CN105874348A - 与手持电子设备的雷达集成 - Google Patents

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Abstract

一种设备包括：可安装于手持电子设备的后表面上的外壳；与外壳耦合的雷达，该雷达包含：(a)包含至少一个接收天线元件的接收器单元；(b)包含至少一个发送天线元件的发送器单元；(c)集成电路(IC)模块；和被配置为操作耦合IC模块与手持电子设备的接口单元。

Description

与手持电子设备的雷达集成
技术领域
本发明涉及与多功能手持电子设备的传感器集成的领域。
背景技术
每日使用的传感器的数量以越来越快的速度增加。陀螺仪、相机、温度计和其他小型传感器用于增强传感器或者简化与个人可拥有的电子设备的交互。
连续波(CW)雷达是这样类型的雷达设备：其中具有已知稳定频率的连续波无线电能量被发送并然后从反射对象接收。频率调制(FMCW)连续波雷达是能够确定距离、速度和加速度的相对短距离测量雷达。FMCW雷达常用作用于在飞机的着陆过程中测量高度的高度计。它也可用作预警雷达和接近度传感器和其他应用。
相关技术的以上例子和与其相关的限制意在是说明性的，而不是排他性的。在阅读说明书并研究附图后，相关技术的其它限制对相关领域技术人员而言将是清楚的。
发明内容
问题的解决方案
结合系统、工具和方法描述和示出以下的实施例及其多个方面，其中该系统、工具和方法意在是示例性和说明性的，而不限制范围。
根据实施例，提供一种设备，该设备包括：可安装于手持电子设备的后表面上的外壳；与外壳耦合的频率调制连续波(FMCW)雷达，该FMCW雷达包含：(a)包含至少一个接收天线元件的接收器单元；(b)包含至少一个发送天线元件的发送器单元；(c)集成电路(IC)模块；和被配置为操作地耦合IC模块与手持电子设备的接口单元。
根据实施例，还提供一种包括相控阵频率调制连续波雷达(FMCW)的手持电子设备，该相控阵FMCW包含：包含多个接收天线元件的接收器单元；包含多个发送天线元件的发送器单元；和集成电路(IC)模块。
根据实施例，还提供一种设备，该设备包括：可安装于手持电子设备的后表面上的外壳；与外壳耦合的步进频率雷达，该步进频率雷达包含：(a)包含至少一个接收天线元件的接收器单元；(b)包含至少一个发送天线元件的发送器单元；(c)集成电路(IC)模块；和被配置为操作地将IC模块与手持电子设备耦合的接口单元。
在一些实施例中，FMCW雷达被嵌入于外壳中。
在一些实施例中，接口单元是无线接口单元。
在一些实施例中，接口单元是有线接口单元。
在一些实施例中，该至少一个接收天线元件包含多个接收天线元件，并且该至少一个发送天线元件包含多个发送天线元件，并且其中当外壳被安装于手持电子设备上时：该多个发送天线元件被配置成面向手持电子设备的后表面的至少第一部分的阵列；并且该多个接收天线元件被配置成面向手持电子设备的后表面的至少第二部分的阵列。
在一些实施例中，手持电子设备选自包含智能电话和平板计算机的组。
在一些实施例中，FMCW雷达被配置为测量选自包含目标对象关于手持电子设备的距离、速度和加速度的组的至少一个变量。
在一些实施例中，FMCW雷达是相控阵FMCW雷达。
在一些实施例中，手持电子设备包含图像传感器，并且其中图像传感器被配置为提供用于引导由发送器单元发送的波束的输入。
在一些实施例中，该多个发送天线元件被配置成面向手持电子设备的后表面的至少第一部分的阵列；并且该多个接收天线元件被配置成面向手持电子设备的后表面的至少第二部分的阵列。
在一些实施例中，手持电子设备还包括图像传感器，并且其中来自图像传感器的输入被用于引导由发送器单元发送的波束。
在一些实施例中，相控阵FMCW雷达被配置为测量目标对象在特定方向上关于手持电子设备的距离、速度或加速度或其组合。
在一些实施例中，步进频率雷达被嵌入于外壳中。
在一些实施例中，步进频率雷达被配置为测量选自包含目标对象关于手持电子设备的距离、速度和加速度的组的至少一个变量。
除了以上描述的示例性方面和实施例以外，通过参照附图并通过研究以下具体实施方式，进一步的方面和实施例将变得清楚。
在引用的附图中示出示例性实施例。在附图中示出的部件和特征的尺寸一般是为了方便和表达清楚而选择的，并且未必按比例示出。以下列出各图。
附图说明
图1表示根据所公开的技术的实施例构建和工作的FMCW雷达的总体设计的框图；
图2表示根据所公开的技术的实施例构建和工作的附加盖子设备的等视距图；
图3表示安装于手持电子设备的后面的图2的附加盖子设备的部分透明后视图。
图4表示根据所公开的技术的另一实施例构建和工作的手持电子设备的后视图。
图5表示根据所公开的技术的又一实施例构建和工作的、与雷达操作耦合的手持电子设备的框图。
具体实施方式
这里公开诸如FMCW、步进频率或不同雷达的雷达与手持电子设备的集成。雷达可作为附加盖子设备的一部分与手持电子设备集成，以被安装于手持电子设备上。作为替代方案，雷达可完全集成于手持电子设备中。这种集成可以使雷达的能力处在人们以简单且容易使用的方式所能达到的范围内。并且，相控阵雷达的集成可提供更大的视场、更好的聚焦并且因此提供更多的应用。
本领域技术人员将认识到，本发明的各个方面可以实现为系统、方法或计算机程序产品。因此，本发明的各个方面可以采取以下形式：完全的硬件实施例、完全的软件实施例(包括固件、驻留软件、微代码等)、或结合硬件和软件方面的实施例，这里它们可以统称为“电路”、“模块”或“系统”。此外，本发明的各个方面还可以采取实现在一个或多个计算机可读介质中的计算机程序产品的形式，该计算机可读介质中具有在其上实现的计算机可读程序代码。
可以采用一个或多个计算机可读介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是(但不限于)电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或设备，或者前述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括以下：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存存储器)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储设备、磁存储设备或者前述的任意合适的组合。在本文档的上下文中，计算机可读存储介质可以是任何能够包含或存储程序的有形介质，该程序用于被指令执行系统、装置或者设备使用或者与其结合使用。
