CN105191152A - 具有无线功率控制系统的电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明题为“具有无线功率控制系统的电子设备”。本发明公开了一种电子设备，该电子设备可包括被配置为在操作期间传输无线信号的无线电路。可创建最大传输功率水平，该最大传输功率水平充当关于从电子设备传输多少功率的上限。可基于传感器信号和关于电子设备的操作状态的其他信息来实时调节最大传输功率水平。传感器信号可包括来自加速度计的运动信号。传感器信号还可包括由麦克风所检测的超声。可由设备使用设备取向数据来选择是使用前向麦克风还是使用后向麦克风来测量超声。还可基于声音是否是通过设备中的听筒播放的来调节最大传输功率水平。

Description

具有无线功率控制系统的电子设备

本专利申请要求于2013年5月2日提交的美国专利申请13/886,157的优先权，该专利申请据此全文以引用方式并入本文。

背景技术

本发明整体涉及电子设备，并且更具体地涉及具有无线通信电路的电子设备。

电子设备诸如便携式计算机和手持电子设备通常提供无线通信能力。例如，电子设备可具有无线通信电路，以使用蜂窝电话频带进行通信并支持与卫星导航系统和无线局域网的通信。

为了满足消费者对小外形无线设备的需求，制造商们一直在努力减小在这些设备中所使用的部件的尺寸，同时提供增强的功能。使紧凑的手持设备的用户完全与所传输的射频信号屏蔽通常是不切实际的。例如，常规的蜂窝电话手机通常会在电话呼叫期间在用户头部附近发射信号。政府规范对射频信号功率进行限制。具体而言，所谓的特定吸收率(SAR)标准将最大能量吸收极限强加给手机制造商。同时，无线运营商要求用于其网络中的手机能够产生特定的最小射频功率，以便确保手机的令人满意的操作。

电子设备诸如便携式无线设备的制造商因此在生产具有符合适用的政府规范的足够大的射频信号强度的设备时面临着挑战。

希望能够通过为无线电子设备提供改善的无线通信电路来应对这些挑战。

发明内容

一种电子设备可包括被配置为在操作期间传输无线信号的无线电路。可确定最大传输功率水平，该最大传输功率水平充当关于从电子设备传输多少功率的上限。可基于传感器信号和关于电子设备的操作状态的其他信息来实时调节最大传输功率水平。当确定电子设备在置于无生命对象诸如桌子上的同时被操作时，可将最大传输功率水平设置为最大值。当确定电子设备置于用户的身体上时，可将最大传输功率设置为降低的水平。当确定电子设备正被拿在用户的耳朵附近时，使得设备与用户的身体有偏移，最大传输功率水平被设置为降低的水平和最大水平之间的水平。

由电子设备采集以确定如何使用电子设备的传感器信号可包括来自加速度计的运动信号。传感器信号还可包括由麦克风所检测的超声。可由设备使用设备取向数据来选择是使用前向麦克风还是使用后向麦克风来测量超声。还可基于声音是否是通过设备中的听筒播放的来调节最大传输功率水平。

根据附图以及以下对优选实施例的详细描述，本发明的进一步的特征、本发明的实质以及各种优点将变得更加显而易见。

附图说明

图1A是根据本发明的一个实施例的具有无线通信电路的示例性电子设备的前透视图。

图1B是根据本发明的一个实施例的具有无线通信电路的示例性电子设备的后透视图。

图2是根据本发明的一个实施例的具有无线通信电路的示例性电子设备的示意图。

图3是根据本发明的一个实施例在用户的耳朵处使用的示例性电子设备的图示。

图4是根据本发明的一个实施例的在置于无生命对象诸如桌子上的同时所使用的示例性电子设备的图示。

图5是根据本发明的一个实施例的在置于用户身体部位诸如用户的腿上的同时所使用的示例性电子设备的图示。

图6是根据本发明的一个实施例的被配置为动态调节到最大无线传输功率水平的示例性电子设备的示意图。

图7是示出了根据本发明的一个实施例的正被用户拿着或正置于用户的身体上的电子设备的使用情况的图示。

图8是根据本发明的一个实施例的在置于外部结构诸如用户的身体部位上或置于无生命对象上的同时所使用的示例性电子设备的横截面侧视图。

图9是示出了根据本发明的一个实施例的在设备置于表面诸如腿部或其他身体部位上的同时如何能够由电子设备的相背对侧上的麦克风检测到超声波音频信号的图示。

图10是示出了根据本发明的一个实施例的在设备置于无生命对象诸如桌子的表面上的同时如何能够由电子设备的相背对侧上的麦克风检测到超声波音频信号的图示。

图11是根据本发明的一个实施例的涉及在调节最大传输无线功率水平的同时操作电子设备的示例性步骤的流程图。

具体实施方式

电子设备诸如图1A和图1B的电子设备10可提供无线通信电路。在控制无线通信电路的操作时可使用来自传感器电路的信息和其他信息。例如，可实时控制所传输的无线信号的最大功率水平以确保满足或超过规范极限。

电子设备10可为便携式电子设备或其他适当的电子设备。例如，电子设备10可为膝上型计算机、平板电脑、稍小的设备(诸如腕表设备、挂件设备、耳机设备、听筒设备或其他可穿戴的设备或微型设备)、蜂窝电话或媒体播放器。设备10也可以是电视、机顶盒、台式计算机、计算机已集成到其中的计算机监视器、无线路由器或其他合适的电子设备。

设备10可包括外壳诸如外壳12。外壳12(有时可称为壳体)可由塑料、玻璃、陶瓷、纤维复合材料、金属(如不锈钢、铝等)、其他合适的材料或这些材料的组合形成。在一些情况下，外壳12的部分可由电介质或其他低导电率材料形成。在其他情况下，外壳12或构成外壳12的结构中的至少一些结构可由金属元件形成。

