CN106104916A - 用于外部机壳天线的手握传感器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于检测握持移动通信机壳设备的用户手部的位置是否影响外部天线的方法和系统。围绕移动通信设备的外围的分段金属带在至少一个金属区段中具有辐射天线。所述辐射天线区段在两侧通过电浮动金属区段来界定。所述电浮动金属区段中的每个电浮动金属区段在远离所述天线区段的一侧通过接地金属区段来界定。每个金属区段通过绝缘的间隙而与邻近的金属区段分开。实施例测量所述天线区段与所述浮动金属区段之间的差分电容并且测量所述浮动金属区段与所述接地区段之间的单端电容以确定用户的手部是否正桥接所述绝缘间隙中的一个或多个。

Description

用于外部机壳天线的手握传感器

技术领域

下面的公开涉及一种围绕移动通信设备周界的分段金属带。更具体地，下面的公开涉及一种具有绕其周界的分段金属带的便携式通信设备，其中，至少一个区段是天线，另一个区段接地并且还一个区段与所述天线区段和地二者隔离，以便例如由于用户同时碰触并且桥接全部三个区段之间的间隙所致的天线的阻抗加载被感测和补偿，以便提高天线的效率。

背景技术

诸如移动电话、个人数字助理(PDA)以及平板的便携式通信设备已经变得日趋普及并且如今对于许多用户来说不可或缺。

便携式通信设备(在下文中称作“UE”)的最重要的组件之一是它们的天线，这些天线被配置成辐射和接收电磁波以便在UE与其他位置之间发射和交换无线信息信号。这样的天线必须被设计成与多个频带协作，诸如在现今的无线通信网络中所使用的那些频带。无线通信设备的用户越来越迫切需要更加轻薄的微型化设备。这样的需求对便携式无线通信设备中所使用的天线施加了附加的物理限制。作为结果，用于移动通信设备的多带天线设计变得愈加复杂。

便携式通信设备或者用户设备(UE)的壳体可以容纳支持无线通信的一个或多个天线。UE可以使用诸如蜂窝电话系统的远程无线通信系统来发送和接收通信。这样的蜂窝或其他远程无线通信系统可以包括全球移动通信系统(GSM)电话带、GSM演进增强型数据速率(EDGE)；通用分组无线电系统(GPRS)；CDMA，诸如IS-95；CDMA2000；WCDMA或者通用移动电信系统(UMTS)；第四代长期演进(LTE)；其他广域网通信系统；专用移动无线电(PMR)；全球微波接入互操作性(WIMAX)；WLAN；其他3G或4G网络；或者诸如此类。UE还可以使用近程无线通信协议来支持与附近设备的通信。这样的近程协议可以包括Wi-Fi(IEEE 802.11)以及蓝牙协议。

在具有更小且更薄壳体的UE中对天线的定位和布局提出附加的设计挑战。手持式通信设备已在很大程度上放弃了具有从壳体向外突出的天线的天线设计。移动通信设备的壳体如今常规地设计有内部天线元件。然而，当将天线定位在设备壳体内或者沿其边缘时，用户手部的存在可能降低天线性能。无论如何，尽管这些不利影响的可能性增加，但常规上还是沿着设备壳体的内边缘定位天线。

此外，当将天线包括作为UE机壳的外表面的一部分时，用户手部的触碰也可能在外部天线与UE机壳的接地的外部区段之间建立低阻抗电桥。这样的低阻抗电桥会有碍于UE能够发射和接收射频(RF)信号的效率和操作。

附图说明

为了更加完整地理解，现在参照下文结合附图进行的描述，其中：

图1图示具有围绕移动通信设备的周界边缘的分段金属带的移动通信设备机壳；

图2是连接至围绕移动通信设备的周界的金属区段的移动通信设备电路的框图；

图3是电容传感器电路的一个实施例的框图；

图4是连接至围绕移动通信设备的周界的金属区段的移动通信电路的另一个实施例的框图；以及

图5是描绘测量与天线相关联的电容以及重新配置天线阻抗匹配电路以使天线与收发器的阻抗匹配的方法的流程图。

具体实施方式

在下面的具体实施方式中，提供各种实施例并且对各种实施例进行充分详细的描述，以使本领域技术人员能够实践本公开。应理解的是，在不脱离本公开的精神或范围的情况下，可以利用其他实施例，并且可以做出逻辑、架构、程序、机制、电子以及其他变化。因此，以下具体实施方式不应视为限制意义，并且本公开的范围由所附权利要求及其等价方式限定。

在各个附图的描述内，相似的元件可以具有与前图中那些相似的名称以及附图标记。分配给元件的具体数字仅仅被提供用来辅助描述，而并非意在暗示关于所述元件的任何限制(结构、功能、或者其他方面)。