计算机可读信号介质可以包括例如以基带或者作为载波一部分传播的数据信号，其中实现了计算机可读程序代码。这种传播的信号可以采用多种形式，包括(但不限于)电磁、光或前述的任意合适的组合。计算机可读信号介质可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以传输、传播或者输送用于由指令执行系统、装置或者设备使用或者与其结合使用的程序。
计算机可读介质上实现的程序代码可以用任何适当的介质发送，包括(但不限于)无线、有线、光缆、RF等，或者前述的任意合适的组合。
用于为了当前的语言或类似的编程语言的各方面执行操作的计算机程序代码。程序代码可以作为一个独立的软件包完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行，可以部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在后一种方案中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
下面将参照根据本发明实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述本发明的各个方面。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机程序指令实现。这些计算机程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的硬件处理器，以产生一种机器，使得这些指令在经由计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行时，创建用于实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。
也可以把这些计算机程序指令存储在计算机可读介质中，这些指令指导计算机、其它可编程数据处理装置、或其他设备以特定方式工作，使得存储在计算机可读介质中的指令产生出包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的指令的制造品(article of manufacture)。
计算机程序指令也可以被加载到计算机、其它可编程数据处理装置或者其它设备上，以使得一系列操作步骤在计算机、其它可编程装置或其它设备上执行，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机或其它可编程装置上执行的这些指令提供用于实现在流程图和/或框图的一个或多个方框中规定的功能/动作的过程。
附图中的流程图和框图示出了根据本发明的各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现方式的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续示出的方框实际上可以基本并行地执行，或者这些方框有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合可以通过执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
图1表示适于根据所公开的技术的实施例构建和工作的FMCW或步进频率雷达10的总体设计的功能框图。雷达10可包括发送器20、接收器30、啁啾或步进频率发生器40、低噪声放大器(LNA)50、混合器60、可变增益放大器(VGA)70、抗混叠(AA)滤波器80、模拟数字转换器(ADC)85和快速傅立叶变换(FFT)计算单元90中的一个或多个。由计算机利用一个或更多个专用信号处理算法92来处理数字数据。啁啾或步进频率发生器40可与发送器20和混合器60操作耦合。接收器30可与LNA 50操作耦合。LNA 50可与混合器60操作耦合。混合器60可与VGA 70操作耦合。VGA 70可与AA滤波器80操作耦合。AA滤波器80可与ADC 85操作耦合。ADC 85可与FFT计算单元90和/或信号处理算法92操作耦合。
啁啾发生器40可产生可被馈送到发送器20天线以及接收器30分支中的混合器60的锯齿信号。可通过乘以外部信号的倍频器链或者闭环中的压控振荡器(VCO)产生啁啾。作为替代方案，可通过实现闭环电路来使用步进频率发生器。从目标95反射的信号可被接收器30的天线接收并且被递送到LNA 50。然后，可使用混合器60以用于产生作为接收信号频率与基准频率之间的差值的“差拍”。获得的信号可然后利用VGA 70放大，出于抗混叠的目的由AA滤波器80滤波，并且通过ADC 85数字化。获得的数字采样可通过由FFT计算单元90执行的两次FFT计算来处理，使得可从差拍采样中提取距离和速度二者。通过单次的FFT运算，可获得距离测量。
现在参照图2和图3。图2表示根据公开的技术的实施例构建和工作的附加盖子设备200的等视距图。图3表示安装于手持电子设备的背面上的附加盖子设备200的部分透明后视图的图示。附加盖子设备200可包含外壳210、频率调制连续波(FMCW)雷达或步进频率雷达(未示出)和接口单元260。设备200还可包含辅助电池250。雷达可包含接收器天线单元220、发送器天线单元230和集成电路模块(IC)240。
根据公开的技术的接收器单元包含至少一个接收天线元件。根据公开的技术的发送器单元包含至少一个发送天线元件。
雷达与外壳210耦合。接收器天线单元220和发送器天线单元230与IC模块240操作耦合。IC模块240与接口单元260以及与辅助电池250操作耦合。外壳210被配置为被安装于诸如蜂窝电话的手持电子设备的后表面上。外壳210可包含被配置为如图3所示的那样覆盖手持电子设备的后部的后壁(未示出)和被配置为在手持电子设备上保持外壳210(如图2所示)的四个侧壁(未示出)。应当注意，在图3中，为了示出接收器天线单元220和发送器天线单元230，外壳200的后壁被示为部分透明。接收器天线单元220和发送器天线单元230可被嵌入于外壳210内或者与其操作耦合。接口单元260被配置为操作耦合于雷达硬件部件与手持电子设备之间。