如果需要，设备10可具有显示器诸如显示器14。显示器14可例如是结合电容触摸电极的触摸屏。显示器14可包括由发光二极管(LED)、有机LED(OLED)、等离子单元、电润湿像素、电泳像素、液晶显示器(LCD)部件或其他合适的图像像素结构形成的图像像素。显示覆盖层诸如透光玻璃层或塑料层可覆盖显示器14的表面。按钮诸如按钮13可穿过覆盖层中的开口。

显示器14的覆盖层还可具有其他开口，诸如用于扬声器端口16的开口。扬声器端口16可包括扬声器诸如扬声器18和麦克风20。麦克风20可用于检测扬声器18附近的声音。麦克风20可例如用于检测环境噪声，使得可针对扬声器18实现环境噪声减小特征。

设备10可具有细长形状，该细长形状具有主纵轴诸如轴26。扬声器端口16(有时可称为听筒端口或接收器端口)可位于设备10正面上的设备10的上端21处(即，位于包括显示器14的设备10的同一侧)。

开口诸如开口22、15和24可位于设备10的相背对的下端19。设备外壳12中的开口诸如开口15可与数据端口相关联。开口诸如开口22和24可分别与麦克风和扬声器端口相关联。

部件诸如前向相机27、环境光传感器29和基于红外光的接近传感器31的可形成于设备10的上方区域21中或形成于设备10的正面上(作为实例)。

图1B中示出了图1A的设备10的后透视图。如图1B中所示，设备10可包括按钮诸如按钮23。按纽23可包括音量按钮(例如，音量增大按钮和音量减小按钮)和用于使设备10进入铃声模式或静音模式(例如)的按钮。设备10还可包括后向相机诸如相机33、相机闪光灯诸如闪光灯37和后向麦克风诸如麦克风35。在使用相机33来记录主题的视频剪辑时，麦克风35可用于从主题采集数据。

在设备10的操作期间，设备10的用户可能靠着用户的头部拿着设备10。例如，听筒18可置于用户的耳朵处，而麦克风端口22置于用户的嘴附近。设备10的位置允许用户进行电话会话。

在没有靠着用户的头部拿着设备10时，也可通过无线方式来操作该设备。例如，设备10可用于浏览互联网，处理电子邮件和文本消息，以及支持其他无线通信操作。在没有靠着用户的头部拿着设备10时，该设备可用于扬声器电话模式，其中麦克风22用于从用户采集语音信息，同时扬声器24用于向用户回放电话呼叫音频。扬声器24还可用于在没有靠着用户的头部拿着设备10时，以无线方式向用户回放流式音频诸如音乐。

为了确保满足对所传输的功率的规范极限，可能希望在可确定设备10处于用户的身体附近的任何时候限制针对设备10的最大无线传输功率水平。例如，可能希望在确定正靠着用户的头部拿着设备10的任何时候或在设备10正靠着另一个身体部位诸如用户的腿部时，限制针对设备10的最大无线传输功率水平。

设备10可对基于来自设备10与其进行通信的无线设备的反馈和/或基于本地测量的数据所使用的无线传输功率的量作出实时调节。同时，最大无线传输功率水平可充当上限，以确保即使外部设备请求更高传输功率，所传输的功率也不超过针对设备当前环境的可接受水平。通过动态调节最大允许传输功率，可在各种状况中最优地操作设备10。

用户有时可能将设备10置于外部表面上，诸如置于桌子顶部或其他无生命对象上。在这种情况下，可能不希望限制最大无线传输功率(即，可能希望将最大传输功率水平设置到最大值)。在这种情况下，设备10将不与用户的身体相邻，从而可避免对无线传输功率的过分限制，以避免不必要地降低无线性能。

为了确保满足或超过针对所发射的辐射的规范限制，设备10可监测其操作状态并能够从传感器采集和分析信息。可根据设备10的操作模式对所传输的无线信号施加不同的传输功率限制。

图2中示出了可用于电子设备10的示例性配置的示意图。如图2中所示，电子设备10可包括控制电路诸如存储和处理电路28。存储和处理电路28可包括存储装置，诸如硬盘驱动器存储装置、非易失性存储器(例如被配置为形成固态驱动器的闪存存储器或其他电可编程只读存储器)、易失性存储器(例如静态随机存取存储器或动态随机存取存储器)，等等。存储和处理电路28中的处理电路可用于控制设备10的操作。处理电路可基于一个或多个微处理器、微控制器、数字信号处理器、基带处理器、电源管理单元、音频编解码器芯片、专用集成电路等。

存储和处理电路28可用于运行设备10上的软件，诸如互联网浏览应用程序、互联网语音协议(VOIP)电话呼叫应用程序、电子邮件应用程序、媒体回放应用程序、操作系统功能等。为了支持与外部设备进行交互，存储和处理电路28可用于实现通信协议。可使用存储和处理电路28实现的通信协议包括互联网协议、无线局域网协议(例如，IEEE802.11协议——有时称为)、用于其他短程无线通信链路的协议，诸如协议、蜂窝电话协议等。

电路28可被配置为实现对设备10中的天线和其他无线电路的使用进行控制的控制算法。例如，电路28可执行信号质量监测操作、传感器监测操作和其他数据采集操作，并且可响应于所采集的数据和信息(在设备10中将针对这些数据和信息使用通信频带)，控制该设备10内的哪个天线结构用于接收和处理数据和/或可调节一个或多个开关、可调谐元件、或设备10中的其他可调节电路，以调节天线性能。作为实例，电路28可控制使用两个或更多天线中的哪个天线来接收传入射频信号，可控制使用两个或更多天线中的哪个天线来传输射频信号，可并行通过设备10中的两个或更多天线来控制用于路由传入数据流的过程，可调谐天线以覆盖期望的通信频带等。