应理解的是，诸如执行本文所述的实用程序、逻辑、或固件的那些特定组件、设备、和/或参数名的使用仅为示例目的，而并非意在暗示关于所述实施例的任何限制。因此，可以用本文中用来描述组件、设备和参数的不同命名或术语或首字母缩写来描述实施例而无限制，提供在描述实施例的一个或者多个元素、特征或者概念中对任何具体协议或者专有名称的引用仅作为一个实施方式的示例，而这样的引用并未限制使要求保护的权利要求扩展至其中可以利用不同元素、特征或者概念名称的实施例。因此，基于利用术语的上下文，应向本文所用的每个术语给予其最广义的解释。

如下文进一步描述，在处理设备/结构内提供所描述的本公开的功能特征的实施方式并且该实施方式可以涉及使用硬件、固件、以及几个软件级构造(例如，程序代码)的组合，通过处理设备来执行所述软件级构造以为所呈现的设备提供特定实用程序。附图图示出通信设备架构的实施例内的硬件组件和软件/逻辑组件二者。

所图示的实施例提供一种实现与围绕移动通信设备(UE)的前面和/或背面的外围的开槽的金属边框相关联的天线和电容感测系统的方法和通信设备。边框或带状物可以是开槽或带间隙的金属带，其具有由小间隙分开的多个金属部段或区段。所配置的小间隙具有足够大的宽度，以便每个间隙两侧上的金属部段没有相互接触。小间隙可以具有约0.1mm至约1cm的宽度或者将两个邻近的金属部段分离约0.1mm至约1cm。金属部段中的各个金属部段被配置成作为集成天线操作，而其他部段作为结合提供天线阻抗测量和调节所使用的寄生电容元件和接地元件来操作。边框可以包括加强移动通信设备的外观的美观特征。电容感测和触碰感测系统的实施例在UE内占据最少量的空间，并且帮助减轻UE的天线中的一个或多个天线因用户手部触碰到一个或多个邻近的天线部段所引起的失谐，并且确定部段之间的一个或多个间隙是否已经由于触碰而被桥接。感测与发射天线相关联的电容和/或阻抗有助于因收发器与天线之间的阻抗失配所引起的发射功率降低。根据一个或多个实施例，电容传感器为UE提供执行天线调谐的能力，这种能力补偿了例如由用户对天线元件与一个或多个邻近的金属元件的电容性触碰以致天线区段被用户手指、手部桥接或者触碰到另一金属区段和/或地所导致的天线失谐。

在具有外部天线作为围绕移动通信设备的周界带或边缘的一部分的移动通信设备中，外部天线通过接触到用户的手部而能够被介电加载。也就是说，当用户的手部靠近或触碰外部天线时，其影响到天线与地之间的介电性质。如由向天线提供信号的发射器所见，阻抗更多的是电容性阻抗。这一问题在天线处于移动通信设备的外侧上并且曝露成在射频(RF)通信期间被用户直接触碰时最为严重。例如，与在用户的手部只是靠近或接近天线相比，用户的手部与外侧或外部UE天线的金属之间的实际接触在天线与收发器之间具有更多的阻抗变化效应。

总体问题在于，如UE内的收发器所见，天线的阻抗变化影响到所发射或所接收的信号在接收器与天线之间的功率传输。当用户的手部触碰天线时，其影响到天线的阻抗。因此，收发器与天线之间的先前匹配的阻抗将不再匹配。当收发器末端与天线之间的阻抗失配时，需要附加功率才能通过天线发射或接收通信。此外，当外部UE天线通过阻抗而被桥接至地时，由于阻抗的电阻方面减小并且阻抗的电容方面增大，因此天线的效率大幅降低。

参照图1，示出具有围绕移动通信设备的周界边缘的分段金属带102的移动通信设备机壳100。为清楚起见，并未具体示出移动通信设备(UE)的内部内容物。分段金属带102具有两个天线区段，它们是顶部天线区段104以及底部天线区段106。存在两个金属接地区段，它们是第一接地区段108以及第二接地区段110。四个金属拐角区段是第一、第二、第三、第四拐角区段(112、114、116、118)，通过提供天线区段与地之间的距离而向所述拐角提供用于减少天线区段104、106与电性接地区段108、110之间的电容耦合。天线104、106与接地区段108、110之间的耦合的减少(即，去耦合)提高了天线效率。四个金属区段(112、114、116和118)可以被称作寄生区段、电浮动区段和/或浮动区段。四个金属区段(112、114、116、118)每个被定位为金属带102在天线区段(104和106)与接地区段(108和110)之间的一部分。

在各种实施例中，分段金属带102包括在分段金属带102的各金属区段之间的绝缘或高阻抗间隙。例如，顶部天线104被限定在第一间隙120与第二间隙122之间。第一拐角区段112与顶部天线104的第一侧邻近并且与顶部天线104的第一侧分离了第一间隙120。第一接地区段108与第一拐角区段112邻近并且与第一拐角区段112分离了第三间隙124。第二拐角区段114与顶部天线104的第二侧邻近并且与顶部天线104的第二侧分离了第二间隙122。第二接地区段110与第二拐角区段114邻近并且与第二拐角区段114分离了第四间隙126。

