R巧接地且經(jīng)由高阻抗阻擋直流值C)路徑。
[0014] 在又一變體中，所述寄生元件包含射頻（RF)金屬化物。
[0015] 在又一變體中，所述寄生元件包含W A/4元素進(jìn)行的接地金屬化物、W A/2元素 進(jìn)行的浮動(dòng)金屬化物或雙頻帶寄生元件。
[0016] 在又一變體中，所述天線饋送元件包含雙頻帶天線饋送組件。
[0017] 在本發(fā)明的第二方面中，掲示一種天線設(shè)備。在一個(gè)實(shí)施例中，所述天線設(shè)備包 含：天線饋送件，其由至少一個(gè)諧振頻率表征；接地天線組件，其經(jīng)表征W增寬阻抗帶寬； 接近度感測(cè)元件，其禪合到所述接地天線組件，所述接近度感測(cè)元件經(jīng)配置W檢測(cè)所述接 地天線組件的電容改變；及電容器，其針對(duì)所述接地天線組件但不在比吸收率（SAR)頻率 下提供射頻（R巧接地。
[0018] 在一個(gè)變體中，所述天線設(shè)備進(jìn)一步包含RF控制器，其中所述接近度感測(cè)元件經(jīng) 由發(fā)送到所述RF控制器的信號(hào)而減小或增加所述天線饋送件的輸出功率。
[0019] 在另一變體中，所述天線設(shè)備進(jìn)一步包含經(jīng)配置W提供對(duì)所述天線饋送件的頻率 調(diào)諧的匹配電路元件。
[0020] 在又一變體中，所述天線設(shè)備進(jìn)一步包含并聯(lián)電禪合到所述接地天線組件的ESD/ 解禪電路，所述ESD/解禪電路經(jīng)配置W阻擋RF信號(hào)進(jìn)入到所述接近度感測(cè)元件中W便實(shí) 現(xiàn)對(duì)電容改變的檢測(cè)。
[0021] 在又一變體中，所述接地天線組件包含RF金屬化物。
[0022] 在又一變體中，所述天線饋送件包含雙頻帶天線饋送組件，且所述接地天線組件 包含雙頻帶寄生元件。
[0023] 在本發(fā)明的第=方面中，掲示一種操作具有集成接近度傳感器的天線的方法。在 一個(gè)實(shí)施例中，所述方法包含：在并聯(lián)禪合到接地天線組件的所述接近度傳感器處檢測(cè)電 容改變；至少部分基于所述檢測(cè)所述電容改變，在所述接近度傳感器處發(fā)送指示存在人體 的消息；及至少部分基于接收到所述消息而降低所述天線的發(fā)射功率。
[0024] 在一個(gè)變體中，所述方法進(jìn)一步包含在所述接近度傳感器處檢測(cè)第二電容改變； 及至少部分基于所述檢測(cè)所述第二電容改變，在所述接近度傳感器處發(fā)送指示所述不存在 人體的第二消息。
[00巧]在另一變體中，所述方法進(jìn)一步包含至少部分基于接收到所述第二消息而降低所 述天線的所述發(fā)射功率。
[00%] 在第四方面中，掲示一種移動(dòng)設(shè)備。在一個(gè)實(shí)施例中，所述移動(dòng)設(shè)備包含：射頻引 擎；接近度傳感器，其禪合到所述射頻引擎；一或多個(gè)天線饋送元件，其禪合到所述射頻引 擎；天線接地元件；及傳感器元件，其與所述接近度傳感器禪合。所述一或多個(gè)天線饋送元 件及所述天線接地元件安置于襯底的第一表面上且所述傳感器元件安置于所述襯底的第 二表面上，所述第二表面與所述第一表面相對(duì)。
[0027] 在一個(gè)變體中，所述傳感器元件的輪廓大體上反映所述天線接地元件的輪廓。
[0028] 在另一變體中，所述襯底包含柔性印刷電路板。
[0029] 在又一變體中，所述接近度傳感器經(jīng)配置W檢測(cè)電容改變且所述天線接地元件與 所述傳感器元件W電容方式禪合。
[0030] 在又一變體中，所述一或多個(gè)天線饋送元件包含低頻帶天線饋送元件及高頻帶天 線饋送元件。匹配電路經(jīng)配置W安置于所述低頻帶天線饋送元件與所述高頻帶天線饋送元 件之間。
【附圖說(shuō)明】
[0031] 當(dāng)連同圖式一起時(shí)，依據(jù)下文所陳述的詳細(xì)說(shuō)明將較明了本發(fā)明的特征、目標(biāo)及 優(yōu)點(diǎn)，其中：