如图2所示，接收器天线单元220包含以阵列配置的多个接收天线元件，使得当外壳210被安装于手持电子设备上时，多个接收天线元件的阵列面向手持电子设备的后表面的上部。如图2所示，发送器天线单元230包含以阵列配置的多个发送天线元件，使得当设备200被安装于手持电子设备上时，多个发送天线元件的阵列面向手持电子设备的后表面的下部。
如图2和图3所示，根据公开的技术，FMCW或步进频率雷达可被嵌入于例如为外壳210的外壳中。雷达可被配置为测量诸如目标对象关于手持电子设备的距离、速度和/或加速度的变量。用户可通过将发送天线表面指向希望的目标对象来使雷达指向该希望的目标对象。如果相控阵被实现，那么也可通过软件使雷达指向希望的目标对象。
根据公开的技术的雷达的发送器(TX)单元可包含可用于产生具有稳定频率的信号基准时钟的外部晶体振荡器，该信号基准时钟可被馈送到分数N合成器。合成器可用于产生频率对时间的啁啾(例如，以锯齿的形式)或者步进频率序列。基础频率可与要被发送的需要的毫米波频带相乘。功率放大器(PA)可被用于升高发送信号的电平。发送信号可一次性分配给所有TX天线元件。晶体频率可被用作数字分量和ADC的基准时钟。
根据公开的技术，一般可通过朝目标对象辐射(即，通过发送器单元)特殊波形，即啁啾，来获得FMCW雷达数据。啁啾可以一般被整形成频率对时间的锯齿，该啁啾被周期性地发送到目标对象。取决于FMCW雷达到目标对象的距离，反射波可带有可变延迟地被接收(即，通过接收器单元)。可使用直接转换混合器从原始波形中减去反射，这产生单一频率分量(即，差拍)。因此，FMCW雷达将距离转译成频率。可以使用高度线性啁啾。频率比啁啾频率低的差拍可利用模拟数字(A2D)转换器被采样，并且利用FFT算法将差拍的频率转换成相应的距离。在本领域中已知的数据处理算法可用于检测目标对象的位置、速度和加速度。根据公开的技术，可一般通过朝目标对象辐射(即，通过发送器单元)特殊波形来获得步进频率雷达数据，该特殊波形即频率水平的单调线性序列。波形被周期性地发送到目标对象。取决于雷达到目标对象的距离，反射波可带有可变相位地被接收(即，通过接收器单元)。原始波形也可以以恒定IF频率偏移并且被注入到接收器混合器的LO端口中。可通过使用直接转换混合器从LO信号减去来自对象的反射波，这产生IF信号。因此，步进频率雷达将距离转译成相位变化。频率比发送器频率低的IF信号可利用模拟数字(A2D)转换器被采样，并且IF信号的相位利用FFT算法被转换成相应的距离。在现有技术中已知的数据处理算法可用于检测目标对象的位置、速度和/或加速度。
FMCW或步进频率雷达可以具有各种频率和/或频率范围并且根据其希望的功能。例如，FMCW雷达可具有诸如60GHz和/或76～81GHz的毫米波的频率范围。如果例如希望高的深度分辨率，那么FMCW雷达可具有诸如5GHz或更高的宽带频率范围。
任选地，例如，通过使用信号处理算法，FMCW或步进频率雷达可用于雷达成像。通过将电磁散射系数映射到二维平面上，雷达成像可形成被检测对象的图片。
一般地，当外壳被安装于手持电子设备上时，一个或更多个接收天线和发送天线可关于外壳并因此关于手持电子设备以各种方式被布置。如图3所示，该一个或更多个接收天线和发送天线可例如被嵌入到外壳的后壁的相对外部中。
使用布置为在手持电子设备的后侧延伸(即，当附加盖子设备被安装于手持电子设备上时)的多个天线元件可允许大的天线，从而提高空间分辨率，但仍提供薄的手持电子设备(如图2所示)。但是，该一个或更多个接收天线和发送天线可被配置为使得，当外壳被安装于手持电子设备上时，手持电子设备的壳体中的开口(例如，用于照相机或闪光灯)不被阻挡。
根据公开的技术的雷达IC可以是硅锗(SiGe)芯片集或者任何其它半导体技术的芯片集。芯片集可被容纳于浅的插座中并且可通过具有已知的介电性能的绝缘材料被钝化。如图2所示，IC模块可被嵌入于外壳的后壁的内部中。
根据公开的技术的接口单元可有利于雷达硬件部件与手持电子设备之间的双向通信。接口单元可使用串行外设接口(SPI)总线以建立这种通信。接口单元可有利于有线或无线通信。有线接口单元可例如为与手持电子设备的USB端口连接的通用串行总线(USB)数据连接器，诸如接口单元260。作为替代方案，接口单元可包含无线无线电元件，以有利于通过使用蓝牙或Wi-Fi技术与手持电子设备的无线通信。
在公开的技术的一些实施例中，为了避免手持电子设备的电池耗尽，可以使用辅助电池，诸如设备200的电池250。辅助电池可被雷达利用。如图2所示，辅助电池可被嵌入于外壳中。
根据公开的技术的附加盖子设备的各种部件可以以各种方式被布置或集成，并且不限于图2和图3所示的布置。
根据公开的技术的手持电子设备可以为不同的类型，例如，智能电话或平板计算机。根据公开的技术的附加盖子设备可被配置为可与不同类型的手持电子设备或者这些类型的不同型号(例如，不同制造商的智能电话)兼容。
手持电子设备的处理器可被用于根据从用户接收的指令或输入来控制雷达参数。处理器可进一步被用于处理通过雷达获得的数据。可通过专门的软件应用促进这样的操作。这种软件应用可产生图形用户界面(GUI)，通过该图形用户界面用户可以控制雷达的操作。例如，雷达的输出可被处理器处理并且在手持电子设备的显示器上以图形或其它已知的方式为用户显示。并且，由雷达提供的数据可与通过手持电子设备获得的其它数据融合，该其它数据诸如通过手持电子设备的图像传感器获得的目标对象的图像。因此，例如，用户可经由图像传感器观看由雷达扫描的目标对象。
外壳可由例如橡胶、塑料和/或柔性多层基板制成。
在一些实施例中，FMCW或步进频率雷达可以是相控阵雷达。包含相控阵雷达的附加盖子设备一般与在图2和图3中示出并且在以上公开的包含FMCW或步进频率雷达的附加盖子设备类似，并具有以下公开的修改。
根据公开的技术的相控阵FMCW或步进频率雷达包括接收器天线单元和发送器天线单元。接收器天线单元包含多个接收天线元件，并且发送器天线单元包含多个发送天线元件。可如图3所示的那样布置该多个天线元件。
相控阵FMCW或步进频率雷达允许通过使用在本领域中已知的电子调谐来向多个方向和从多个方向发送和接收辐射，由此扩大雷达的视场。因此，相控阵雷达允许测量诸如目标对象在特定方向上关于手持电子设备的距离、速度和/或加速度的变量。
