CN111903163A - 基于电磁场扰动的接近检测 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于基于电磁场扰动的接近检测的装置。在一个示例方面中，该装置包括天线阵列，其包括至少两个馈电端口；以及无线收发器，其耦合到该天线阵列。无线收发器被配置为经由天线阵列生成电磁场。无线收发器还被配置为经由至少两个馈电端口从电磁场接收能量。无线收发器还被配置为基于经由至少两个馈电端口接收的能量来调整传输参数。传输参数基于与电磁场内存在的物体相距的范围而发生变化。

Description

基于电磁场扰动的接近检测
技术领域
本公开一般涉及无线通信，更具体地，涉及使用多个天线馈电端口来确定扰动电磁场的物体的接近度。
背景技术
蜂窝网络和其他无线网络可以利用高频和小波长来提供高数据速率。具体地，具有第五代(5G)功能的设备使用超高频(EHF)频谱或附近的频率与毫米波长或附近的波长进行通信。尽管更高频率的信号提供较大的带宽以有效传达大量数据，但是这些信号遭受更高的路径损耗(例如，路径衰减)。为了补偿较高的路径损耗，可以增加传输功率水平，或波束成形可以将能量集中在特定方向上。
因而，联邦通信委员会(FCC)已经确定最大允许暴露(MPE)极限。为了满足目标的指导方针，设备要负责平衡性能与传输功率和其他约束。实现这种平衡动作可能具有挑战性，尤其是对于具有成本、大小和其他考虑因素的设备。
发明内容
公开了一种基于电磁场扰动来实现接近检测的装置。所描述的技术感测电磁场中的扰动以确定物体是否接近计算设备。通过分析经由至少两个天线馈电端口和无线收发器感测的电磁场的至少两个部分，可以检测到由物体引起的电磁场扰动。可以基于扰动来确定与物体相距的范围(例如，距离)。响应于接近检测，可以调整用于无线通信的传输参数，以使得无线收发器能够满足政府或无线行业所颁布的指南。所描述的用于接近检测的技术可以利用现有收发器硬件，而无需引入附加传感器。
在一个示例方面中，公开了一种装置。该装置包括天线阵列，其包括至少两个馈电端口；以及无线收发器，其耦合到天线阵列。无线收发器被配置为经由天线阵列来生成电磁场。无线收发器还被配置为经由至少两个馈电端口从电磁场接收能量。无线收发器还被配置为基于经由至少两个馈电端口接收的能量来调整传输参数。传输参数基于与电磁场内存在的物体相距的范围而变化。
在一个示例方面中，公开了一种装置。该装置包括天线阵列，其包括至少两个馈电端口；以及传输部件，其用于经由天线阵列生成电磁场。该装置还包括接收部件，其用于经由至少两个馈电端口来从电磁场接收能量。该装置附加地包括调整部件，其用于经由至少两个馈电端口接收的能量来调整传输参数。该传输参数基于与电磁场内存在的物体相距的范围而变化。
在一个示例方面中，公开了一种用于基于电磁场扰动的接近检测的方法。该方法包括：经由至少一个天线生成电磁场。该方法还包括：经由至少两个馈电端口从电磁场接收能量，其中至少两个馈电端口与一个或多个其他天线相关联。该方法还包括：基于经由至少两个馈电端口接收的能量来调整传输参数。该传输参数基于与电磁场内存在的物体相距的范围而发生变化。
附图说明
图1图示了用于基于电磁场扰动的接近检测的示例计算设备。
图2图示了用于基于电磁场扰动的接近检测的示例操作环境。
图3图示了用于基于电磁场扰动的接近检测的天线元件的多个示例。
图4图示了用于基于电磁场扰动的接近检测的示例天线阵列。
图5图示了用于基于电磁场扰动的接近检测的示例无线收发器和处理器。
图6图示了用于基于电磁场扰动的接近检测的接近检测所执行的示例方案。
图7图示了用于基于电磁场扰动的接近检测的示例扰动度量。
图8图示了用于使用基于电磁场扰动的接近检测的示例顺序流程图。
图9图示了根据基于电磁场扰动的接近检测进行的示例传输参数调整。
图10是图示了用于基于电磁场扰动的接近检测的示例过程的流程图。
具体实施方式
电子设备可以使用高传输功率来补偿与毫米波(mmW)信号相关联的路径损耗。这些电子设备中的许多电子设备可以由用户物理地操作。这种物理接近度为辐射提供了超过诸如如由联邦通信委员会(FCC)确定的最大准许暴露(MPE)极限之类的给定指南的机会。由于这些问题，使得设备能够检测用户的接近度是有利的。
