CN102590867A - 接近检测装置及移动终端 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种接近检测装置，包括：移动终端天线本体和移动终端侧边金属条，用于检测所述移动终端天线本体和移动终端侧边金属条之间所夹空间的电容；与所述移动终端天线本体和移动终端侧边金属条电耦合连接的电容检测传感器电路，根据所述移动终端天线本体和移动终端侧边金属条检测的电容判断是否有人接近，当判断出有人接近时输出指示信号以指示有人接近。本发明实施例中，通过移动终端天线本体和移动终端侧边金属条检测其所处空间的电容，电容检测传感器电路根据所述电容判断是否有人接近，实现了接近检测方案，从而节省了移动终端内部空间，减小了移动终端设计难度，降低了成本，有利于移动终端的小型化与轻薄化。

Description

接近检测装置及移动终端
技术领域
本发明实施例涉及通信领域，尤其是涉及一种接近检测装置及移动终端。
背景技术
随着电子技术的发展，移动终端(如智能手机、平板电脑、便携式个人电脑)等无线产品正逐渐成为人们必不可少的生活与办公用品，为了防止无线产品过量的辐射对人的伤害，美国联邦通信委员会和欧盟都对对无线产品的SAR(Specific Absorption Rate，比吸收率)值有严格的认证规定。
为了降低产品的SAR值，目前有些无线产品中会加入检测人接近和离开的接近传感器，当检测到人接近时，降低发射功率从而降低产品对人的辐射。
现有接近传感器技术方案是利用放置在天线附近的FPC(Flexible PrintedCircuit，柔性印刷电路板)来检测电容变化的，为了保证检测精度和稳定性，FPC的面积一般要求在28mm*25mm左右。在天线附近增加如此大的电容检测FPC使得原本紧张的移动终端内部空间资源受到极大的浪费，不利于移动终端的小型化和轻薄化。
发明内容
为了解决上述问题，本发明实施例提出一种接近检测装置及移动终端。
一方面，本发明实施例提出了一种接近检测装置，包括：移动终端天线本体和移动终端侧边金属条，构成电容器的两极，用于检测所述移动终端天线本体和移动终端侧边金属条之间所夹空间的电容；与所述移动终端天线本体和移动终端侧边金属条分别电耦合连接的电容检测传感器电路，根据所述移动终端天线本体和移动终端侧边金属条检测的电容判断是否有人接近，当判断出有人接近时，输出指示信号。
另一方面，本发明实施例提出了一种移动终端，包括接近检测装置，所述接近检测装置包括：移动终端天线本体和移动终端侧边金属条，构成电容器的两极，用于检测所述移动终端天线本体和移动终端侧边金属条之间所夹空间的电容；与所述移动终端天线本体和移动终端侧边金属条分别电耦合连接的电容检测传感器电路，根据所述移动终端天线本体和移动终端侧边金属条检测的电容判断是否有人接近，当判断出有人接近时，输出指示信号。
本发明实施例中，通过移动终端天线本体和移动终端侧边金属条检测其所夹空间的电容，电容检测传感器电路根据所述电容判断是否有人接近，实现了接近检测，由于使用移动终端本身的天线本体和侧边金属条，故可节省移动终端内部空间，减小移动终端设计难度，降低成本，有利于移动终端的小型化与轻薄化。
附图说明
图1为一种移动终端的背面结构示意图；
图2为本发明实施例中一种接近检测装置的结构示意图；
图3为本发明实施例中又一种接近检测装置的结构示意图；
图4为本发明实施例中又一种接近检测装置的结构示意图；
图5为AD7156芯片的引脚示意图；
图6为AD7156芯片的电路结构示意图；
图7为本发明实施例中又一种接近检测装置的结构示意图；
图8为本发明实施例中又一种接近检测装置的结构示意图；
图9为本发明实施例中又一种接近检测装置的结构示意图；
图10为本发明实施例中一种移动终端的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。首先，对以下各实施例中的用词和术语进行解释：
所谓“移动终端”，是指其尺寸适于移动的各种终端通信设备，包括但不限于：手机、平板电脑、便携式个人电脑等。