底部天线区段106被定位于第五间隙128与第六间隙130之间。第三拐角区段116与底部天线106的第一侧邻近并且与底部天线106的第一侧分离了第五间隙128。第一接地区段108与第三拐角区段116邻近并且与第三拐角区段116分离了第七间隙132。第四拐角区段118与底部天线106的第二侧邻近并且与底部天线106的第二侧邻近分离了第六间隙130。第二接地区段110与第四拐角区段118邻近并且与第四拐角区段118分离了第八间隙134。因此，分段金属带102的每个金属区段都被限定并且与其他金属区段中的每一个都通过间隙分离。换言之，多个导电的金属区段中的每一个被插入多个间隙之间，使得在开槽或分段的金属带102中，两个间隙限定每个导电区段的两端。应理解的是，间隙可以由绝缘的聚合物、陶瓷、塑料、环氧树脂、橡胶、玻璃或者其他基本上等价的绝缘材料组成。在一些实施例中，间隙材料可以是移动通信设备的壳体材料的延展，而在其他实施例中，间隙材料可以被结合到分段金属带102或边框的结构或者作为其一部分。

顶部和底部天线104、106都是激励区段，这两个区段包括辐射天线。在一些实施例中，顶部天线104是仅用于接收的分集天线，而底部天线106是用于兼顾发射和接收射频通信信号。而在其他实施例中，这两个天线都被配置成发射或接收RF信号。

拐角区段112、114、116和118被提供用于减少顶部和底部激励天线区段104、106与电性接地区段108、110之间的电容耦合。因为天线区段与接地区段之间的任何电耦合都相应降低每个天线的效率，所以减轻或帮助减少激励天线与接地区段之间的耦合或耦合可能性的任何改进都改善了实施例的整体收发操作。

此外，金属拐角区段112、114、116和118并未起到天线的作用。如前所述，拐角区段112、114、116和118被提供用于降低用户的手指或手部在握持UE的同时会耦合例如顶部天线104的激励天线与接地区段108、110中的一个或多个接地区段之间的电路或者使该电路完整的概率。这一点之所以重要是因为，当用户的手指或手部桥接激励天线与接地区段之间的电路或使该电路完整时，在激励天线区段与地之间可能存在很强的电容耦合，由此需要重新调谐连接于天线与收发器之间的阻抗匹配电路。

在各种实施例中并且如图1所示，金属区段或拐角区段112、114、116和118被定位于天线区段104、106与接地区段108、110之间。这些拐角区段112、114、116和118并未电性连接至UE的电性地。相反，这些拐角或金属区段具有所谓的浮动地。这样，如果用户的手指或手部桥接例如顶部天线104与第一拐角112之间的第一间隙120，则在顶部天线104与地之间不会存在强耦合，这是因为第一拐角区段112与第一接地区段108通过第三间隙124隔离。

然而，如果用户的手指或手部同时桥接第一间隙120和第三间隙124，则在顶部激励天线104与UE的电性地之间很可能经由第一接地区段108产生强电容耦合。实施例提供了用于在用户的手指围绕浮动接地区段桥接第一和第三间隙102、124二者时提高例如第一天线104的效率的措施，这是通过识别间隙已被桥接并且进一步通过重新调谐天线匹配电路或者通过将收发器切换成使用UE的另一个天线，诸如底部天线106或者内部天线(未具体示出)来提高的。实施例提供了检测分段金属带102上的一个或多个间隙的单独或多重并发桥接的设备、系统和方法。实施例进一步被配置成利用适当重新调谐天线匹配电路或者通过切换到其他天线而对所检测到的一个或多个间隙的桥接作出响应。

现参照图2，示出连接至围绕UE设备的周界边缘的各个金属区段的UE电路的框图。为了简化描述，图2讨论了一个天线、一个拐角区段以及一个接地区段，但应理解的是，这一配置和讨论可以与围绕UE200的分段金属带102的其他天线区段相关。

在该实施例中，通过处理器208指令RF收发器202经由第一天线104来发射或接收无线通信信号。RF收发器202被连接至可调谐的天线匹配电路204，该天线匹配电路被调谐成匹配RF收发器202与第一天线104之间的阻抗。可调谐的天线匹配电路204从匹配电路控制器206接收调谐输入信号210。调谐输入信号210可以是数字或模拟信号。调谐输入信号210被提供给可调谐的天线匹配电路204，该天线匹配电路使用该信号来调节可调谐天线匹配电路204内的可变阻抗电路。

处理器208被配置成控制UE上的无线通信信号的发射和接收。处理器208向RF收发器202提供RF收发器控制信号212并且向匹配电路控制器206提供匹配电路控制器信号214。匹配电路控制器206使用匹配电路控制器信号214来调谐可调谐天线匹配电路204，使得RF收发器202与天线104之间的阻抗适当地匹配用于可以通过RF收发器202发射或接收的低、中或高频带信号。