[0032] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的原理的具有集成接近度傳感器的無(wú)線廣域網(wǎng)（WWAN)天線設(shè) 備的第一示范性實(shí)施例的框圖。
[0033] 圖IA是根據(jù)本發(fā)明的原理的具有集成接近度傳感器及單獨(dú)傳感器元件的WWAN天 線設(shè)備的第二示范性實(shí)施例的框圖。
[0034] 圖IB是根據(jù)本發(fā)明的原理的圖1的具有集成接近度傳感器的WWAN天線設(shè)備的示 范性實(shí)施方案的前視平面圖。
[0035] 圖IC是根據(jù)本發(fā)明的原理的圖IA的具有集成接近度傳感器的WWAN天線設(shè)備的 示范性實(shí)施方案的后視平面圖。
[0036] 圖ID是根據(jù)本發(fā)明的原理的圖IA的具有集成接近度傳感器的WWAN天線設(shè)備的 示范性實(shí)施方案的前視平面圖。
[0037]圖2是根據(jù)本發(fā)明的原理的具有集成接近度傳感器的WWAN設(shè)備的第=示范性實(shí) 施例的框圖。
[0038] 圖3A是根據(jù)本發(fā)明的原理的在介電多面體上具有兩個(gè)供應(yīng)點(diǎn)的天線布置的實(shí) 例。
[0039] 圖3B是根據(jù)本發(fā)明的原理的在介電多面體上具有一個(gè)供應(yīng)點(diǎn)的天線布置的實(shí) 例。
[0040] 圖3C是根據(jù)本發(fā)明的原理的在不規(guī)則介電件上具有兩個(gè)供應(yīng)點(diǎn)的天線布置的實(shí) 例。
[0041] 圖4是圖解說(shuō)明具有集成接近度傳感器的示范性WWAN天線設(shè)備的操作的邏輯流 程圖。
[0042] 圖5A到甜展示具有集成接近度傳感器的WWAN天線設(shè)備的原型的各種照片。
[0043] 圖6是圖解說(shuō)明（舉例來(lái)說(shuō)）Sll天線福射器的自由空間天線回波損耗（W地為 單位）隨著頻率而變化的圖表。 W44] 圖7是圖解說(shuō)明針對(duì)（舉例來(lái)說(shuō)）圖5B及5C中所展示的天線所獲得的自由空間 效率（W地為單位）的圖表。 W45] 圖8是圖解說(shuō)明（舉例來(lái)說(shuō)）圖1及IA中所展示的天線布置的回波損耗（W地 為單位）隨著頻率而變化的圖表。
[0046] 圖9是圖解說(shuō)明（舉例來(lái)說(shuō)）圖1及IA中所展示的天線布置的總效率（W地為 單位）隨著頻率而變化的圖表。
[0047] 圖10是圖解說(shuō)明（舉例來(lái)說(shuō)）圖1及IA中所展示的天線布置的福射效率（W地 為單位）隨著頻率而變化的圖表。
[0048] 本文中所掲示的所有圖均為原受讓人2014年到2015年版權(quán)所有。保留所有權(quán)利。
【具體實(shí)施方式】
[0049] 現(xiàn)在參考所述圖式，其中通篇中相似編號(hào)指代相似部件。
[0050] 如本文中所使用，術(shù)語(yǔ)"天線"及"天線組合件"不加限制地指代并入有接收/發(fā) 射及/或傳播電磁福射的一或多個(gè)頻帶的單個(gè)元件、多個(gè)元件或一或多個(gè)元件陣列的任何 系統(tǒng)。所述福射可為眾多類型的，例如微波、毫米波、射頻、數(shù)字調(diào)制、模擬、模/數(shù)編碼、數(shù) 字編碼的毫米波能量等等?？墒褂靡换蚨鄠€(gè)中繼器鏈路將所述能量從一個(gè)位置發(fā)射到另一 位置，且一或多個(gè)位置可為移動(dòng)的、靜止的或固定到地面上的一位置，例如基站。
[0051] 如本文中所使用，術(shù)語(yǔ)"板"及"襯底"一般來(lái)說(shuō)且不加限制地指代其上可安置其 它組件的任何實(shí)質(zhì)上平坦或彎曲表面或者組件。舉例來(lái)說(shuō)，襯底可包括單層或多層的印刷 電路板（例如，F(xiàn)R4)、半導(dǎo)電裸片或晶片或者甚