CN106461712B - 利用数字可变电容器进行的头部-手电容补偿 - Google Patents

利用数字可变电容器进行的头部-手电容补偿 Download PDF

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Abstract

概括而言，本公开内容涉及一种设备，其具有对在天线靠近用户的手和/或头部时在天线中发生的电容变化进行检测的电容式传感器。在检测到电容变化之后，可以通过使用通过控制器耦接到传感器的可变电容器来改变天线的电容。

Description

利用数字可变电容器进行的头部-手电容补偿
本公开内容的背景
技术领域
概括而言，本公开内容的实施例涉及一种设备，例如手机，其具有对当手机被用户握在手中或者邻近用户头部时发生的电容变化进行补偿的反馈系统。
背景技术
蜂窝电话，例如移动电话，具有许多使日常生活更简单的期望功能。例如，移动电话能够接收供终端用户使用的电子邮件、文本消息和其他数据。此外，移动电话能够从其发送电子邮件、文本消息和其他数据。移动电话通常在由各种手机运营商中的任一个提供的无线网络上运行。发送到移动电话和从移动电话发送的数据要求移动电话在数量越来越多的频率下运行，以支持移动电话的所有部件和天线。
移动电话的问题在于当电话被握在手中或者放置在耳朵附近进行通话时，头部和手由于对天线的干扰而能够影响设备性能。事实上，在发布一部天线干扰是一个有据可查的问题的移动电话时，针对该移动电话会被评论道“你未正确地握持”。换言之，仅仅由于握住手机，天线的性能变差。该天线性能问题持续至今。
因此，本领域需要用于不使用户的手和/或头部不利地影响设备性能的设备和方法。
发明内容
概括而言，本公开内容涉及一种设备，其具有对在天线靠近用户的手和/或头部时发生在天线中的电容变化进行检测的电容式传感器。在检测到电容变化之后，可以通过使用通过控制器耦接到传感器的可变电容器来改变天线的电容。
在一个实施例中，一种设备包括第一天线；耦接到第一天线的RF源；能够检测天线的电容的电容式传感器；耦接到所述电容式传感器的反馈控制器；以及耦接到所述天线和所述反馈控制器的第一电容器。
在另一实施例中，一种方法包括：使用布置在设备中的电容式传感器检测天线的电容从第一电容到第二电容的变化；以及基于来自电容式传感器的反馈来改变第一可变电容器的电容，其中，改变第一可变电容器的电容使天线的电容从第二电容变化到第一电容。
附图说明
因此以使得能够详细理解本公开内容的上述特征的方式，可以参照实施例来获得以上概述的本公开内容的更具体描述，在附图中示出了其中的一些实施例。然而，应注意的是，附图仅示出了本公开内容的典型实施例，因此不应将其认为是限制本公开内容的范围，本公开内容可以允许其他等同有效的实施例。
图1是根据一个实施例的移动电话的等距视图。
图2A是根据一个实施例的数字可变电容器的示意性顶部视图。
图2B是沿着图2A的线A-A取得的示意性横截面图。
图3A-3B是能够对手和/或头部对天线操作的干扰进行补偿的设备的示意性电路图。
为了便于理解，在可能的地方使用相同的附图标记表示附图所共有的相同的元素。应预期的是，在没有特别记载的情况下，在一个实施例中公开的要素可以有益地用于其他实施例。
具体实施方式
概括而言，本公开内容涉及一种设备，其具有电容式传感器，该电容式传感器对在天线极为靠近用户的手和/或头部时在天线中发生的电容变化进行检测。在检测到电容变化之后，可以通过使用通过控制器耦接到传感器的可变电容器来改变天线的电容。
适合于集成在便携式射频设备(例如图1所示的移动电话)中的小型天线通常安装在移动设备的顶侧或者背面，并且该设备充当天线的有源对极。这样的小型天线通常被设计为简单的单极天线的变形，使用例如(平面的)倒F天线(P)IFA的形式。这种天线的模式可以被修改，以适应设备的机械约束并且同时维持其辐射特性。
图2A是根据一个实施例的数字可变电容器(DVC)200的示意图。DVC 200包括多个空腔202。虽然仅一个空腔202被详细示出，但是应理解的是，虽然每个空腔202的电容可能不同，但每个空腔202可以具有相似的配置。
每个空腔202具有耦接到RF连接器/焊接凸点206的RF电极204。此外，每个空腔202具有一个或更多个吸合(pull-in)电极208和一个或更多个地电极210。开关元件212(示出了两个)被布置在电极204、208、210上。事实上，开关元件212电耦接到地电极210。由于施加到吸合电极208的电流，开关元件212可移动到与RF电极204的多种间距。
图2B是MEMS器件214的示意图。MEMS器件214包括电极204、208、210和开关元件212，开关元件212布置在空腔200中并且能够从靠近RF电极204的位置(称为Cmax位置)和有间隔地邻近上拉电极216的位置(称为Cmin位置)移动。开关元件212在空腔200内的位置决定特定空腔的电容。通过在DVC中使用MEMS器件，能够如在本文中讨论地对天线进行调谐。
图3A-3B是根据本公开内容的实施例的具有电容反馈系统的设备的示意性电路图。在图3A中，设备300包括由连接到天线304的节点表示的RF馈电器302。天线304的电容由耦接到反馈控制器308(例如数字信号处理器(DSP))的电容式传感器306来测量。控制器308耦接到与天线304耦接的第一可变电容器310。在一个实施例中，第一可变电容器310是DVC。运行时，天线304的目标电容被设为自由空间(没有头或手影响)水平。当设备被拿起时，天线304的电容从目标电容水平开始改变。由于靠近用户头部或者被用户拿起并且被握在用户手中，天线304的电容可能改变。
应理解的是，由于最初被用户的手拿起，之后在用户的手中进行调整，然后靠着用户的耳朵放置，之后随着用户在移动设备上进行通话而移动，天线304电容可能改变多次。换言之，当移动设备运行时，天线304的电容可能持续改变。
传感器306检测天线304的总电容。检测到的电容值被馈送给控制器308，控制器308计算从目标电容的变化，然后以某一比例的量调整电容器310的电容。通过调整电容器310的电容，天线304的总电容变回目标电容水平。
应理解的是，由于在移动设备使用中检测到的天线304的电容变化持续改变，因此电容器310的电容可能持续改变。
在图3B中示出的实施例中，第二电容器352耦接到天线304。该第二电容器可以包括可变电容器，例如DVC。运行时，当针对天线的工作频带的改变是期望的情况设置第二电容器352的电容时，调整天线304的目标电容值。之后，当用户拿起移动设备或者将设备放置在靠近用户头部时，由于头部和/或手对天线的干扰，天线304的电容从调整后的目标电容(其包括第二电容器352的电容)改变到第二电容。之后，传感器306检测天线304的电容从包括第二电容器352的调整后的目标电容的改变。之后，控制器308改变第一电容器310的电容，使得天线304的总电容回到包括第二电容器352的值的调整后的目标值。如果第二电容器352的值例如由于天线的工作频带的改变而改变，并且因此天线304的电容从第一电容改变到第三电容，那么控制器308接收该信息并且进一步调整天线304的目标电容。之后，当用户拿起移动设备或者将移动设备移动到靠近用户头部的位置时，天线304的电容从第三电容改变到第四电容。传感器306检测天线304的电容，并且然后控制器308改变第一电容器310的电容，从而使天线304的电容改变到第三电容。应注意，第二电容352独立于第一电容器310运行。
在本文中讨论的实施例公开了用于对在用户拿起移动设备或者将移动设备移动至非常靠近用户头部时发生的天线的电容改变进行补偿的方法和设备。一旦天线电容变化，则对该变化进行检测并且将新电容与目标天线电容进行比较。如果测量到的电容与目标电容不同，那么对耦接到天线的可变电容器进行调整，以改变可变电容器的电容，然后使天线电容变回目标电容。基于在本文中讨论的实施例，当被用户拿起或移动到更靠近用户头部时，移动设备能够适当地运行。
虽然前述内容针对本公开的实施例，但是在不脱离本公开的基本范围的情况下可以设想本公开的其他和另外的实施例，并且本公开的范围由所附权利要求确定。