一般地，通过使天线元件的空间坐标与它们的相对延迟(即，它们的相位)和加权系数相关，辐射波束可被电子整形(即，没有机械部件的移动)。各天线元件可相互分开半波长(λ)。为了使波束转向角度α，分开距离d的各天线元件可能需要的相位增量可通过下式计算：
波束转向元件的控制可以以数字的方式完成。数字控制信号可由手持电子设备产生并且被供给到IC。
根据公开的技术的相控阵雷达的发送器(TX)单元可包含外部晶体振荡器，该外部晶体振荡器可用于产生具有稳定频率的信号基准时钟，该基准时钟信号可馈送到分数N合成器。合成器可用于产生频率对时间的啁啾(例如，以锯齿的形式)或者步进频率序列。基础频率可与要被发送的需要的毫米波频带相乘。功率放大器(PA)可被用于升高发送信号的电平。移相器和衰减器可位于PA与各天线元件之间。可为了向初始相位添加固定量的延迟(相位)，可以单独地控制移相器。衰减器可被控制或加权以整形主波束和旁瓣。发送信号可被移相并然后一次性分配给所有的TX天线元件。
根据公开的技术的接收器(RX)单元可包含具有数字控制的移相器的天线元件的阵列。另外，为了施加可改善主天线波束并减少旁瓣的加权函数，可以引入数字控制的衰减器。来自所有天线元件的所有信号可在低噪声放大器(LNA)的输入端合并并且随后与来自TX的基准信号混合。在可被采样并且被转换成数字数据之前，混合器的输出可通过抗混叠滤波器(AAF)、自适应模拟增益控制放大器(AGC，可用于利用整个动态范围)和用于模数转换器(ADC)输入端的驱动器缓冲器来处理。为了执行快速傅立叶变换(FFT)运算，数字值可被发送并且在控制计算机(例如，智能电话)的寄存器中被存储。可通过专用软件并且根据公知的数学关系完成频率信息到距离(和速度)的转译。
安装于手持电子设备上的专用软件可允许用户选择通过相控阵FMCW或步进频率雷达(即，通过发送器单元)发送波束的方向。手持电子设备可包含图像传感器(例如，数字照相机)。用户可通过使用图像传感器输入希望的波束方向。例如，可在手持电子设备的触摸屏上显示由图像传感器产生的图像流。相控阵雷达的视场可重叠于图像上，并且用户可然后通过轻敲触摸屏以直观的方式选择目标对象要被扫描的方向。
在一些实施例中，为了补偿随时间修改了相控阵雷达的元件的行为的变化，可执行相控阵FMCW或步进频率雷达的校准。由此，例如，在执行任何关键测量之前，可通过校准恢复相控阵雷达的精度。
在手动校准中，可要求用户识别具有已知可测量特性(例如，距离)的外部基准对象并且向手持电子设备提供已知的数据。可然后使用相控阵FMCW或步进频率雷达来测量该基准对象。测量数据然后与已知数据相比较，并使用误差校正内部参数。
在电子校准中，从LO信号导出的分支通过开关被调制并且被依次注入到RX的移相器中，从而在不进行任何实际测量的情况下仿真已知信号的接收。借助开关，信号被逐个注入到接收元件中。接收的信号关于各接收天线元件被采样，并且不同的结果可允许对相控阵的元件进行调谐。
图4表示根据公开的技术的另一实施例构建和工作的手持电子设备200的后视图的图示。手持电子设备300与根据公开的技术的相控阵FMCW或步进频率雷达集成。手持电子设备300类似于图2和图3的安装有附加盖子设备100的手持电子设备，并且可以与其类似地工作，并具有将在以下公开的需要的修改。
如图4所示，手持电子设备300包含多个接收天线元件310的阵列和多个发送天线元件320的阵列，这两个阵列可布置于手持电子设备300的后部上。阵列310和320可被壳体覆盖。IC模块可与手持电子设备300的IC集成。
现在参照图5，该图5示出了与根据公开的技术的又一实施例构建和工作的FMCW或步进频率雷达116操作耦合的手持电子设备100的框图的图示。雷达116可以是相控阵雷达。雷达116可通过使用诸如图2的附加盖子设备200的附加盖子设备与手持电子设备100操作耦合，或者可与诸如图4的手持电子设备300的手持电子设备100集成。
根据一些实施例，手持电子设备100可包含触摸敏感显示器112。触摸敏感显示器112有时为了方便被称为“触摸屏”，并且也可被称为或叫作触摸敏感显示系统。设备100可包含存储器102(可包含一个或更多个计算机可读存储介质)、存储器控制器122、一个或更多个处理单元(CPU)120、外设接口118、RF电路108、音频电路110、扬声器111、麦克风113、输入/输出(I/O)子系统106、FMCW或步进频率雷达116和外部端口124。设备100可包含一个或更多个光学传感器164。这些部件可经一个或更多个通信总线或信号线103进行通信。通信总线或信号线103还可包含诸如图2的接口单元160的接口单元。
应当理解，设备100仅是手持电子设备100的一个例子，并且设备100可具有比所示更多或更少的部件，可组合两个或更个部件，或者可具有部件的不同配置或布置。可通过包含一个或更多个信号处理和/或专用的集成电路的硬件、软件或硬件和软件二者的组合实现图5所示的各种部件。
存储器102可包含高速随机存取存储器，并且还可包含非易失性存储器，诸如一个或更多个磁盘存储设备、快擦写存储器设备和其它非易失性固态存储器设备。设备100的诸如CPU 120和外设接口118的其它部件对存储器102的访问可由存储器控制器122控制。
外设接口118将设备的输入外设和输出外设耦合到CPU 120和存储器102。一个或更多个处理器120运行或执行存储于存储器102中的各种软件程序和/或指令集合，以便为设备100执行各种功能并且处理数据。
在一些实施例中，可在诸如芯片104的单个芯片上实现外设接口118、CPU 120和存储器控制器122。在一些其它的实施例中，它们可在分开的芯片上被实现。
RF(射频)电路108接收和发送也称为电磁信号的RF信号。RF电路108将电信号转换为电磁信号或者从电磁信号转换电信号，并且经由电磁信号与通信网络和其它通信设备通信。RF电路108可包含用于执行这些功能的公知的电路，这些电路包括但不限于天线系统、RF收发器、一个或更多个放大器、调谐器、一个或更多个振荡器、数字信号处理器、CODEC芯片集、订户身份模块(SIM)卡和存储器等。RF电路108可通过无线通信与诸如因特网(也称为万维网(WWW))、诸如蜂窝电话网络、无线局域网络(LAN)和/或城域网络(MAN)的内联网和/或无线网络以及其它设备进行通信。无线通信可使用多个通信标准、协议和技术中的任一种，包括但不限于全球移动通信系统(GSM)、增强型数据GSM环境(EDGE)、高速下行链路分组接入(HSDPA)、宽带码分多址(W-CDMA)、码分多址(CDMA)、时分多址(TDMA)、蓝牙、无线保真(Wi-Fi)(例如、IEEE 802.11a、IEEE 802.11b、IEEE 802.11g和/或IEEE 802.11n)、互联网语音协议(VoIP)、Wi-Max、电子邮件协议(例如、因特网消息访问协议(IMAP)和/或邮局协议(POP))、即时通讯(例如、可扩展消息与呈现协议(XMPP)、即时消息和呈现利用扩展的会话初始化协议(SIMPLE)和/或即时消息和呈现服务(IMPS))和/或短消息服务(SMS))或任何其他合适的通信协议，包括截至本文件的提交日期还没有开发的通信协议。