电路28还可基于传感器数据和关于设备10的操作状态的其他信息来控制无线传输功率和最大传输功率水平设置。例如，电路28可根据设备的操作模式来限制可由设备10所传输的最大功率量。当设备10在用户的身体附近操作时可降低最大传输功率。在远离用户的身体来操作设备10时，可增大最大传输功率。

在执行这些控制操作时，电路28可打开和闭合开关，可打开和关闭接收器和发射器，可调节阻抗匹配电路，可配置插置于射频收发器电路和天线结构(例如，用于阻抗匹配和信号路由的滤波和开关电路)之间的前端模块(FEM)射频电路中的开关，可调节开关、可调谐电路和作为天线的一部分形成或耦接到天线或与天线相关联的信号路径的其他可调节电路元件，可调节功率放大器增益设置，可控制收发器输出功率，以及可以其他方式控制和调节设备10的部件。

输入-输出电路30可用于允许将数据提供至设备10，以及允许将数据从设备10提供至外部设备。输入-输出电路30可包括输入-输出设备32。输入-输出设备32可包括触摸屏、按纽、操纵杆、点击轮、滚轮、触摸板、小键盘、键盘、发光二极管和其他状态指示器、数据端口等。输入-输出设备32还可包括传感器和音频部件42。例如，输入-输出设备32可包括用于监测设备10周围环境中的光量的环境光传感器诸如图1A的环境光传感器29。输入-输出设备32可包括基于光的接近传感器，诸如具有红外光发射器和用于检测从设备10附近的外部对象所反射的红外光的对应红外光检测器的接近传感器，或者可包括电容式接近传感器或其他接近传感器结构(图1A的接近传感器结构31)。输入-输出设备32还可包括陀螺仪、加速度计、相机诸如前向相机27和后向相机33、温度传感器等。部件42可包括音频部件诸如扬声器、音调发生器和振动器(例如，扬声器诸如图1A的免提扬声器24和听筒18)或产生声音的其他音频输出设备。音频部件还可包括麦克风诸如外壳12正面上或下端侧壁上的语音麦克风22、听筒端口16中的前向环境噪声减小麦克风20和后向麦克风35。

在操作期间，用户可通过输入-输出设备32提供命令来控制设备10的操作，并且可使用输入-输出设备32的输出资源来从设备10接收状态信息和其他输出。

无线通信电路34可包括由一个或多个集成电路形成的射频(RF)收发器电路、功率放大器电路、低噪声输入放大器、无源RF部件、一个或多个天线、滤波器、双工器以及用于处理RF无线信号的其他电路。也可使用光(如，使用红外通信)来发送无线信号。

无线通信电路34可包括卫星导航系统接收器电路，诸如全球定位系统(GPS)接收器电路35(例如，用于在1575MHz处接收卫星定位信号)，或与其他卫星导航系统相关联的卫星导航系统接收器电路。无线局域网收发器电路诸如收发器电路36可处理用于(IEEE802.11)通信的2.4GHz和5GHz频带，并且可处理2.4GHz通信频带。电路34可使用蜂窝电话收发器电路38以用于处理蜂窝电话频带诸如在约700MHz至约2700MHz的频率范围内的频带或更高或更低频率的频带中的无线通信。如果需要，无线通信电路34可包括用于其他短程和远程无线链路的电路。例如，无线通信电路34可包括用于接收无线电信号和电视信号的无线电路、寻呼电路等。还可支持近场通信(例如，在13.56MHz处)。在和链路以及其他短程无线链路中，无线信号通常用于在几十或几百英尺范围内传送数据。在蜂窝电话链路和其他远程链路中，无线信号通常用于在几千英尺或英里范围内传送数据。

无线通信电路34可具有天线结构诸如一个或多个天线40。可使用任何合适的天线类型来形成天线结构40。例如，天线结构40可包括具有谐振元件的天线，该天线由环形天线结构、贴片天线结构、倒F形天线结构、双臂倒F形天线结构、封闭式和开放式隙缝天线结构、平面倒F形天线结构、螺旋形天线结构、条形天线、单极天线、偶极天线以及这些设计的组合等形成。不同类型的天线可用于不同的频带和频带组合。例如，一种类型的天线可用于形成本地无线链路天线并且另一种类型的天线可用于形成远程无线链路。设备10中的天线结构诸如一个或多个天线40可提供一个或多个天线馈电部、固定部件和/或可调节部件，以及任选的寄生天线谐振元件，使得天线结构覆盖期望的通信频带。

可相对于用户的身体在多个位置中操作设备10。如图3中所示，例如在用户打电话时，可与用户的头部(例如头部44)相邻拿着设备10。在这种配置中，设备10的上端21与用户的耳朵46相邻，使得用户可听到通过扬声器18播放的音频。下端19与用户的嘴50对准。这样允许用户的语音被麦克风22检测到。

天线40可包括下方区域19和/或上方区域21中的天线。例如，设备10可包括上方区域21中的上天线和下方区域19中的下天线。区域19中的下天线可用作语音电话呼叫期间的主要发射天线。区域21中的上天线可用作辅助天线。下方区域19中的天线可与头部44间隔非零距离D(例如5mm-30mm)。这一般大于上方区域21中的天线和用户头部之间的间隔，因此可能希望使用天线19作为设备10中的主要发射天线，以减小用户头部处的无线信号功率。