当以下各实施例提到甲与乙相“耦合”时，是指通过甲的电信号与通过乙的电信号发生物理上的确定关联，这包括甲与乙通过导线等直接连接，或者通过另一个部件丙间接相连，也包括甲与乙之间如变压器那样通过电磁感应使经过各自的电信号发生关联。
当本发明实施例提及“第一”、“第二”等序数词时，除非根据上下文其确实表达顺序之意，应当理解为仅仅是起区分之用。
现有的接近检测方案是在移动终端中使用单独的电容FPC来检测移动终端周围的电容，通过电容的变化来判断人的接近。如图1指示，为一种移动终端的背面结构示意图，所述移动终端100为长方体型结构，有六个外部平面，图1中示出了移动终端背面110，以及移动终端左侧面130和移动终端下侧面140，天线区域120为所述移动终端100的天线本体在所述移动终端背面110上的投影区域。由于移动终端各个平面的SAR值都有严格的规定，所以需要在移动终端的各个平面特别是天线所在的平面都要设置电容FPC，FPC的面积一般都在28mm*25mm左右，而天线发射平面的FPC面积更是要大于天线的面积以能够覆盖天线发射平面。随着移动终端的小型化和轻薄化的趋势，移动终端的内部空间本就非常紧张，在移动终端内部增加如此大面积的FPC无疑会大大增加移动终端的内部空间，增加移动终端的设计难度。
发明人在实现本发明的过程中发现，移动终端的天线本体和侧边金属条构成的电容可以满足电容检测芯片前端检测电容范围的要求，而且当人接近时所述前端检测电容周围的介电常数变化引起的电容变化量可以满足设计要求。从而可以利用天线本体和侧边金属条构成的电容的变化量来检测人接近的距离。图2为本发明实施例中一种接近检测装置的结构示意图；所述装置包括移动终端天线本体和移动终端侧边金属条10，构成电容器的两极，用于检测所述移动终端天线本体和移动终端侧边金属条所夹空间的电容；
所述接近检测装置还包括电容检测传感器电路11，所述电容检测传感器电路11与所述移动终端天线本体和移动终端侧边金属条10电耦合连接，根据所述移动终端天线本体和移动终端侧边金属条检测的电容判断是否有人接近，当判断出有人接近时输出指示信号，所述指示信号用于指示有人接近。具体的，当有人接近所述接近检测装置时，会引起所述移动终端天线本体和移动终端侧边金属条10周围的介电常数发生变化，从而使所述移动终端天线本体和移动终端侧边金属条10检测的电容发生变化，所述电容检测传感器电路11根据所述电容变化判断是否有人接近，当判断出有人接近时，输出有人接近指示信号，如高电平或者低电平。
本发明实施例中，通过移动终端天线本体和移动终端侧边金属条检测其所处空间的电容，电容检测传感器电路根据所述电容判断是否有人接近，实现了接近检测方案，从而节省了移动终端内部空间，减小了移动终端设计难度，降低了成本，有利于移动终端的小型化与轻薄化。
图3为本发明实施例中一种接近检测装置的结构示意图；所述接近检测装置包括移动终端天线本体和移动终端侧边金属条10和电容检测传感器电路11，其中所述电容检测传感器电路11包括电容数字转换器211、寄存器212、比较器213，具体的：
所述移动终端天线本体和移动终端侧边金属条10，用于检测所述移动终端天线本体和移动终端侧边金属条10之间所夹空间的电容。所述移动终端天线本体和移动终端侧边金属条10中的移动终端天线本体和移动终端侧边金属条分别相当于一个电容器的电容两极，可以实时检测所述移动终端天线本体和移动终端侧边金属条10所述空间的电容。当所述移动终端天线本体和移动终端侧边金属条10的周围环境发生变化时，例如有人接近或者其他物体接近时，会引起所述所述移动终端天线本体和移动终端侧边金属条10周围的介电常数发生变化，进一步会引起所述移动终端天线本体和移动终端侧边金属条10所检测到的电容发生变化。
所述电容数字转换器211，用于获取所述移动终端天线本体和移动终端侧边金属条10所检测的电容，将所述电容转换为第一电容值。由于所述移动终端天线本体和移动终端侧边金属条10所检测的电容是一个模拟信号，在此需将所述电容转换为数字信号，即第一电容值，以便于后续的处理。