在用户的手部或手指桥接天线104与拐角区段114二者之间的间隙122的情况下，实施例提供感测和测量天线区段104的阻抗加载中的变化的能力，并且进一步重新调谐或重新配置可调谐天线匹配电路204以便使收发器202与天线区段104之间的阻抗针对UE上发射或接收的频带而重新建立匹配。

实施例还被配置成检测第二间隙122与第四间隙126的同时桥接，这是通过并入连接于天线104与拐角区段114之间的差分电容传感器215以及连接于拐角区段114与地(或者在某些实施例中的接地金属区段110)之间的单端电容传感器217来检测的。差分电容传感器215和单端电容传感器217二者均为电容传感器块216的一部分，将在图3中对此进行更详尽的讨论。在各种实施例中，当差分电容传感器测量到超过预定的差分阈值电容的差分电容时，电容传感器块216将确定天线与拐角区段(例如，第一天线104与第二拐角区段114)之间的间隙122正被用户的手指或手部桥接。此外，当单端电容传感器测量到超过预定的阈值电容的拐角区段与地之间的电容时，电容传感器块216将确定拐角区段与接地区段(例如，第二拐角区段114与第二接地区段110)之间的间隙126正被用户的手指桥接。当所测量到的差分电容超过预定的差分阈值电容并且相同的拐角区段与地之间的电容超过预定的阈值电容时，则电容传感器块216将确定这间隙122和126二者正同时被用户的手指或手部桥接。当这间隙122和126二者都被确定成桥接时，电容传感器向匹配控制器电路206提供电容感测信号218。在一些实施例中，电容感测信号指示限定金属拐角片段114的间隙122、126二者均正被桥接。在其他实施例中，电容感测信号进一步包括所测量到的差分电容以及所测量到的拐角区段与地之间的电容的指示。

匹配电路控制器206使用电容感测信号218来产生和提供调谐输入信号210，该调谐输入信号能够被使用于重新配置可调谐的天线阻抗匹配电路204。重新配置阻抗匹配电路204被完成以用于在所确定的间隙正被桥接的同时重新匹配天线104与RF收发器之间的发射或接收阻抗。

在各种实施例中，当针对金属拐角区段中的一个金属拐角区段的差分电容与所测量到的电容二者的组合比它们相应的预定阈值超出多于预定的总电容时，匹配电路控制器206可以经由连接214将天线切换信号提供给处理器208。切换信号可以向处理器208指示RF收发器202应连接至不同的天线以便更高效地发射或接收RF通信。

此外，在各种实施例中，为使电容传感器216高效操作，天线不应具有至地的DC信号通路。为了消除至地的DC信号通路，DC阻隔电容器220被串联在可调谐天线匹配电路204与天线104之间。电容传感器216被连接至DC阻隔电容器220的天线侧的天线104。

在现有技术的配置中，虽然在理想情况下，如果DC阻隔电容器具有极大值就会工作最佳，但在其天线与阻抗匹配电路之间使用DC阻隔电容器的设计却被限制成使用具有小于约15pF的值的DC阻隔电容器。限制成小于约15pF是由于DC阻隔电容器也增加了有源天线与地之间仅使用单端电容传感器的现有电容传感器电路的总电容。

反之，在本文中所呈现的实施例中，DC阻隔电容器220能够是从约15pF到约1000pF，而不会对电容传感器块产生不利影响。为此的原因在于，实施例执行有源天线104与拐角区段114之间的差分电容测量。当执行天线与拐角区段之间的差分电容测量时，天线是否被DC耦合至地无关紧要。此外，DC阻隔电容器没有添加差分电容测量。因此，DC阻隔电容器能够具有介于15pF与约1000pF之间的较大电容，而不会对电容传感器电路的差分电容部分产生不利影响。

各种实施例的附加优点在于，通过执行例如第一天线104与第一拐角区段112之间的第一差分电容测量以及第一天线104与第二拐角区段114之间的第二差分电容测量，能够确定第一天线104的哪一侧正被桥接。

图3描绘了被配置成测量拐角区段与天线之间的差分电容以及拐角区段与地之间的单端电容的电容传感器块216的一个变型的框图。电容传感器块216包括差分电容感测块302，该差分电容感测块具有连接至有源天线和拐角区段(即，寄生电容元件)二者的输入端。存在单端电容感测块304，该单端电容感测块具有连接至寄生电容元件以及地二者的输入端。差分电容感测模块302被配置成测量天线区段与拐角区段之间的电容上的差异。在一些实施例中，通过将预定频率的信号射入寄生元件并且监视在天线处接收信号或者反之而由差分电容感测模块302来测量差分电容，以确定由于其间的间隙被桥接或者未桥接所引起的电容变化。单端电容感测模块304测量拐角区段(寄生元件)与UE的电性地之间的电容。单端电容传感器304被使用于确定用户的手指是否正在桥接例如相应的第一和第二金属拐角区段112、114与第一和第二接地区段108、110之间的第三或第四间隙124、126。单端电容感测模块304测量从相关拐角区段到地的电容。所测量的跨天线一侧上的间隙(例如，第一间隙120)的差分电容加上相当于跨第三间隙124的从相应拐角区段(例如，第一拐角区段112)到地的单端电容的组合，提供了从第一天线104的一侧到地的总电容。能够再经由电容感测信号将该总电容提供给匹配电路控制器206。匹配电路控制器206算出RF收发器与天线之间所需的匹配阻抗。匹配电路控制器206再将呈数字或模拟格式的调谐输入信号210提供给可调谐天线匹配电路204以调节天线与收发器的阻抗并且使该阻抗紧密地与UE正在或即将使用的发射或接收频率带相匹配。