有时可将图3中所示的操作模式称为“贴头”操作模式，因为设备10是在用户头部44处操作的(即，与耳朵46相邻)。图4中示出了针对设备10的另一种示例性操作模式。在图4的情形中，设备10置于无生命支撑结构诸如桌子或另一件家具上。例如，设备10可置于桌子52的上表面54上。用于设备10的桌子52和其他无生命支撑结构可由材料诸如木头(例如，硬材料和刚性材料)形成。

在扬声器模式下操作设备10时，或在将设备10用于不涉及靠着用户的耳朵拿着设备10的其他功能时，设备10可置于用户膝盖上。如图5中所示，例如设备10可置于腿部58的表面56上。由于用户穿的衣服质地柔软且多孔，并且由于用户腿部中存在柔软的肌肉，因此表面诸如身体表面56通常比桌子诸如图4的桌子52的表面更柔软且更可能吸收高频声音。在使用传感器来检测设备10的操作环境时，可利用用户衣服和身体的这种行为。

可使用图3、4和5中示出的设备10的不同操作模式来确定针对设备10使用的相应不同的最大无线传输功率水平。

例如，在用户在环境诸如图4的桌面环境中使用设备10时，可能希望在其最大额定功率下操作设备10(即，可将针对设备10的最大传输功率设置为“不受限”水平，—即最大值，这是基于针对自由空间操作和运营商要求的规范性限制所选择的，但不担心在向附近身体部位中发射时受到进一步限制)。

在图3中所示类型的操作环境中，设备10(即区域19中的下天线)接近用户的身体(即，头部44)，但通常分开距离D。在这种情形中，可能希望在最大传输功率水平的最大(不受限)值减小第一量(例如，1dB-3dB或其他适当的量)的最大传输功率水平下操作设备10。

在图5中所示类型的操作环境中，设备10(例如区域19中的下天线)一般比图3的操作环境中更接近用户的身体(例如，腿部58)。因此，可能希望在比最大传输功率水平的最大(不受限)值减小第二量的最大传输功率水平(例如，比不受限最大传输水平减小2dB-13dB或比在“贴头”操作模式下使用的最大传输水平减小1dB-10dB的最大传输功率水平)下操作设备10。

设备10可使用传感器数据和关于设备10的当前操作状态的其他信息来确定使用哪个最大传输功率水平。图6是设备10中的可用于监测设备10的操作环境以及针对所传输的无线信号实施对应的最大传输水平的示例性部件的示意图。如图6中所示，设备10可使用收发器电路34'和功率放大器64以生成向无线外部设备60无线传输的无线射频信号62。外部设备60可以是无线局域网设备(例如，设备诸如无线局域网基站)、蜂窝电话基站或其他无线基站。如果需要，外部设备60可包括对等设备、网络设备、计算机、手持设备等。

控制电路28可通过控制收发器电路34'的功率P1并通过控制功率放大器64的增益G来控制从天线40无线传输的功率Pt的量。控制电路28可实时确定输出功率Pt是否达到最大传输功率极限。在最大传输功率以下的输出功率下，控制电路28可基于从外部设备60所接收的传输功率命令，基于所接收的信号强度指示符信息，基于传感器数据或基于其他信息来实时增大和减小输出功率。无论何时控制电路28达到最大传输功率极限Pmax，都将对输出功率Pt的进一步增大设置上限(即，Pt限于Pmax并且将不会超过Pmax)。因为所传输的信号功率的量限于Pmax的值且不能超过Pmax，所以有时将Pmax称为针对设备10的所传输的功率的上限或最大所传输的功率极限(最大传输功率极限)。

控制电路28可基于关于设备10的操作状态的信息并基于来自输入-输出设备32中的一个或多个传感器的数据来实时调节最大传输功率Pmax。在图6的示例性配置中，设备10具有麦克风诸如前向麦克风20和后向麦克风35。设备10还具有加速度计66。前向麦克风20可检测设备10正面处的声音。后向麦克风35可检测设备10背面处的声音。加速度计66可用于测量设备10的运动(例如，在用户拿着设备10放在用户膝盖上或将设备10置于其他身体部位上时所导致的某种类型的运动)，并可用于确定地球重力的牵引方向，并且由此确定设备10相对于地球的取向。

只要确定正在使用听筒18向用户播放声音，控制电路28便可确定设备10可能正用于图3中所示的“贴耳”模式中(即，用户正在拨打语音电话)。

可使用来自加速度计66的信号来确定设备10是否置于用户的身体上。图7是其中已将来自加速度计66的加速度计数据绘制成时间的函数的图示。加速度计66可以是例如产生X轴数据、Y轴数据和Z轴数据的三轴加速度计。图7的图示中的加速度计输出信号可对应于加速度计的X信道、Y信道和Z信道的总和，可对应于X信道数据、Y信道数据和Z信道数据的一秒轮询的标准偏差的总和，可以是时间平均的或以其他方式时间延迟的(例如，以实现状态持续性方案，其中过滤掉突然的状态变化——例如，在检测到何时将设备置于桌子上之后，允许设备保持在“桌上”状态，直到检测到大的运动)，或者可对应于来自X信道、Y信道和/或Z信道的数据的其他函数。线68对应于在如下配置中的来自设备10的加速度计信号：其中设备10置于桌子或其他固体无生命对象诸如图4的桌子52上。线70和72对应于在如下配置中来自设备10的加速度计信号：其中设备10置于用户的身体上(例如，参见图5的腿部58)。线70和72可与设备10的不同取向相关联(例如，纵向取向与横向取向等等)。