所述寄存器212中存储有第二电容门限值，所述第二电容门限值为人接近时对应的电容值。所述第二电容门限值可以根据产品设计的实际需要来确定，例如在产品设计时确定当人与所述装置的距离小于13mm时即认为有人接近所述装置，则可将人与所述装置相距13mm时所述移动终端天线本体和移动终端侧边金属条检测的电容所对应的电容值设定为所述第二电容门限值，所述第二电容门限值作为判断人是否接近所述装置的电容值临界点。
所述比较器213，用于根据所述第一电容值和所述第二电容门限值判断是否有人接近，当判断出有人接近时输出指示信号，所述指示信号用于指示有人接近。
基于所述电容数字转换器211电容转换的方式，当人接近时，所述第一电容值可能会变大，或者也可能会变小。根据所述电容数字转换器211电容转换的方式，所述比较器213可采用不同的比较模式。
具体的，当人接近时若所述第一电容值变大，则比较所述第一电容值是否大于所述第二电容门限值，当所述第一电容值大于所述第二电容门限值时，输出指示信号，所述指示信号用于指示有人接近；或者，当人接近时若所述第一电容值变小，则比较所述第一电容值是否小于所述第二电容门限值，当所述第一电容值小于所述第二电容门限值时，输出指示信号，所述指示信号用于指示有人接近。
进一步的，所述指示信号可以为高电平，或者也可以为低电平。具体的，若没有人接近时所述比较器213输出低电平，当有人接近时则输出高电平以指示有人接近；或者没有人接近时所述比较器输出高电平，当有人接近时则输出低电平以指示有人接近。
本发明实施例中，通过移动终端天线本体和移动终端侧边金属条检测其所处空间的电容，电容检测传感器电路根据所述电容判断是否有人接近，实现了接近检测方案，从而节省了移动终端内部空间，减小了移动终端设计难度，降低了成本，有利于移动终端的小型化与轻薄化。
如图4所示，为本发明实施例中另一种接近检测装置的结构示意图；所述接近检测装置包括移动终端天线本体和移动终端侧边金属条10和电容检测传感器电路11，其中所述电容检测传感器电路11包括电容数字转换器311、寄存器312、计算器313、比较器314，具体的：
所述移动终端天线本体和移动终端侧边金属条10，用于检测所述移动终端天线本体和移动终端侧边金属条10所处空间的电容。所述移动终端天线本体和移动终端侧边金属条10中的移动终端天线本体和移动终端侧边金属条分别相当于一个电容器的电容两极，可以实时检测所述移动终端天线本体和移动终端侧边金属条10所述空间的电容。当所述移动终端天线本体和移动终端侧边金属条10的周围环境发生变化时，例如有人接近或者其他物体接近时，会引起所述移动终端天线本体和移动终端侧边金属条10周围的介电常数发生变化，进一步会引起所述移动终端天线本体和移动终端侧边金属条10所检测到的电容发生变化。
所述电容数字转换器311，用于获取所述移动终端天线本体和移动终端侧边金属条10所检测的电容，将所述电容转换为第一电容值。由于所述移动终端天线本体和移动终端侧边金属条10所检测的电容是一个模拟信号，在此需将所述电容转换为数字信号，即第一电容值，以便于后续的处理。
所述寄存器312，存储有第三电容值和第四电容差值，所述第三电容值为没有人接近时的电容值，所述第四电容差值为有人接近时的电容值与所述第三电容值的差值。
所述第四电容差值可以根据产品设计的实际需要来确定，例如在产品设计时确定当人与所述装置的距离小于13mm时，则认为有人接近所述装置，则可将人与所述装置相距13mm时所述终端天线本体检测的电容所对应的电容值与所述三电容值的差值作为判断人是否接近所述装置的电容值临界点。
所述计算器313，用于计算所述第一电容值与所述第三电容值之间的第五电容差值。
所述比较器314，用于比较所述第五电容差值是否大于所述第四电容差值，当所述第五电容差值大于所述第四电容差值时，输出指示信号，所述指示信号用于指示有人接近。
进一步的，所述指示信号可以为高电平，或者也可以为低电平。具体的，若没有人接近时所述比较器314输出低电平，当有人接近时则输出高电平以指示有人接近；或者没有人接近时所述比较器314输出高电平，当有人接近时则输出低电平以指示有人接近。