音频电路110、扬声器111和麦克风113提供用户与设备100之间的音频接口。音频电路110从外设接口118接收音频数据，将音频数据转换成电信号，并且将电信号发送给扬声器111。扬声器111将电信号转换成人可听声波。音频电路110还接收通过麦克风113从声波转换的电信号。音频电路110将电信号转换成音频数据并且将音频数据发送到外设接口118以进行处理。可通过外设接口118从存储器102和/或RF电路108检索和/或向其发送音频数据。在一些实施例中，音频电路110还包含耳机插孔(例如，图2中的212)。耳机插孔提供音频电路110与诸如仅输出的耳机或具有输出(例如，用于一只或两只耳朵的耳机)和输入(例如，麦克风)的耳麦的可移除音频输入/输出外设之间的接口。
I/O子系统106将设备100上的诸如触摸屏112和其它输入/控制设备(未示出)的输入/输出外设耦合到外设接口118。I/O子系统106可包含显示控制器156和用于其它输入或控制设备的一个或更多个输入控制器(未示出)。该一个或更多个输入控制器从/向其它输入或控制设备接收/发送电信号。其它输入/控制设备可包含物理按钮(例如，推动按钮、摇杆按钮等)、拨盘、滑块开关、操作杆和点击轮等。在一些替代性实施例中，输入控制器可与以下中的任一个耦合(或者不与任一个耦合)：键盘、红外端口、USB端口和诸如鼠标的指针设备。该一个或更多个按钮可包含用于扬声器111和/或麦克风113的音量控制的上/下按钮。该一个或更多个按钮可包含推动按钮。推动按钮的迅速按压会解除触摸屏112的锁定或者开始在触摸屏上使用手势以解锁设备的处理。推动按钮的更长按压会接通或关断设备100的电力。用户可能能够定制按钮中的一个或更多个的功能。触摸屏112被用于实现虚拟或软按钮和一个或更多个软键盘。
触摸敏感触摸屏112提供设备与用户之间的输入接口和输出接口。显示控制器156从/向触摸屏112接收和/或发送电信号。触摸屏112向用户显示视觉输出。视觉输出可包含图形、文本、图标、视频和它们的任意组合(统称为“图形”)。在一些实施例中，视觉输出中的一些或全部可与用户界面对象对应，将在后面描述这些用户界面对象的其它细节。
触摸屏112具有基于触觉和/或触知接触接收来自用户的输入的触摸敏感表面、传感器或传感器集合。触摸屏112和显示控制器156(连同存储器012中的任何相关的模块和/或指令集合)检测触摸屏112上的接触(和接触的任何移动或中断)，并且将检测的接触转换成与在触摸屏上显示的用户界面对象(例如，一个或更多个软键、图标、网页或图像)的交互。在示例性实施例中，触摸屏112与用户之间的接触点对应于用户的手指。
触摸屏112可使用LCD(液晶显示器)技术或LPD(发光聚合物显示器)技术，但可在其它实施例中使用其它显示器技术。触摸屏112和显示控制器56可通过使用包括但不限于电容、电阻、红外和表面声波技术的现在已知或以后开发的多种触摸感测技术中的任一种以及用于确定与触摸屏112的一个或更多个接触点的其它接近度传感器阵列或其它元件来检测接触及其任何移动或中断。
触摸屏112可具有超过100dpi的分辨率。在示例性实施例中，触摸屏具有约160dpi的分辨率。用户可通过使用诸如触控笔和手指等的任何适当的对象或附件进行与触摸屏112的接触。在一些实施例中，用户界面被设计为主要通过基于手指的接触和手势工作，由于手指在触摸屏上的接触面积较大，因此这远比基于触控笔的输入精度低。在一些实施例中，设备将粗略的基于手指的输入转译成用于执行用户希望的动作的精确指针/光标位置或命令。
在一些实施例中，除了触摸屏以外，设备100可包含用于激活或禁用特定功能的触摸板(未示出)。在一些实施例中，与触摸屏不同，触摸板是不显示视觉输出的设备的触摸敏感区域。触摸板可以是与触摸屏112分开的触摸敏感表面或由触摸屏形成的触摸敏感表面的扩展。
在一些实施例中，设备100可包含作为输入控制设备的物理或虚拟点击轮。用户可通过旋转点击轮或者通过移动与点击轮的接触点(例如，接触点的移动量通过其关于点击轮的中心点的角位移被测量)，在显示在触摸屏112中的一个或更多个图形对象(以下，称为图标)之间导航或者与其交互。点击轮也可被用于选择所显示的图标中的一个或更多个。例如，用户可在点击轮或相关联的按钮的至少一部分上下压。由用户经由点击轮提供的用户命令和导航命令可通过输入控制器以及存储器102中的模块和/或指令集合的一个或更多个来被处理。对于虚拟点击轮，点击轮和点击轮控制器可以分别是触摸屏112和显示控制器156的一部分。对于虚拟点击轮，点击轮可以是响应于与设备的用户交互而在触摸屏显示器上出现和消失的不透明或半透明对象。在一些实施例中，虚拟点击轮在便携式多功能设备的触摸屏上被显示并且通过与触摸屏的用户接触而被操作。
设备100还包括用于向各种部件供电的电力系统162。电力系统162可包含电力管理系统、一个或更多个电源(例如，电池、交流电(AC)、充电系统、电力故障检测电路、电力转换器或逆变器、电力状态指示器(例如，发光二极管(LED))和与便携式设备中的电力的产生、管理和分配相关联的任何其它部件。
设备100还可包含诸如光学传感器164的一个或更多个传感器和/或一个或更多个FMCW或步进频率雷达116。图5示出与光学传感器控制器158耦合的光学传感器和与I/O子系统106中的雷达控制器160耦合的雷达116。雷达116一般与图2、图3或图4类似，并具有这里公开的修改。作为替代方案，雷达116可与外设接口118耦合。