为了帮助设备10在设备10置于用户的身体部位上的使用情形以及在设备10置于结构诸如桌子上的使用情形之间进行区别，控制电路28可将来自加速度计66的加速度计输出数据与阈值进行比较，阈值诸如图7的运动水平阈值Ath。响应于确定加速度计数据小于运动阈值Ath，控制电路28可得出设备10正置于桌子52上的结论。响应于确定加速度计数据大于阈值Ath，控制电路28可得出设备10未置于桌子52上并且因此可能置于用户的身体上的结论。在设备10的活动使用期间(例如，在用户正在走路时等等)，可能测量到更大的加速度计值(即，比与线70和72相关联的值更大的值)。在这些情况下，控制电路28还可得出设备10未置于桌子上的结论。

设备10可使用声学信息来进一步分析用户正在如何使用设备10。例如，设备10可使用扬声器诸如扬声器24或其他音频换能器(例如振动器、音调发生器、扬声器、或其他音频信号源)来发射音频信号(声音)。然后，设备10可使用设备10中的一个或多个麦克风诸如前向麦克风20或后向麦克风35来检测所发射的音频信号。在这种情形中所检测到的音频量可揭示出设备10是置于桌子上还是置于其他无生命对象上或可能置于腿部或其他身体部位上。

例如，考虑图8的设备10。在这种情形中，设备10置于对象76的上表面74上。对象76的性质对于设备10一开始是未知的。例如，对象76可以是无生命对象诸如桌子或可以是用户的腿或其他身体部位。

如图8中所示，设备10可具有相背对的表面80A和80B以及相背对的端部19和21。表面80A和80B中的一个表面可以是设备10的正面，并且表面80A和80B中的另一个表面可以是设备10的背面。用户可能将设备10朝上或朝下放在表面上，使得设备10的取向一般不是预先已知的。

麦克风78A和78B可位于设备10的端部21处。麦克风78A可位于设备10的表面80A上。麦克风78B可位于相背对的表面80B上。麦克风78A和78B中的一个麦克风可以是前向麦克风20，并且麦克风78A和78B中的另一个麦克风可以是后向麦克风35。

在希望使用音频感测技术帮助确定设备10所置于的对象的性质时，音频源诸如位于设备10的下端19的扬声器24可发出声音82。为了避免声音分散设备10的用户的注意力，声音82优选地在人可听范围之外。例如，声音82可以是超声波声调，诸如30kHz的声调、频率在20-100kHz处的声调、超过20kHz的声调、20kHz处的声调或其他超声波频率处的一种或多种超声波声调。也可使用更低频率的声调，诸如10kHz处的声调等等。

发射超声波信号的音频源可以是扬声器，诸如免提扬声器24，或者超声波音频信号可由其他类型的超声波音频源(例如，声调发生器)发射。

由于存在结构76，声音82中的一些声音(例如，声音82')将通过结构76传送，并可被设备10中的下向麦克风拾取。显著减小量的声音82(即，已向外发射到设备10周围的空气中的声音)将到达设备10中的上向麦克风。

加速度计66可用于确定设备10的取向。在图8的实例中，设备10的表面80A在方向Z上朝向上方，并且设备10的表面80B在方向Z上朝向下方。加速度计66可测量地球重力的方向并可使用这一信息来确定是麦克风78A还是麦克风78B当前是下向麦克风。然后针对可能存在超声波声调82'可将下向麦克风用于监测设备10的周围环境。如果下向麦克风接收到超声波信号82'，则设备10可得出设备10正置于桌子或其他无生命对象上的结论。在存在更柔软并且更能吸收声音的结构76诸如用户的衣服和/或身体的情况下，声音82’将被吸收。如果超声波信号82’未被下向麦克风检测到，则设备10可得出有可能设备10未置于无生命对象上并且可能置于用户的身体的一部分上的结论。

图9和10是示出了如何可使用在使用扬声器24生成超声波音频信号的同时使用麦克风80A和80B所采集的音频信息来确定设备10是置于无生命对象诸如桌子上还是可能置于人身体的一部分上的图示。为了改善由麦克风和扬声器形成的音频系统的信噪比，可利用低通滤波器、带通滤波器或其他滤波器过滤由麦克风所采集的音频信息，以去除不是使用扬声器所生成的超声波信号的环境噪声。

图9的图示对应于设备10置于用户的腿上的配置。虚线92表示可用作检测阈值的声音的基线(平均)水平。线90对应于来自上向麦克风的声音，其未被用户的身体的存在所遮挡。线94对应于来自下向麦克风的声音，其置于表面76上并被图8的表面76遮挡(吸收)。

图10的图示对应于设备10置于硬的无生命表面诸如桌子上的配置。虚线92表示用作检测阈值的基线声音水平。线98对应于来自上向麦克风(即，未被遮挡的麦克风)的声音。线96对应于来自下向麦克风的声音，其置于表面76上并被图8的表面76遮挡。

如图9和10的图示所示的，由未遮挡(上向)麦克风的所测量的声音水平(例如，所检测的超声波信号的量)在桌子和身体环境之间不会有可察觉的变化。图9中的曲线90的幅度与图10中的曲线96的幅度相当，因为这一信号水平对应于通过自由空间在扬声器和未被遮挡的麦克风之间传送的声音，而不是通过设备10所置于的表面或在其附近所传输的。因此，表面76的性质对由未被遮挡麦克风所检测的声音的量没有显著影响。因为来自未被遮挡麦克风的数据对于设备10所置于的表面的性质不敏感，所以设备10优选地忽略来自未被遮挡麦克风的数据。相反，设备10使用加速度计66来识别被遮挡(下向)麦克风并在采集音频数据时使用被遮挡麦克风。