一些接近度检测技术可以使用专用传感器来检测用户，诸如相机、红外传感器、或雷达传感器。然而，这些传感器可能笨重且昂贵。更进一步地，单个电子设备可以包括多个天线，该多个天线位于不同表面(例如，顶部、底部或相对侧)上。为了考虑这些天线中的每个天线，可能需要在这些天线中的每个天线附近安装多个相机或传感器，这进一步增加了电子设备的成本和大小。
相比之下，本文中对用于基于电磁场扰动的接近检测的技术进行了描述。所描述的技术感测电磁场中的扰动来确定物体是否接近计算设备。电磁场扰动通过分析经由至少两个天线馈电端口和无线收发器感测的电磁场的至少两个部分来确定。例如，这些部分可以关于电磁场的不同位置、相位、极化或角度方向。不同的天线元件可以用于感测这些部分，这些部分包括偶极天线、贴片天线、或蝶形天线。在一些实现方式中，扰动度量使用至少两个部分来计算。基于扰动度量的幅度或相位，可以检测物体。还可以基于扰动度量来确定与物体相距的范围(例如，距离或倾斜范围)。响应于接近度检测，可以调整用于无线通信的传输参数，以使得无线收发器能够满足政府或无线行业所颁布的安全指南。所描述的用于接近检测的技术提供了一种相对廉价的途径，该途径可以利用现有收发器硬件而不必引入附加传感器。
在一些实现方式中，可以在独立接近检测应用中利用无线收发器。例如，无线收发器可以被实现为汽车保险杠传感器，以协助停车或自动驾驶。作为另一示例，无线收发器可以安装在无人机上以避免碰撞。在其他实现方式中，无线收发器可以选择性地执行接近检测或无线通信。在这种情况下，这使得能够在传输链和接收链内双重使用部件，从而减小了无线收发器的成本和大小。基于接近检测并且如本文中所描述的，可以调整用于无线通信的传输参数，以使得无线收发器能够满足政府或无线行业所颁布的指南，诸如如由联邦通讯委员会(FCC)确定的最大允许暴露(MPE)极限。
图1图示了用于基于电磁场扰动的接近检测的示例计算设备102。在一个示例环境100中，计算设备102通过无线通信链路106(无线链路106)与基站104通信。在该示例中，计算设备102被实现为智能电话。然而，计算设备102可以被实现为任何合适的计算设备或电子设备，诸如调制解调器、蜂窝基站、宽带路由器、接入点、蜂窝电话、游戏设备、导航设备、媒体设备、膝上型计算机、台式计算机、平板计算机、服务器，网络附接存储(NAS)设备、智能设备或其他物联网(IoT)设备、医疗设备、基于车辆的通信系统、无线电设备等。
基站104经由无线链路106与计算设备102通信，该无线链路可以被实现为任何合适类型的无线链路。尽管被描绘为蜂窝网络的塔，但是基站104可以代表或被实现为另一设备，诸如卫星、有线电视头端、地面电视广播塔、接入点、对等设备、网状网络节点、小型单元节点、光纤线路等。因此，计算设备102可以经由有线连接、无线连接或其组合与基站104或另一设备通信。
无线链路106可以包括从基站104传达到计算设备102的数据或控制信息的下行链路、以及从计算设备102传达到基站104的其他数据或控制信息的上行链路。无线链路106可以使用诸如第三代合作伙伴计划长期演进(3GPP LTE)、第五代(5G)、IEEE 802.11、IEEE802.16、BluetoothTM等之类的任何合适通信协议或标准来实现。在一些实现方式中，代替或除了提供数据链路之外，无线链路106可以无线提供功率，并且基站104可以包括功率源。
计算设备102包括应用处理器108和计算机可读存储介质110(CRM 110)。应用处理器108可以包括执行CRM 110所存储的处理器可执行代码的任何类型的处理器(例如，应用处理器、数字信号处理器(DSP)或多核处理器)。CRM 110可以包括任何合适类型的数据存储介质，诸如易失性存储器(例如，随机存取存储器(RAM))、非易失性存储器(例如，闪存)、光学介质、磁性介质(例如，磁盘或磁带)等。在本公开的上下文中，CRM 110被实现为存储指令112、数据114和计算设备102的其他信息，因此不包括瞬时传播信号或载波。