光学传感器164可包含电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)光电晶体管。光学传感器164接收通过一个或更多个透镜投影的来自环境的光，并且将光转换成代表图像的数据。与成像模块143(也称为照相机模块)结合，光学传感器164可捕获静止图像或视频。在一些实施例中，与设备的前面的触摸屏显示器112相对，光学传感器位于设备100的后面，使得触摸屏显示器可被用作用于静止和/或视频图像获取的取景器。在一些实施例中，光学传感器位于设备的前面，使得可在用户在触摸屏显示器上观看其它视频会议参与者的同时为了视频会议获得用户的图像。在一些实施例中，光学传感器164的位置可由用户改变(例如，通过旋转透镜或者设备外壳中的传感器)，使得单个光学传感器164可与触摸屏显示器一起使用，以用于视频会议和静止和/或视频图像获取二者。
设备100还可包含一个或更多个接近度传感器166。图5表示与外设接口118耦合的接近度传感器166。作为替代方案，接近度传感器166可与I/O子系统106中的输入控制器耦合。在一些实施例中，当多功能设备被放在用户耳边时(例如，当用户正在进行电话呼叫时)接近度传感器关断并且停用触摸屏112。在一些实施例中，当设备处于用户口袋、钱包或其它黑暗区域中时，接近度传感器保持屏幕关断，以在设备处于锁定状态时防止不必要的电池耗尽。
设备100还可包含一个或更多个加速度计168。图5示出了与外设接口118耦合的加速度计168。作为替代方案，加速度计168可与I/O子系统106中的输入控制器160耦合。在一些实施例中，基于从该一个或更多个加速度计接收的数据的分析，以横排视图或竖排视图在触摸屏显示器上显示信息。
在一些实施例中，存储于存储器102中的软件部件可包含操作系统126、通信模块(或指令集合)128、接触/移动模块(或指令集合)130、图形模块(或指令集合)132、文本输入模块(或指令集合)134、全球定位系统(GPS)模块(或指令集合)135和应用(或指令集合)136。
操作系统126(例如，Darwin、RTXC、Linux、Unix、OS X、Windows、Android或诸如VxWorks的嵌入式操作系统)包含各种软件部件和/或用于控制和管理一般系统任务(例如，存储器管理、存储设备控制、电力管理等)的驱动程序，并且有利于各种硬件部件与软件部件之间的通信。
通信模块128有利于经一个或更多个外部端口124与其它设备的通信，并且还包含用于处理由RF电路108和/或外部端口124接收的数据的各种软件部件。外部端口124(例如，通用串行总线(USB)、FIREWIRE等)适于直接或者间接经网络(例如，因特网、无线LAN等)与其它设备耦合。在一些实施例中，外部端口是与在iPod(苹果计算机公司的商标)设备上使用的30针连接器相同、类似和/或兼容的多针(例如，30针)连接器。
接触/移动模块130可检测与触摸屏112(与显示控制器156结合)和其它触摸敏感设备(例如，触摸板或物理点击轮)的接触。接触/移动模块130包含用于执行与接触的检测有关的各种操作的各种软件部件，这些操作诸如确定是否发生了接触、确定是否存在接触的移动并且跨着触摸屏112跟踪该移动以及确定接触是否被中断(即，接触是否停止)。确定接触点的移动可包含确定接触点的速率(量值)、速度(量值和方向)和/或加速度(量值和/或方向的变化)。这些操作可被施加到单个接触(例如，一根手指接触)或多个同时的接触(例如，“多点触摸”/多手指接触)。在一些实施例中，接触/移动模块130和显示控制器156还检测触摸板上的接触。在一些实施例中，接触/移动模块130和控制器检测点击轮上的接触。
图形模块132包含用于在触摸屏112上呈现和显示图形的各种已知的软件部件，包含用于改变被显示的图形的强度的部件。如这里所使用的，术语“图形”包含可向用户显示的任何对象，包含但不限于文本、网页、图标(诸如包含软键的用户界面对象)、数字图像、视频和动画等。本上下文中的动画是呈现移动的外观并且向用户通知已被执行的动作(诸如向文件夹移动电子邮件消息)的图像序列的显示。在本上下文中，取决于上下文，确认设备的用户的动作的各动画一般花费预定的有限时间量，诸如0.2～1.0秒或者0.5～2.0秒的时间量。
可以是图形模块132的部件的文本输入模块134提供用于在各种应用(例如，联系人137、电子邮件140、IM 141、博客142、浏览器147和需要文本输入的任何其它应用)中键入文本的软键盘。
GPS模块135确定设备的位置，并且提供该信息用于在各种应用中使用(例如，对于电话138，用于基于位置的拨号；对于照相机143和/或博客142，作为图片/视频元数据；对于应用，提供诸如天气小程序、本地黄页小程序和地图/导航小程序的基于位置的服务)。
应用136可包含以下的模块(或指令集合)或者其子集或超集：联系人模块137(有时称为地址薄或联系人列表)；电话模块138；视频会议模块139；电子邮件客户端模块140；即时消息(IM)模块141；博客模块142、用于静止和/或视频图像的照相机模块143；图像管理模块144；视频播放器模块146；音乐播放器模块146、浏览器模块147；日历模块148；可包含天气小程序149-1、股票小程序149-2、计算器小程序149-3、报警时钟小程序149-4；字典小程序149-5和用户获得的其它小程序以及用户创建的小程序149-6的小程序模块149；用于制作用户创建的小程序149-6的小程序创建器模块150；搜索模块151；合并视频播放器模块145和音乐播放器模块146的视频和音乐播放器模块152；便签模块153；地图模块154和/或FMCW或步进频率雷达模块(未示出)。
可存储于存储器102中的其它应用136的例子包含其它文字处理应用、启用JAVA的应用、加密、数字权利管理、语音识别和语音复制。
与触摸屏112、显示控制器156、接触模块130、图形模块132和文本输入模块134结合，联系人模块137可被用于管理地址薄或联系人列表，包含：向地址薄添加名称；从地址薄删除名称；将电话号码、电子邮件地址、物理地址或其它信息与名称关联；关联图像与名称；将名称分类和排序；提供电话号码或电子邮件地址以发起和/或促进通过电话138、视频会议139、电子邮件140或IM 141的通信；等等。在后面进一步描述使用联系人模块137的用户界面和相关联的处理的实施例。
与RF电路108、音频电路110、扬声器111、麦克风113、触摸屏112、显示控制器156、接触模块130、图形模块132和文本输入模块134结合，电话模块138可被用于键入与电话号码对应的字符序列、访问地址薄137中的一个或更多个电话号码、修改已被键入的电话号码、拨打各电话号码、进行对话并且当完成对话时断开或挂机。如上所述，无线通信可使用多种通信标准、协议和技术中的任一种。在后面进一步描述利用电话模块138的用户界面和相关联的处理的实施例。