图9的图示的曲线94表示在设备10置于用户的身体上时由被遮挡(下向)麦克风所测量的音频信号，而图10的曲线96表示在设备10置于桌子上时由被遮挡(下向)麦克风所测量的音频信号。图9中的曲线94的幅度小于阈值92，因为来自扬声器24的声音(声音82')由于存在与用户的身体相关联的柔软的衣服和身体组织而被衰减。图10中的曲线96的幅度大于阈值92，因为声音82'容易在扬声器24和被遮挡(下向)麦克风之间通过设备10所置于的桌子被高效传输。

因此，设备10可将由被遮挡麦克风所接收的声音的量与预先确定的阈值(例如，阈值92)进行比较，以帮助确定设备10是置于桌子上还是用户的身体上。如果所检测到的声音水平超过阈值，则设备10可得出设备10置于桌子上结论。如果所检测到的声音水平未超过阈值，设备10可得出设备10未置于桌子上并且因此可能置于用户的身体上的结论。

图11是示出了在动态调节最大传输功率水平时使用来自传感器的数据和关于设备10操作状态的信息所涉及的操作的图示。如图11中所示，设备10可在模式100、102和104下操作。在这些模式的每种模式中，设备10可使用控制电路28来分析关于用户是否在使用听筒18的信息。设备10还可从传感器42采集信息。例如，设备10可从加速度计66采集信息。可采集来自加速度计66的运动数据(例如，汇总的X信道数据、Y信道数据和Z信道数据，X信道数据、Y信道数据和Z信道数据的汇总标准偏差等)，并可采集来自加速度计66的取向数据(例如，指示设备10的哪侧向上以及设备10的哪侧向下的信息)。免提扬声器24可生成超声波音频，可使用后麦克风35和/或前麦克风20来检测超声波音频。可将来自加速度计66的取向数据用于识别下向麦克风，使得可忽略来自上向麦克风的信号。

无论何时确定设备10正在通过听筒18来播放音频，设备10都可得出用户可能正在结合图3所述的类型的“贴耳”模式中操作设备10的结论。在“贴耳”模式期间(模式100)，可以将最大传输功率水平调节到在用户靠着用户的面部拿着手机10时适合使用的水平。例如，可将用于无线信号的最大传输功率调节到相对于不受限传输情形中所使用的Pmax的值(即，设备10中的Pmax的最大值)降低量ΔPL的水平。在模式100的操作期间，设备10监测加速度计66以检测运动，将所检测的运动量与预先确定的运动阈值进行比较，监测加速度计66以确定设备10的取向，利用免提扬声器24生成超声波音频信号，监测下向麦克风(如由设备10的取向所确定的)以测量超声波音频信号，将由下向麦克风所采集的音频数据与预先确定的超声波音频信号阈值进行比较，并监测设备10的状态以确定音频是否是通过听筒18播放的。

响应于确定音频不是通过听筒18播放的，设备10可得出设备10不在“贴头”位置中，而是可能靠着用户的身体或无生命对象诸如桌子的结论。

如果音频不是通过听筒18播放的，并且如果由加速度计所检测的运动量低于预先确定的运动阈值，并且如果来自下向麦克风的信号高于预先确定的超声波音频信号阈值，则设备10可得出设备10置于结构诸如图4的桌子52上的结论。因此，设备10可从模式100过渡到模式102(如果在模式100中操作)，或从模式104过渡到模式102(如果在模式104中操作)，如线108所示。

在“桌上”模式期间，可将最大传输功率水平调节到在用户在无生命对象诸如桌子上操作手机10时适合使用的水平。例如，可将针对无线信号的最大传输功率调节到等于设备10中的Pmax的最大值的水平。

在模式102的操作期间，设备10监测加速度计66以检测运动，将所检测的运动量与预先确定的运动阈值进行比较，监测加速度计66以确定设备10的取向，使用免提扬声器24生成超声波音频信号，监测下向麦克风(如由设备10的取向所确定的)，将由下向麦克风所采集的音频数据与预先确定的超声波音频信号阈值进行比较，并监测设备10的状态以确定音频是否是通过听筒18播放的。

如果音频不是通过听筒18播放的，并且如果由加速度计所检测的运动量高于预先确定的运动阈值，并且如果来自下向麦克风的信号低于预先确定的超声波音频信号阈值，则设备10可得出设备10置于身体部位诸如用户腿部上的结论。因此，设备10可从模式100过渡到“身上”模式104(如果在模式100中操作)，或从模式102过渡到模式104(如果在模式102中操作)，如线110所示。

在“身上”模式期间，可将最大传输功率水平调节到在设备10置于用户的身体上的同时用户正在操作设备10时适合使用的水平。例如，可将针对无线信号的最大传输功率调节到相对于Pmax的最大(不受限)值降低量ΔPH的水平，其中ΔPH大于ΔPL。

在“身上”模式104的操作期间，设备10监测加速度计66以检测运动，将所检测的运动量与预先确定的运动阈值进行比较，监测加速度计66以确定设备10的取向，使用免提扬声器24生成超声波音频信号，监测下向麦克风(如由设备10的取向所确定的)，将由下向麦克风所采集的音频数据与预先确定的超声波音频信号阈值进行比较，并监测设备10的状态以确定音频是否是通过听筒18播放的。

如果在模式102或104期间，将听筒18切换到使用中，设备10可过渡到模式100，如线106所示。

在传感器数据不一致诸如在运动数据指示设备10置于桌子上时但这不由来自下向麦克风的音频数据确认的情况下(即，音频数据低于预先确定的音频阈值)，或者诸如在来自下向麦克风的音频数据指示设备10正置于桌子上时但这不由运动数据确认的情况下(即，运动数据高于运动阈值)，可选择最保守的最大传输功率水平(即，为了保守起见，可假设设备10置于用户的身体上)。例如，设备10可在传感器数据或关于设备10的操作状态的其他信息不明确时过渡到模式104。这是可解释不明确传感器数据的方式的一个实例。如果需要，可采取其他动作(例如，可再次测量传感器数据，可查询附加传感器，可提示用户在触摸屏显示器或其他输入-输出设备上进行输入，等等)。