应理解的是，在各种实施例中，差分电容感测模块302以及单端电容感测模块304可以通过软件模块、硬件或者二者的组合来执行。电容传感器块216包括处理器306，该处理器被配置成经由信号总线310来控制和操作差分电容感测模块302以及单端电容感测模块304。

回顾图2，主处理器208向匹配电路控制器216提供匹配电路控制器信号214。匹配电路控制器信号214可以包括阻抗调节数据或者指示收发器202正使用的频率带以便匹配电路控制器206能够相应地调节可调谐天线匹配电路204。

电容传感器块216中的处理器306向匹配电路控制器206提供电容感测信号218。电容感测信号218指示第一、第二、第三和/或第四间隙120、122、124、126是否已被桥接以及指示天线与地之间的阻抗由于间隙的任何桥接或非桥接而接近或靠近第一天线104。

图4描绘了根据另一个实施例的并入电容传感器模块402的UE 400的框图。在此，单个电容传感器模块402被连接至围绕UE 400的周界延伸的分段金属带404的各个金属区段。电容传感器模块402确定顶部天线406与其两个邻近的金属区段之间的差分电容，这两个邻近的金属区段是第一拐角区段408以及第二拐角区段410。此外，电容传感器模块402还确定第一和第二拐角区段408、410与地之间的单端电容。针对底部天线412，电容传感器模块402测量底部天线412与其两个邻近的金属区段之间的差分电容，这两个邻近的金属区段是第三拐角区段414以及第四拐角区段416。此外，电容传感器模块402还确定第三和第四拐角区段414、416与地之间的单端电容。

电容传感器模块402确定顶部天线406与第一拐角区段408之间的差分电容是否超过第一阈值以及第一拐角区段408与地之间的单端电容是否超过第二阈值。如果超过第一和第二阈值二者，则电容传感器模块402确定第一间隙422以及第三间隙442例如被用户的手指或手部桥接。类似地，电容传感器模块402确定顶部天线406与第二拐角区段410之间的差分电容是否超过第三阈值以及第二拐角区段410与地之间的单端电容是否超过第四阈值。如果超过第三和第四阈值二者，则电容传感器模块402确定第二间隙426以及第四间隙428例如被用户的手指或手部桥接。电容传感器模块402向匹配电路控制器420提供电容感测信号，指示第一和第三间隙422、424和/或第二和第四间隙426、428正被桥接。电容感测信号还可以包括第一和第三间隙422、424之间(即，顶部天线406与地之间)的总感测电容的指示，以便匹配控制器电路420能够提供调谐输入信号以重新配置第一天线匹配电路430来说明第一和第三间隙422、424的桥接并且匹配顶部天线406与RF收发器432的天线阻抗。

类似地，电容传感器模块402确定底部天线412与第三拐角区段414之间的差分电容是否超过第五阈值和/或第三拐角区段414与地之间的单端电容是否超过第六阈值。如果超过第五和第六阈值二者，则电容传感器模块402确定第五间隙436以及第七间隙438例如被用户的手指或手部桥接。在各种实施例中，相同的电容传感器模块402还确定底部天线412与第四拐角区段416之间的差分电容是否超过第七阈值和/或第四拐角区段416与地之间的单端电容是否超过第八阈值。如果超过第七和第八阈值二者，则电容传感器模块402确定第六间隙438以及第八间隙440正被桥接。

例如，如果电容传感器模块402确定第五间隙436和第七间隙438正被桥接，则电容传感器模块402向匹配电路控制器420提供电容感测信号418，指示第五和第七间隙436、438正被桥接。电容感测信号418可以包括关于哪些间隙正被桥接以及由底部天线412与地之间的间隙的桥接所导致的在底部天线与地之间所感测到的总电容的指示。匹配控制器电路420使用电容感测信号418来确定调谐输入信号450并且将其提供给第二天线匹配电路452以便重新配置第二天线匹配电路452以使底部天线412与RF收发器432紧密阻抗匹配。