与RF电路108、音频电路110、扬声器111、麦克风113、触摸屏112、显示控制器156、光学传感器164、光学传感器控制器158、接触模块130、图形模块132、文本输入模块134、联系人列表137和电话模块138结合，视频会议模块139可被用于发起、进行和终止用户与一个或更多个其它参与者之间的视频会议。
与RF电路108、触摸屏112、显示控制器156、接触模块130、图形模块132和文本输入模块134结合，电子邮件客户端模块140可被用于创建、发送、接收和管理电子邮件。与图像管理模块144结合，电子邮件模块140使得非常容易创建和发送带有利用照相机模块143拍摄的静止或视频图像的电子邮件。在后面进一步描述使用电子邮件模块140的用户界面和相关联的处理的实施例。
与RF电路108、触摸屏112、显示控制器156、接触模块130、图形模块132和文本输入模块134结合，即时消息模块141可被用于键入与即时消息对应的字符序列、修改以前键入的字符、发送各即时消息(例如，对于基于电话的即时消息使用短消息服务(SMS)或多媒体消息服务(MMS)协议，或者对基于因特网的即时消息使用XMPP、SIMPLE或IMPS)、接收即时消息以及观看接收的即时消息。在一些实施例中，发送和/或接收的即时消息可包含图形、照片、音频文件、视频文件和/或在MMS和/或增强消息服务(EMS)中支持的其它附件。如在这里使用的，“即时消息”指的是基于电话的消息(例如，使用SMS或MMS发送的消息)和基于因特网的消息(例如，使用XMPP、SIMPLE或IMPS发送的消息)二者。在后面进一步描述使用即时消息模块141的用户界面和相关联的处理的实施例。
与RF电路108、触摸屏112、显示控制器156、接触模块130、图形模块132、文本输入模块134、图像管理模块144和浏览模块147结合，博客模块142可被用于向博客(例如，用户的博客)发送文本、静止图像、视频和/或其它图形。
与触摸屏112、显示控制器156、光学传感器164、光学传感器控制器158、接触模块130、图形模块132和图像管理模块144结合，照相机模块143可被用于捕获静止图像或视频(包含视频流)并且将它们存储于存储器102中、修改静止图像或视频的特性或从存储器102删除静止图像或视频。在后面进一步描述使用照相机模块143的用户界面和相关联的处理的实施例。
与触摸屏112、显示控制器156、接触模块130、图形模块132、文本输入模块134和照相机模块143结合，图像管理模块144可被用于布置、修改或以其它方式操作、标注、删除、呈现(例如，在数字幻灯片或相册中)以及存储静止和/或视频图像。在后面进一步描述使用图像管理模块144的用户界面和相关联的处理的实施例。
触摸屏112、显示控制器156、FMCW或步进频率雷达116、雷达控制器160、图形模块132可被联合使用以引导雷达以及检测和视觉指示目标对象的距离、速度和/或加速度信息。作为替代方案，或者附加地，可出于这种目的使用光学传感器164、光学传感器控制器158、照相机模块143和/或图像管理模块。
与RF电路108、触摸屏112、显示系统控制器156、接触模块130、图形模块132、文本输入模块134、GPS模块135和浏览器模块147结合，地图模块154可被用于接收、显示、修改和存储地图和与地图相关联的数据(例如，驾驶方向、关于特定位置或附近处的商店和其它关注点的数据；和其它基于位置的数据)。
以上标识的模块和应用中的每一个与用于执行以上描述的一种或更多种功能的指令集合对应。这些模块(即，指令集合)不需要被实现为分开的软件程序、过程或模块，因此，这些模块的各种子集可在各种实施例中被组合或另外被重新布置。例如，视频播放器模块145可与音乐播放器模块146组合成单个模块。在一些实施例中，存储器102可存储以上标识的模块和数据结构的子集。并且，存储器102可存储以上没有描述的附加模块和数据结构。
在一些实施例中，设备100是通过触摸屏112和/或触摸板专门执行设备上的一组预定功能的操作的设备。通过使用触摸屏和/或触摸板作为用于操作设备100的主输入/控制设备，可以减少设备100上的物理输入/控制设备(诸如推动按钮和拨盘等)的数量。
可通过触摸屏和/或触摸板专门执行的一组预定功能包括用户界面之间的导航。在一些实施例中，触摸板在被用户触摸时将设备100从可在设备100上显示的任何用户界面导航到主菜单、主页或根菜单。在这些实施例中，触摸板可称为“菜单按钮”。在一些其它的实施例中，代替触摸板，菜单按钮可以是物理推动按钮或其它物理输入/控制设备。
例子
FMCW雷达
用于以下的两个例子的FMCW雷达可具有以下的规格。FMCW雷达要在78千兆赫兹(GHz)的中心频率下操作。TX单元和RX单元可具有可分别占据4厘米×4厘米的面积的平面天线，该面积基本上与当前的智能电话中的大多数的后表面相当(或更小)。这两个单元可具有增益GT(发送器天线的增益)＝GR(接收器天线的增益)-25分贝(dB)。接收器具有等于8dB的噪声系数(NF)。互连和分组损失可小于13dB。可在FMCW雷达中使用相对简单(慢)的模拟数字(A2D)转换器。考虑位于0度的方位位置上的目标。最小的可接受信噪比(SNR)可被选择为SNR＝15dB。
例子1
在第一例子中，目标是在10米(m)～25m的距离范围中检测移动的人或者相当尺寸的目标。与该目标对应的雷达截面(RCS)为RCS1＝0分贝每1平方米(dBsm)。也希望测量人的速度。人的速度可以在3.6千米/小时(km/h)和6.9km/h之间。
FMCW雷达的希望的设计可符合以下的规格。
发送器：
辐射功率＝-30分贝每1毫瓦(dBm)；
啁啾频率f0＝78GHz，带宽3GHz；
啁啾时间T＝1毫秒(ms)；
相干啁啾的数量：8；
模拟数字转换器(ADC)；
采样率：1024KSPS(千采样每秒)；
快速傅立叶变换(FFT)；
FFT1的点数：N＝1024；
FFT2的点数：K＝8。
得到的性能可以是5cm的距离精度和0.24m/sec的速度分辨率，SNR＝20dB。
例子2－FMCW雷达
现在希望检测0.5m～2.5m的距离范围中的手移动或相当尺寸的目标。与目标对应的雷达截面(RCS)为RCS2＝-26。移动速度的测量可以在36km/h到69km/h之间，