本发明实施例中，通过移动终端天线本体和移动终端侧边金属条检测其所处空间的电容，电容检测传感器电路根据所述电容判断是否有人接近，实现了接近检测方案，从而节省了移动终端内部空间，减小了移动终端设计难度，降低了成本，有利于移动终端的小型化与轻薄化。
所述电容检测电路可以为电容转换器，电容转换器是一种电容接近检测传感器芯片，可以根据输出的电容信号判断是否有人接近，并输出有人接近的指示信号。
如图5所示，为AD7156的引脚示意图。AD7156是ADI(Analog Devices，亚德诺半导体)公司生产的一种双通路电容转换器(Capacitance Converter)，如图所示，AD7156有10个引脚，具体的，各个引脚的名称及功能如下：
  引脚编号   引脚名称  功能
  1   GND  接地
  2   VDD  供电电压
  3   CIN2  电容输入通路2
  4   CIN1   电容输入通路1
  5   EXC2   激励信号通路2
  6   EXC1   激励信号通路1
  7   OUT1   逻辑输出通路1
  8   OUT2   逻辑输出通路2
  9   SCL   输入时钟信号
  10   SDA   输入双向数据信号
在使用中，可以只使用一个通路，也可以同时使用两个通路。例如，将AD7156的CIN1与移动终端天线本体电耦合连接，EXC1与移动终端侧边金属条电耦合连接，AD7156根据输入的电容判断是否有人接近，当判断出有人接近时，从OUT1输出高电平信号。也可以将AD7156的CIN2和EXC2分别与另一个FPC电容器的两极相连，构成另一通路。
如图6所示，为本发明实施例中AD7156的电路结构示意图，所述电路包括两个通路：第一检测电容501所在的第一电容通路，第一检测电容501的两个电容极分别与AD7156的CIN1和EXC1连接，形成第一电容通路；第二检测电容502所在的第二电容通路，第二检测电容502的两个电容极分别与AD7156的CIN2和EXC2连接，形成第二电容通路。两个通路的选择是通过双路开关503实现的，当双路开关503连接到第一电容通路时，AD7156获取所述第一检测电容501所检测的电容，当双路开关503连接到第二电容通路时，AD7156获取所述第二检测电容502所检测的电容。
下面以AD7156对第一检测电容501检测的电容信号的处理过程为例，描述AD7156R逻辑结构及各模块功能。如图6所示，当双路开关503选择第一电容通路时，第一检测电容501检测的电容信号通过CIN1和EXC1输入到AD7156；所述电容信号为模拟信号，通过数字转换器505将所述电容信号转换为数字信号，即第一电容值；由于第一检测电容501检测的电容受环境影响可能会在小范围内有所变化或者有噪声等，所以所述第一电容值并不稳定会在小范围内上下浮动，所以需要再经过数字滤波器506的滤波处理，如求平均等，得到一个较为稳定的第一电容值；所述第一电容值输入到第一比较器509；同时第一门限寄存器510中存储的第二电容门限值也输入到第一比较器509，所述第二电容门限值为人接近时所述第一检测电容501检测到的电容所对应的电容值；所述第一比较器509比较所述第一电容值是否大于所述第二电容门限值，当所述第一电容值大于所述第二电容门限值时，输出高电平，以指示有人接近。所述高电平通过OUT1输出。
可选的，基于所述电容数字转换器505的转换方式，当人接近时所述第一电容值也可能变小，此时所述第一比较器509比较所述第一电容值是否小于所述第二电容门限值，当所述第一电容值小于所述第二电容门限值时，所述第一比较器输出高电平，以指示有人接近。所述高电平通过OUT1输出。
AD7156还包括有第二门限寄存器507和第二比较器508，所述第二门限寄存器507存储有第三电容门限值，所述第三电容门限值为人接近时所述第二检测电容502检测到的电容所对应的电容值。所述第二比较器508与所述第一比较器509的工作原理相同，当AD7156选择所述第二电容通路时，所述第二比较器508比较所述第二检测电容502检测的电容所对应的电容值是否大于所述第三电容门限值，当所述第二检测电容502检测的电容所对应的电容值大于所述第三电容门限值时，所述第二比较器508输出高电平，以指示有人接近。所述高电平通过OUT2输出。