Claims (18)

1.一种利用可变电容器进行头-手电容补偿的设备，包括：
第一天线；
耦接到所述第一天线的RF源；
能够检测所述天线的电容的电容式传感器，所述电容式传感器被配置为检测所述天线的电容从预选目标值的变化；
耦接到所述电容式传感器的反馈控制器；以及
耦接到所述天线和所述反馈控制器的第一可变电容器，其中，从所述天线，所述第一可变电容器、反馈控制器和电容式传感器顺序地与天线串联连接，并且其中，反馈控制器被配置为响应于天线的电容的变化，连续地改变所述第一可变电容器的电容，以使得经调整的天线的电容返回到所述预选目标值。
2.如权利要求1所述的设备，其中，所述第一可变电容器是数字可变电容器。
3.如权利要求2所述的设备，其中，所述数字可变电容器包括多个MEMS器件。
4.如权利要求3所述的设备，其中，所述天线耦接到地。
5.如权利要求4所述的设备，其中，所述天线耦接到RF馈电器。
6.如权利要求5所述的设备，还包括：耦接到所述天线的第二电容器。
7.如权利要求6所述的设备，其中，所述第二电容器是数字可变电容器。
8.如权利要求7所述的设备，其中，所述数字可变电容器包括多个MEMS。
9.如权利要求1所述的设备，还包括：耦接到所述天线的第二电容器。
10.如权利要求9所述的设备，其中，所述第二电容器是包括多个MEMS的数字可变电容器。
11.一种利用可变电容器进行头-手电容补偿的方法，包括：
使用布置在设备中的电容式传感器检测天线的电容从第一电容到第二电容的变化；以及
基于来自所述电容式传感器的反馈来改变第一可变电容器的电容，其中，改变所述第一可变电容器的电容使得所述天线的电容从所述第二电容变化到预选目标值，其中，从所述天线，所述第一可变电容器、反馈控制器和电容式传感器顺序地与天线串联连接，并且其中，反馈控制器被配置为响应于天线的电容的变化，连续地改变所述第一可变电容器的电容，以使得经调整的天线的电容返回到所述预选目标值。
12.如权利要求11所述的方法，还包括：
利用第二可变电容器使所述天线的电容的预选目标值从第一电容变化到第三电容。
13.如权利要求12所述的方法，其中，所述第一可变电容器和所述第二可变电容器是数字可变电容器。
14.如权利要求13所述的方法，其中，所述数字可变电容器均包括多个MEMS。
15.如权利要求14所述的方法，其中，所述第二可变电容器耦接到所述天线。
16.如权利要求15所述的方法，其中，所述天线耦接到地。
17.如权利要求16所述的方法，其中，所述天线耦接到RF馈电器。
18.如权利要求11所述的方法，其中，所述第一可变电容器是具有多个MEMS的数字可变电容器。
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