FMCW雷达的希望的设计可符合以下的规格。
发送器：
辐射功率＝-45dBm；
啁啾频率f0＝78GHz，具有3GHz的带宽；
啁啾时间T＝0.1ms；
相干啁啾的数量：8
ADC：
采样率：1024KSPS；
FFT：
FFT1的点数：N＝1024；
FFT2的点数：K＝8。
得到的性能可以是5cm的距离精度和2.4m/s的速度分辨率。
例子3－相控阵FMCW雷达
希望扫描箱子(或钱包)的内容。为了简化，可对线性阵列完成设备设计，但是，通过使用相同的设计考虑，它可扩展到全2D扫描。其目标是以10毫米(mm)的空间分辨率通过相控阵FMCW雷达扫描具有30厘米(cm)的尺寸的箱子。检测的对象不明显移动(<1km/h)，并且，它到相控阵FMCW雷达的距离为30cm。雷达截面(RCS)为RC33＝-20dBsm的量级。
相控阵FMCW雷达可被配置为在120GHz的中心频率下操作。发送器单元和接收器单元使用具有5cm的长度的平面天线；各天线具有间距为1.25mm且尺寸为1.15mm的40个元件。这两个天线具有增益GT＝GR-25dB。接收器可具有噪声指数NF＝20dB。包含互连和分组以及通过箱子的透过率的总损失为40dB。最小可接受信号噪声比可被设定为SNR＝15dB。
设备设计：
相控阵必须以1cm的步幅尺寸(或更小)执行30cm的扫描，这对每个步幅限定了2.55度的角度，并由此通过使用公知的公式限定相控阵的各元件的需要的相移。
相控阵FMCW雷达的希望的设计可符合以下的规格。
发送器：
辐射功率＝-20dBm；
啁啾频率f0＝120GHz，带宽15GHz；
啁啾时间T＝1ms；
ADC：
采样率：1024KSPS；
扫描：
测量步幅的数量：N＝30；
扫描时间：t＝30ms。
得到的性能可以是10mm的距离精度和1.25m/sec的速度分辨率，SNR＝30dB。注意，由于相控阵是线性的，因此，为了用该系统扫描箱子的内容，将需要用户在任何希望的位置上逐条线地(与电子扫描的方向正交)重复扫描。
因此，可利用集成硅电子电路实现在以上的三个例子中列出的要求。距离精度和速度精度对于各种应用可能是令人满意的。并且，平面TX-RX(即，发送-接收)天线的低功率要求和小型化尺寸可允许这种雷达适于与诸如智能电话和平板的便携式电子设备集成。
已出于解释的目的给出本发明的各种实施例的描述，但这些描述不是穷尽的或限于所公开的实施例。在不背离描述的实施例的范围和精神的情况下，对于本领域技术人员来说，许多修改和变更是清楚的。这里使用的术语被选择，以最佳地解释实施例的原理、实际应用或者针对在市场上发现的技术的技术改进，或者使得本领域技术人员能够理解这里公开的实施例。

Claims (20)

1.一种设备，包括：
外壳，能够安装于手持电子设备的后表面上；
频率调制连续波(FMCW)雷达，其与外壳耦合，该FMCW雷达包含：
(a)包含至少一个接收天线元件的接收器单元；
(b)包含至少一个发送天线元件的发送器单元；
(c)集成电路(IC)模块；和
接口单元，其被配置为将IC模块与手持电子设备操作地耦合。
2.根据权利要求1的设备，其中，FMCW雷达被嵌入于外壳中。
3.根据权利要求1的设备，其中，接口单元是无线接口单元。
4.根据权利要求1的设备，其中，接口单元是有线接口单元。
5.根据权利要求1的设备，其中，所述至少一个接收天线元件包含多个接收天线元件，并且所述至少一个发送天线元件包含多个发送天线元件，并且其中，当外壳被安装于手持电子设备上时：
所述多个发送天线元件被布置成面向手持电子设备的后表面的至少第一部分的阵列；并且
所述多个接收天线元件被布置成面向手持电子设备的后表面的至少第二部分的阵列。
6.根据权利要求1的设备，其中，手持电子设备选自包含智能电话和平板计算机的组。
7.根据权利要求1的设备，其中，FMCW雷达被配置为测量选自包含目标对象关于手持电子设备的距离、速度和加速度的组中的至少一个变量。
8.根据权利要求1的设备，其中，FMCW雷达是相控阵FMCW雷达。
9.根据权利要求8的设备，其中，手持电子设备包含图像传感器，并且其中，所述图像传感器被配置为提供输入以用于引导由发送器单元发送的波束。
10.一种包括相控阵频率调制连续波雷达(FMCW)的手持电子设备，相控阵FMCW包含：
包含多个接收天线元件的接收器单元；
包含多个发送天线元件的发送器单元；和
集成电路(IC)模块。
11.根据权利要求10所述的手持电子设备，其中，
所述多个发送天线元件被布置成面向手持电子设备的后表面的至少第一部分的阵列；并且
所述多个接收天线元件被布置成面向手持电子设备的后表面的至少第二部分的阵列。
12.根据权利要求10所述的手持电子设备，还包括图像传感器，并且其中，来自图像传感器的输入被用于引导由发送器单元发送的波束。
13.根据权利要求10所述的手持电子设备，其中，相控阵FMCW雷达被配置为测量目标对象在特定方向上关于手持电子设备的距离、速度或加速度或其组合。
14.一种设备，包括：
外壳，其能够安装于手持电子设备的后表面上；
步进频率雷达，其与外壳耦合，该步进频率雷达包含：
(a)包含至少一个接收天线元件的接收器单元；
(b)包含至少一个发送天线元件的发送器单元；
(c)集成电路(IC)模块；和
接口单元，其被配置为将IC模块与手持电子设备操作地耦合。
15.根据权利要求14所述的设备，其中，步进频率雷达被嵌入于外壳中。
16.根据权利要求14所述的设备，其中，接口单元是无线接口单元。
17.根据权利要求14所述的设备，其中，接口单元是有线接口单元。
18.根据权利要求14所述的设备，其中，所述至少一个接收天线元件包含多个接收天线元件，并且所述至少一个发送天线元件包含多个发送天线元件，并且其中，当外壳被安装于手持电子设备上时：
所述多个发送天线元件被布置成面向手持电子设备的后表面的至少第一部分的阵列；并且
所述多个接收天线元件被布置成面向手持电子设备的后表面的至少第二部分的阵列。
19.根据权利要求14所述的设备，其中，手持电子设备选自包含智能电话和平板计算机的组。
20.根据权利要求1所述的设备，其中，步进频率雷达被配置为测量选自包含目标对象关于手持电子设备的距离、速度和加速度的组中的至少一个变量。
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