如图7所示，为本发明实施例中又一种接近检测装置的结构示意图，所述接近检测装置包括移动终端天线本体6011，移动终端侧边金属条6012和AD7156芯片602，所述移动终端天线本体6011与所述AD7156芯片602的第4引脚即CIN1相连，所述移动终端侧边金属条6012与所述AD7156芯片602的第6引脚即EXC1相连，所述移动终端天线本体6011和移动终端侧边金属条6012构成电容器的两极，检测所述移动终端天线本体6011和移动终端侧边金属条6012构成电容器所处空间的电容，并将检测的所述电容信号输入到所述AD7156芯片602，所述AD7156芯片判断是否有人接近的方法可参考图5实施例的描述，并输出有人接近的指示信号。
本发明实施例中，通过移动终端天线本体和移动终端侧边金属条检测其所处空间的电容，电容检测传感器电路根据所述电容判断是否有人接近，实现了接近检测方案，从而节省了移动终端内部空间，减小了移动终端设计难度，降低了成本，有利于移动终端的小型化与轻薄化。
进一步的，如图8所示，为了降低移动终端天线本体周围的金属条或走线对天线性能造成的影响，可以在所述移动终端天线本体6011和所述AD7156芯片602之间串联连接高频电感603，所述高频电感603的电感值可以为82纳亨，或者68纳亨。当然，如果所述AD7156芯片由其他的电容检测传感器电路替代实现，也可在所述终端天线本体和电容检测传感器电路之间串联连接高频电感。
如图9所示，为本发明实施例中又一种接近检测装置的结构示意图，所述接近检测装置包括移动终端天线本体7011，移动终端侧边金属条7012和电容检测传感器电路702，所述移动终端天线本体7011和所述移动终端侧边金属条7012分别连接所述电容检测传感器电路702，所述移动终端天线本体7011和所述移动终端侧边金属条7012构成电容器的两极，用以检测所述移动终端天线本体7011和移动终端侧边金属条7012构成电容器所夹空间的电容，并将检测的所述电容信号输入到所述电容检测传感器电路702，所述电容检测传感器电路702根据所述电容信号判断是否有人接近，并输出有人接近的指示信号。其中所述电容检测传感器电路702根据所述电容信号判断是否有人接近可参考前述实施例的描述。进一步的，为了降低所述移动终端天线本体7011周围的金属条或走线对天线性能造成的影响，可以在所述移动终端天线本体7011和所述电容检测传感器电路702之间串联连接高频电感703，所述高频电感703的电感值可以为82纳亨，或者68纳亨。
进一步的，所述接近检测装置可以用于各种移动终端中，包括但不限于智能手机、平板电脑、便携式个人电脑等。通过所述接近检测装置检测到人接近时，移动终端调节其无线信号的发射功率，以满足SAR值的规定，减小对人的辐射。如图10所示，为一种移动终端的结构示意图，所述移动终端包括有移动终端天线本体和移动终端侧边金属条801、电感检测传感器电路802、基带处理器803、射频收发器804，所述移动终端天线本体和移动终端侧边金属条801检测所述移动终端天线本体和移动终端侧边金属条801所在空间的电容；所述电容检测传感器电路802获取所述移动终端天线本体和移动终端侧边金属条801所检测的电容，根据所述电容判断是否有人接近，并输出指示信号，所述指示信号用于指示是否有人接近；所述基带处理器803获取所述指示信号，当输出的指示信号指示有人接近时，所述基带处理器803根据所述指示信号调节所述射频收发器804的最大发射功率。其中，所述电容检测传感器电路802根据所述移动终端天线本体和移动终端侧边金属条801检测的电容判断是否有人接近的方法可参考前述实施例的描述。
本发明实施例中，通过移动终端天线本体检测其所处空间的电容，电容检测传感器电路根据所述电容判断是否有人接近，实现了移动终端中的接近检测方案，当判断出有人接近时，降低移动终端的最大发射功率，从而节省了移动终端内部空间，减小了移动终端设计难度，降低了成本，有利于移动终端的小型化与轻薄化。同时，也降低了SAR值，减小了移动终端无线辐射对人的影响。