现参照图5，提供了描绘感测例如用户的手部是否正在触碰以及正在何处触碰围绕UE周界的分段金属带的方法的流程图。在步骤500，UE是开启并且可操作的。当UE被开启时，其可以正在发射和/或接收与一个或多个电信信道和频率相关联的无线通信信号。

针对顶部天线406，在步骤502，电容传感器块402感测跨第一间隙422的第一差分电容。在顶部天线406与第一金属区段408之间感测第一差分电容。此外，通过电容传感器块402感测和测量跨第三间隙424的第三单端电容，该第三单端电容是第一金属区段408与地之间的电容。为了简化描述，本讨论将主要针对第一拐角或金属区段408以及在其任一侧的第一和第三间隙422、424。应进一步理解的是，跨第二间隙426测量第二差分电容并且跨第四间隙428测量第四单端电容。针对与底部天线412的两侧相关联的间隙，由实施例做出类似的测量。

在步骤506，电容传感器块确定第一间隙422和/或第三间隙424是否正被例如用户的手部在触碰或握持UE时桥接。当所感测到的第一差分电容大于预定的差分电容阈值时，第一间隙422被视为桥接。当电容传感器块确定跨第三间隙424的单端电容大于预定的电容阈值时，第三间隙424将被视为桥接。通过使用差分电容传感器以及测量跨第一间隙422的差分电容，无论第三间隙424被桥接或者未桥接至地，都能够测量出差分电容。因此，实施例能够精确地确定具体是第一金属区段408的任一侧上的间隙中的哪一个间隙正被桥接以及与间隙被用户的手部桥接相关联的电容。

在步骤508，电容传感器块402向匹配电路控制器420提供电容感测信号418。在一些实施例中，电容感测信号418仅指示哪个(哪些)间隙(若存在的话)正被用户的手部桥接。因此，例如匹配传感器信号可以仅指示第三间隙被桥接并且第一间隙未被桥接。在附加的实施例中，在电容感测信号中不仅提供哪个间隙正被桥接的指示，而且在信号中还提供所测量到的与特定间隙相关联的差分电容以及单端电容。

因此在一般情况下，在步骤508，提供给匹配电路控制器的电容感测信号包括有关哪个(哪些)间隙(例如，第一、第二、第三或第四间隙)被桥接或者未被桥接的指示。并且，在一些实施例中，电容感测信号将进一步包括跨每个间隙所测量的相应感测到的差分或单端电容。

暂且回顾502，应指出，针对顶部天线406，类似地测量出跨第二间隙426的差分电容以及跨第四间隙428的单端电容的感测。因此，在步骤506，当所测量出的跨第二间隙的差分电容超过预定的差分电容阈值时，确定第二间隙426正被用户的手部桥接。类似地，当所测量出的第二金属区段410与地之间的单端电容超过预定的电容阈值时，确定第四间隙428正被桥接。

在步骤510，匹配控制器电路420基于间隙中的一个或多个间隙(间隙1、2、3或4)正被桥接而确定是否需要收发器与顶部天线406之间的阻抗调节。实施例能够检测出何时发生由用户的手部同时桥接例如第一间隙422与第三间隙424。当跨第一间隙的差分电容测量超过第一差分电容阈值并且跨第三间隙的单端电容测量超过第三单端电容阈值时，检测出第一间隙与第三间隙的同时桥接。当第一和第三间隙二者都被桥接时，天线将经受比第一和第三间隙中仅有一个被桥接时更高的对地电容耦合阻抗。将金属拐角区段定位于天线与接地区段之间的目的在于，增加天线与地平面2之间的距离，由此降低天线会通过用户的手部接地到地平面的概率。这一点之所以重要是因为，当天线通过用户手部的阻抗而被电容地耦合至地时，天线的效率会有所降低。

仍在步骤510，匹配控制器电路420使用在电容传感器信号中所提供的信息来确定紧密匹配收发器与天线之间的阻抗所必需的阻抗调节。在一些实施例中，匹配电路控制器420可以使用存储在UE的存储器中的查找表或者数据库来确定所需的调节。在其他实施例中，匹配电路控制器可以计算基于正通过收发器发射和接收的通信信号频率的阻抗调节以及总体阻抗加载，所述总体阻抗加载包括由有关第一天线的一个或多个间隙(第一、第二、第三或第四间隙)的桥接所致的任何附加阻抗。

在确定或计算使收发器与天线针对发射或接收的频率而更好地匹配以及用户的手部在UE上的间隙桥接或非桥接位置所需的阻抗调节或者总阻抗后，匹配控制器电路将模拟或数字调谐输入信号提供给可调谐天线匹配电路，以便调节或重新配置收发器与天线之间所具有的可调谐阻抗，以使收发器与天线之间的阻抗与所发射或所接收的信号相匹配。

在步骤512，可调谐的天线阻抗匹配电路接收调谐输入信号并且被配置成使用该信号来将可调谐天线匹配电路的阻抗调节或重新配置成使天线与RF收发器的阻抗针对所发射或所接收的通信信号而匹配。当UE开启时，过程再返回到步骤502并且重复。