如果需要，可由控制电路28分析附加传感器数据以帮助确定用于设备10的操作模式。例如，控制电路28可采集并分析接近传感器数据、陀螺仪数据、全球定位系统数据、接近传感器数据、环境光传感器数据、触摸传感器数据等。图11的布置仅是示例性的。

根据一个实施例，提供了一种电子设备，该电子设备包括麦克风、利用上限为最大传输功率水平的传输功率来传输射频信号的射频天线，以及至少部分地基于来自麦克风的数据来调节最大传输功率水平的电路。

根据另一个实施例，电子设备包括发射音频信号的声音源，该电路被配置为利用麦克风来测量所发射的音频信号。

根据另一个实施例，该电路被配置为将所测量的发射音频信号与预先确定的音频信号阈值进行比较。

根据另一个实施例，该电路被配置为至少部分地响应于确定所测量的发射音频信号高于预先确定的音频信号阈值来提高最大传输功率水平。

根据另一个实施例，该电子设备包括加速度计，该电路被配置为利用所述加速度计来采集与电子设备的运动相关联的运动信息。

根据另一个实施例，该电路被配置为将所采集的运动信息与预先确定的运动阈值进行比较。

根据另一个实施例，该电路被配置为至少部分地响应于确定所采集的运动信息低于预先确定的运动阈值来提高最大传输功率。

根据另一个实施例，该电子设备包括听筒，该电路被配置为至少部分地响应于确定没有音频通过听筒被播放来调节最大传输功率水平。

根据另一个实施例，该电子设备具有相背对的前侧和后侧，该相背对的前侧和后侧分别具有前向麦克风和后向麦克风，电路所利用的测量音频信号的麦克风是前向麦克风和后向麦克风中的所选择的一者。

根据另一个实施例，该电路被配置为从加速度计采集取向数据，并被配置为基于所采集的取向数据从前向麦克风和后向麦克风中选择用于测量音频信号的麦克风。

根据另一个实施例，音频源电路包括免提扬声器。

根据另一个实施例，该电子设备包括具有相背对的上端和下端的外壳，前向麦克风和后向麦克风位于上端处，并且免提扬声器位于下端处。

根据一个实施例，提供了一种便携式电子设备，该便携式电子设备具有相背对的上端和下端以及相背对的前侧和后侧，该便携式电子设备包括前侧上的前向麦克风和后侧上的后向麦克风、上端处的听筒、生成超声的免提扬声器、利用上限在最大传输功率水平处的传输功率来传输射频信号的射频天线，以及至少部分地基于来自前向麦克风和后向麦克风中的所选择的一者的所测量的超声来调节最大传输功率水平的电路。

根据另一个实施例，该便携式电子设备包括加速度计，该电路被配置为从加速度计采集取向信息，该取向信息指示该电子设备如何被取向，并且该电路被配置为基于取向信息来选择是使用前向麦克风还是使用后向麦克风来采集超声。

根据另一个实施例，该便携式电子设备包括电路，该电路被配置为响应于确定声音是通过听筒播放的，将电子设备置于第一操作模式中，其中将最大传输功率设置为第一水平，响应于确定声音不是通过听筒播放的，将电子设备置于第二操作模式中，在所述第二操作模式中将最大传输功率设置为第二水平，加速度计正在产生低于预先确定的运动阈值的运动信号，并且电路所利用的采集超声的麦克风正在采集超过预先确定的声音阈值的更多的超声，以及响应于确定声音不是通过听筒播放的，将电子设备置于第三操作模式中，在所述第三操作模式中将最大传输功率设置为第三水平，加速度计正在产生高于预先确定的运动阈值的运动信号，并且电路所利用的采集超声的麦克风正在采集低于预先确定的声音阈值的超声，其中第一水平高于第三水平并且低于第二水平。

根据一个实施例，提供了一种调节便携式电子设备的最大无线信号传输功率水平的方法，该最大无线信号传输功率水平以便携式电子设备中的无线发射器的最大无线信号传输功率为上限，该方法包括利用便携式电子设备来测量音频信号，利用便携式电子设备来测量运动信号，以及至少部分地响应于所测量的音频信号和运动信号，利用便携式电子设备来调节最大无线信号传输功率水平。

根据另一个实施例，该方法包括利用便携式电子设备来采集反映便携式电子设备相对于地球如何取向的取向数据，以及基于取向数据来选择多个麦克风的哪个麦克风来在便携式电子设备中使用以测量音频信号。

根据另一个实施例，该方法包括利用电子设备中的免提扬声器来传输超声，测量音频信号包括利用基于取向数据所选择的电子设备中的麦克风来测量所传输的超声。

根据另一个实施例，基于取向数据所选择的麦克风是下向麦克风，该方法还包括确定声音是否是通过电子设备中的听筒播放的，以及至少部分地基于声音是否是通过听筒播放的来调节最大无线信号传输功率。

根据另一个实施例，多个麦克风包括位于便携式电子设备相背对侧上的前向麦克风和后向麦克风，利用基于取向数据所选择的麦克风来测量所传输的超声包括利用前向麦克风和后向麦克风中的所选择的一者来测量所传输的超声。

以上描述对于本发明的原理仅是示例性的，并且在不脱离本发明的范围和实质的情况下，本领域的技术人员可作出各种修改。

Claims (20)