以上实施例中分别说明的各模块、装置以及各实施例中分别说明的技术特征可以进行组合，从而形成不脱离本发明的精神和原则之内的其他的模块、装置及技术，这些根据本发明实施例的记载组合而成的模块、装置及技术均在本发明的保护范围之内。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明实施例的各单元或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行。或者将它们分别制作成各个电路模块，或者将它们中的多个单元或步骤制作成单个电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种接近检测装置，其特征在于，包括：
移动终端天线本体和移动终端侧边金属条，构成电容器的两极，用于检测所述移动终端天线本体和移动终端侧边金属条所夹空间的电容；
与所述移动终端天线本体和移动终端侧边金属条分别电耦合连接的电容检测传感器电路，根据所述移动终端天线本体和移动终端侧边金属条检测的电容判断是否有人接近，当判断出有人接近时，输出指示信号。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电容检测传感器电路包括电容数字转换器、寄存器、比较器，其中：
所述电容数字转换器，用于将所述移动终端天线本体和移动终端侧边金属条检测检测的电容转换为第一电容值；
所述寄存器，用于存储第二电容门限值，所述第二电容门限值为有人接近时对应的电容值；
所述比较器，用于根据所述第一电容值和所述第二电容门限值判断是否有人接近，当判断出有人接近时输出指示信号，所述指示信号用于指示有人接近。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述比较器具体用于：
当人接近时，若所述第一电容值变大，则比较所述第一电容值是否大于所述第二电容门限值，当所述第一电容值大于所述第二电容门限值时，输出指示信号，所述指示信号用于指示有人接近；或者
当人接近时，若所述第一电容值变小，则比较所述第一电容值是否小于所述第二电容门限值，当所述第一电容值小于所述第二电容门限值时，输出指示信号，所述指示信号用于指示有人接近。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电容检测传感器电路包括电容数字转换器、寄存器、计算器、比较器，其中：
所述电容数字转换器，用于将所述移动终端天线本体和移动终端侧边金属条检测的电容转换为第一电容值；
所述寄存器，用于存储第三电容值和第四电容差值，所述第三电容值为没有人接近时对应的电容值，所述第四电容差值为有人接近时的电容值与所述第三电容值的差值；
所述计算器，用于计算所述第一电容值与所述第三电容值之间的第五电容差值；
所述比较器，用于比较所述第五电容差值是否大于所述第四电容差值，当所述第五电容差值大于所述第四电容差值时，输出指示信号，所述指示信号用于指示有人接近。
5.根据权利要求1至4任一项所述的装置，其特征在于，所述指示信号为高电平或者低电平。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电容检测传感器电路为电容转换器。
7.根据权利要求1至6任一项所述的装置，其特征在于，还包括高频电感，所述高频电感串联连接在所述移动终端天线本体与所述电容检测电路之间。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述高频电感的电感值为82纳亨，或者68纳亨。
9.一种移动终端，其特征在于，包括权利要求1至8任一项所述的接近检测装置。
10.根据权利要求9所述的移动终端，还包括基带处理芯片、射频收发器，其特征在于：
所述基带处理芯片接收所述接近检测装置输出的指示信号，并根据所述指示信号降低所述射频收发器的最大发射功率。
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