在步骤506中可以确定，例如，第一和第三间隙被桥接使得天线与地之间存在如此低的阻抗(电阻阻抗)，使得天线的发射和/或接收将最有可能不产生可行信号。当这一情况发生时，在一些实施例中，匹配电路控制器420将用信号通知处理器421，指示例如天线406与金属带404的接地区段之间存在低阻抗。在从匹配电路控制器420接收到低阻抗指示符信号后，处理器421被配置成将信号的发射或接收从顶部天线406切换至底部天线412。为了将信号接收从例如顶部天线406切换至底部天线412，处理器421被配置成将切换接收信号提供给RF收发器432。RF收发器432在接收到切换接收信号后将信号的接收配置成仅从底部天线412来替代仅从顶部天线406接收，或者是从顶部天线406以及底部天线412二者接收。

实施例提供了位于UE外表上的外部天线区段，这些外部天线区段不易于因UE被例如用户的手部触碰或握持而被桥接至地。电浮动的金属区段被定位在天线区段的任一侧或任一端。这些电浮动的金属区段充当到天线的寄生元件。在电浮动的金属区段与天线之间存在非导电间隙。在电浮动的金属区段与地之间也有非导电间隙。与天线端部与地之间具有单个间隙相比，在天线区段的每一侧上，实施例在天线区段与地之间提供两个间隙以便降低到地的总体电容。此外，两个间隙而非单个间隙必须同时被用户的手部桥接以便因有源天线与地之间的高电容耦合而大幅削弱天线效率。各种实施例检测出天线的一侧与地之间的两个间隙是否以及何时被桥接至地，这是通过测量或感测天线与电浮动的金属区段之间的差分电容以及电浮动的金属区段与地之间的单端电容来检测的。如果这两个测量都超过相应的电容阈值，则确定天线的一侧与地之间的两个间隙都被桥接。在感测到这两个间隙的桥接后，实施例适于重新配置UE的收发器与天线之间的可调谐天线匹配电路的阻抗以便更紧密地阻抗匹配天线与收发器并且补偿天线到地的桥接。

虽然已详细描述了优选实施例，但应理解的是，在不背离如所附权利要求所定义的本发明的精神和范围的情况下，能够作出各种修改、替换以及变更。

Claims (18)

1.一种天线系统，包括：

第一天线；

第一金属区段，所述第一金属区段与所述第一天线的第一端隔开了第一间隙；

第一接地区段，所述第一接地区段与所述第一金属区段隔开了第三间隙，所述第一接地区段连接至地；

电容传感器，所述电容传感器被配置成测量所述第一天线与所述第一金属区段之间的第一差分电容，当所述第一差分电容超过第一差分阈值时，所述电容传感器提供电容感测信号，所述电容感测信号指示所述第一间隙正通过用户的碰触而被桥接；

匹配电路控制器，所述匹配电路控制器对所述电容感测信号作出响应并且被配置成基于所述第一间隙被桥接而向可调谐天线匹配电路提供阻抗控制信号，以调节所述第一天线与收发器之间的阻抗。

2.根据权利要求1所述的天线系统，其中，所述电容传感器被进一步配置成测量所述第一金属区段与地之间的第一单端电容，当所述第一单端电容超过第一电容阈值时，由所述电容传感器提供的所述电容感测信号指示所述第三间隙正通过用户的触碰而被桥接，并且所述匹配电路被进一步配置成基于所述第三间隙被桥接而向所述可调谐天线匹配电路提供所述阻抗控制信号，以调节所述第一天线与所述收发器之间的阻抗。

3.根据权利要求1所述的天线系统，进一步包括：

第二金属区段，所述第二金属区段与所述第一天线的第二端隔开了第二间隙；

第二接地区段，所述第二接地区段与所述第二金属区段隔开了第四间隙，所述第二接地区段连接至地；

其中，所述电容传感器被进一步配置成测量所述第一天线与所述第二金属区段之间的第二差分电容，当所述第二差分电容超过第二差分阈值时，由所述电容传感器提供的所述电容感测信号指示所述第二间隙正通过用户的触碰而被桥接，并且所述匹配电路被进一步配置成基于所述第二间隙被桥接而向所述可调谐天线匹配电路提供所述阻抗控制信号，以调节所述第一天线与所述收发器之间的阻抗。

4.根据权利要求3所述的天线系统，其中，所述电容传感器被进一步配置成测量所述第二金属区段与地之间的第二单端电容，当所述第二单端电容超过第二电容阈值时，由所述电容传感器提供的所述电容感测信号指示所述第四间隙正通过用户的触碰而被桥接，并且所述匹配电路被进一步配置成基于所述第四间隙被桥接而向所述可调谐天线匹配电路提供所述阻抗控制信号，以调节所述第一天线与所述收发器之间的阻抗。