1.一种电子设备，包括：

麦克风；

射频天线，利用所述射频天线以上限为最大传输功率水平的传输功率来传输射频信号；和

电路，所述电路至少部分地基于来自所述麦克风的数据来调节所述最大传输功率水平。

2.根据权利要求1所述的电子设备，还包括发射音频信号的声音源，其中所述电路被配置为利用所述麦克风来测量所发射的音频信号。

3.根据权利要求2所述的电子设备，其中所述电路被配置为将所测量的发射的音频信号与预先确定的音频信号阈值进行比较。

4.根据权利要求3所述的电子设备，其中所述电路被配置为至少部分地响应于确定所测量的发射的音频信号高于所述预先确定的音频信号阈值来提高所述最大传输功率水平。

5.根据权利要求4所述的电子设备，还包括加速度计，其中所述电路被配置为利用所述加速度计来采集与所述电子设备的运动相关联的运动信息。

6.根据权利要求5所述的电子设备，其中所述电路被配置为将所采集的运动信息与预先确定的运动阈值进行比较。

7.根据权利要求6所述的电子设备，其中所述电路被配置为至少部分地响应于确定所采集的运动信息低于所述预先确定的运动阈值来提高所述最大传输功率。

8.根据权利要求7所述的电子设备，还包括听筒，其中所述电路被配置为至少部分地响应于确定没有音频通过所述听筒被播放来调节所述最大传输功率水平。

9.根据权利要求8所述的电子设备，其中所述电子设备具有相背对的前侧和后侧，所述相背对的前侧和后侧分别具有前向麦克风和后向麦克风，并且其中所述电路所利用的测量所述音频信号的所述麦克风是所述前向麦克风和所述后向麦克风中的所选择的一者。

10.根据权利要求9所述的电子设备，其中所述电路被配置为从所述加速度计采集取向数据，并且被配置为基于所采集的取向数据从所述前向麦克风和所述后向麦克风选择用于测量所述音频信号的所述麦克风。

11.根据权利要求10所述的电子设备，其中所述音频源包括免提扬声器。

12.根据权利要求11所述的电子设备，还包括具有相背对的上端和下端的外壳，其中所述前向麦克风和所述后向麦克风位于所述上端处，并且其中所述免提扬声器位于所述下端处。

13.一种具有相背对的上端和下端以及相背对的前侧和后侧的便携式电子设备，所述便携式电子设备包括：

位于所述前侧上的前向麦克风和位于所述后侧上的后向麦克风；

位于所述上端处的听筒；

免提扬声器，所述免提扬声器生成超声；

射频天线，利用所述射频天线以上限为最大传输功率水平的传输功率来传输射频信号；和

电路，所述电路至少部分地基于来自所述前向麦克风和所述后向麦克风中的所选择的一者的所测量的超声来调节所述最大传输功率水平。

14.根据权利要求13所述的便携式电子设备，还包括加速度计，其中所述电路被配置为从所述加速度计采集取向信息，所述取向信息指示所述电子设备如何被取向，并且其中所述电路被配置为基于所述取向信息来选择是使用所述前向麦克风还是使用所述后向麦克风来采集所述超声。

15.根据权利要求14所述的便携式电子设备，其中所述电路被配置为：

响应于确定所述声音是通过所述听筒播放的，将所述电子设备置于第一操作模式中，在所述第一操作模式中将所述最大传输功率设置为第一水平；

响应于确定所述声音不是通过所述听筒播放的，所述加速度计正在产生低于预先确定的运动阈值的运动信号，并且所述电路所利用的采集所述超声的所述麦克风正在采集高于预先确定的声音阈值的超声，将所述电子设备置于第二操作模式中，在所述第二操作模式中将所述最大传输功率设置为第二水平；以及

响应于确定所述声音不是通过所述听筒播放的，所述加速度计正在产生高于所述预先确定的运动阈值的运动信号，并且所述电路所利用的采集所述超声的所述麦克风正在采集低于所述预先确定的声音阈值的超声，将所述电子设备置于第三操作模式中，在所述第三操作模式中将所述最大传输功率设置为第三水平，其中所述第一水平高于所述第三水平并且低于所述第二水平。

16.一种调节便携式电子设备的最大无线信号传输功率水平的方法，所述最大无线信号传输功率水平限定所述便携式电子设备中的无线发射器的最大无线信号传输功率，所述方法包括：

利用所述便携式电子设备来测量音频信号；

利用所述便携式电子设备来测量运动信号；以及

至少部分地响应于所测量的音频信号和所述运动信号，利用所述便携式电子设备来调节所述最大无线信号传输功率水平。

17.根据权利要求16所述的方法，还包括：

利用所述便携式电子设备，采集反映所述便携式电子设备相对于地球如何取向的取向数据；以及

基于所述取向数据来选择多个麦克风中的哪个麦克风来在所述便携式电子设备中使用以测量所述音频信号。

18.根据权利要求17所述的方法，还包括利用所述电子设备中的免提扬声器来传输超声，其中测量所述音频信号包括利用所述电子设备中的已基于所述取向数据所选择的麦克风来测量所传输的超声。

19.根据权利要求18所述的方法，其中基于所述取向数据所选择的所述麦克风是面向下方的麦克风，所述方法还包括：

确定声音是否是通过所述电子设备中的听筒播放的；以及

至少部分地基于声音是否是通过所述听筒播放的来调节所述最大无线信号传输功率。

20.根据权利要求19所述的方法，其中所述多个麦克风包括位于所述便携式电子设备的相背对侧上的前向麦克风和后向麦克风，并且其中利用基于所述取向数据所选择的所述麦克风来测量所传输的超声包括利用所述前向麦克风和所述后向麦克风中的所选择的一者来测量所传输的超声。