5.根据权利要求1所述的天线系统，其中，所述第一天线、所述第一金属区段以及所述第一接地区段是围绕移动通信设备的周界边缘的分段金属带的一部分。

6.根据权利要求1所述的天线系统，其中，所述可调谐天线匹配电路被连接在所述第一天线与所述收发器之间，并且其中，所述天线系统进一步包括在所述可调谐天线匹配电路与所述第一天线之间的DC阻隔电容器。

7.根据权利要求6所述的天线系统，其中，所述DC阻隔电容器具有的电容大于所述电容传感器的差分电容测量范围。

8.根据权利要求7所述的天线系统，其中，所述DC阻隔电容器具有在约20pF与约1000pF之间的电容。

9.一种移动通信设备UE，包括：

天线区段，所述天线区段在所述UE的外部上；

第一金属区段，所述第一金属区段与所述天线区段的第一端隔开并且与所述天线区段的所述第一端邻近；

第一接地区段，所述第一接地区段与所述第一金属区段隔开并且与所述第一金属区段邻近，使得所述第一金属区段位于所述天线区段与所述第一接地区段之间，所述第一接地区段被连接至地；

电容模块，所述电容模块包括：

差分电容传感器，所述差分电容传感器被配置成测量所述天线区段与所述第一金属区段之间的第一差分电容；以及

电容传感器，所述电容传感器被配置成测量所述第一金属区段与地之间的第一电容；

其中，所述电容模块输出被作为电容感测信号提供的所述第一差分电容以及所述第一电容；

匹配电路控制器，所述匹配电路控制器被配置成使用所述电容感测信号来重新配置可调谐天线匹配电路，其中，所述天线匹配电路被连接于收发器与所述天线区段之间。

10.根据权利要求9所述的UE，其中，所述天线区段、所述第一金属区段以及所述第一接地区段被顺次定位为周界带的一部分，所述周界带附连至所述UE的周界表面并且绕所述UE的周界表面延伸。

11.根据权利要求9所述的UE，进一步包括：

第二金属区段，所述第二金属区段与所述天线区段的第二端隔开并且与所述天线区段的所述第二端邻近；

第二接地区段，所述第二接地区段与所述第二金属区段隔开并且与所述第二金属区段邻近，使得所述第二金属区段位于所述天线区段与所述第二接地区段之间，所述第二接地区段被连接至地；

所述电容模块进一步包括：

所述差分电容传感器被进一步配置成测量所述天线区段与所述第二金属区段之间的第二差分电容；以及

所述电容传感器被进一步配置成测量所述第二金属区段与地之间的第二电容；

其中，所述电容模块进一步输出所述第二差分电容以及所述第二电容，作为所述电容感测信号的一部分。

12.根据权利要求9所述的UE，进一步包括：DC阻隔电容器，所述DC阻隔电容器被连接于所述可调谐天线匹配电路与所述天线区段之间。

13.根据权利要求12所述的UE，其中，所述DC阻隔电容器具有的电容大于所述差分电容传感器的差分电容测量范围。

14.根据权利要求9所述的UE，其中，所述第一金属区段具有浮动电位。

15.对于移动通信设备UE，一种使天线与收发器阻抗匹配的方法，所述UE具有围绕所述UE的外周表面合并的外部天线，所述方法包括：

通过差分电容传感器测量所述天线与第一金属区段之间的第一差分电容，所述第一金属区段与所述天线的第一端邻近，所述第一金属区段与所述天线在其之间具有第一间隙；

通过电容传感器测量所述第一金属区段与第一接地区段之间的第一电容，所述第一金属区段与所述第一接地区段邻近，并且所述第一金属区段与所述第一接地区段在其之间具有第三间隙，所述第一接地区段被连接至地；

使用所述第一差分电容与所述第一电容的组合来重新配置天线阻抗匹配电路，以使所述天线与所述收发器阻抗匹配。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，当所测量的第一差分电容大于差分阈值时，针对与用户桥接所述天线与所述第一金属区段之间的所述第一间隙相关联的电容，所述天线阻抗匹配电路被重新配置。

17.根据权利要求15所述的方法，其中，当所测量的第一差分电容大于差分电容阈值并且所测量的第一电容大于电容阈值时；针对与用户桥接所述第一间隙以及所述第三间隙相关联的电容，所述天线阻抗匹配电路被重新配置。

18.根据权利要求15所述的方法，进一步包括：

通过所述差分电容传感器测量所述天线与第二金属区段之间的第二差分电容，所述第二金属区段与所述天线的第二端邻近，所述第二金属区段与所述天线在其之间具有第二间隙；

通过电容传感器测量所述第二金属区段与第二接地区段之间的第二电容，所述第二金属区段与所述第二接地区段邻近，所述第二金属区段与所述第二接地区段在其之间具有第四间隙，所述第二接地区段被连接至地；

使用所述第一差分电容、所述第一电容、所述第二差分电容以及所述第二电容的组合来重新配置所述天线阻抗匹配电路，以使所述天线与所述收发器阻抗匹配。