计算设备102还可以包括输入/输出端口116(I/O端口116)和显示器118。I/O端口116使得能够与其他设备、网络或用户进行数据交换或交互。I/O端口116可以包括串行端口(例如，通用串行总线(USB)端口)、并行端口、音频端口、红外(IR)端口等。显示器118呈现计算设备102的图形，诸如与操作系统、程序或应用相关联的用户接口。可替代地或附加地，显示器118可以被实现为显示端口或虚拟接口，通过该显示器118呈现计算设备102的图形内容。
计算设备102的无线收发器120提供与相应网络和与其连接的其他电子设备的连接性。附加地，计算设备102可以包括用于通过局域网、内联网或因特网进行通信的有线收发器，诸如以太网或光纤接口。无线收发器120可以便于通过任何合适类型的无线网络进行通信，诸如无线LAN(WLAN)、对等(P2P)网络、网状网络、蜂窝网络、无线广域网(WWAN)、和/或无线个人区域网(WPAN)。在示例环境100的上下文中，无线收发器120使得计算设备102能够与基站104以及与其连接的网络进行通信。
无线收发器120包括电路系统和逻辑，其用于经由天线124传输和接收信号。无线收发器120的部件可以包括用于调节信号的放大器、混频器、开关、模数转换器、滤波器等。无线收发器120还可以包括逻辑，其用于执行同相/正交(I/Q)操作，诸如合成、编码、调制、解码、解调等。在一些情况下，无线收发器120的部件被实现为单独传输器实体和接收器实体。附加地或可替代地，无线收发器120可以使用多个段或不同段来实现，以实现相应传输操作和接收操作(例如，单独传输链和接收链)。
计算设备102还包括处理器122，其耦合到无线收发器120。处理器122可以在无线收发器120内实现或与无线收发器120分开实现。尽管未明确示出，但是处理器122可以包括CRM 110的一部分，或可以访问CRM 110以获得计算机可读指令。可以被实现为调制解调器的处理器122控制无线收发器120，并且使得能够执行无线通信或接近检测。处理器122可以包括基带电路系统，其用于执行高速率采样过程，该高速率采样过程可以包括模数转换、数模转换、Fourier变换、增益校正、偏斜校正、频率转换等。处理器122可以将通信数据提供给无线收发器120以供传输。处理器122还可以处理从无线收发器120获得的信号的基带版本以生成数据，该数据可以经由用于无线通信或接近检测的通信接口提供给计算设备102的其他部分。
图2图示了用于基于电磁场扰动的接近检测的示例性操作环境200。在示例环境200中，用户的手214握住计算设备102。在一个方面中，计算设备102通过经由天线124传输上行链路信号202(UL信号202)或接收下行链路信号204(DL信号204)而与基站104通信。然而，用户的拇指可以代表可能经由上行链路信号202暴露于辐射的接近物体206。
为了检测物体206是否存在或在可检测范围内，计算设备102经由天线124中的至少一个天线生成电磁(EM)场208。电磁场208可以通过传输预先确定的接近检测信号或上行链路信号202而被生成。在一些实施例中，可以生成接近检测信号，使得其包括单个频率或音调或多个频率或音调。例如，接近检测信号可以包括具有不同频率的多个子载波的正交频分复用(OFDM)信号。作为另一示例，接近度检测信号可以包括调频连续波(FMCW)信号(例如，线性调频(LFM)连续波信号或线性调频信号、三角调频连续波信号、锯齿调频连续波信号等)。作为又一示例，接近度检测信号可以包括具有相对恒定频率的连续波信号。
在图2中，使用不同的灰色阴影代表电磁场208的所得幅度，其中较深的阴影代表较高的幅度，而较浅的阴影代表较低的幅度。如果物体206接近天线124中的另一天线，则物体206与电磁场208的交互在电磁场208中产生一个或多个扰动(例如，干扰或改变)，诸如扰动210。扰动210代表由于物体206引起在电磁场208内发生不同的相长图案或相消图案而导致电磁场208的幅度或相位的变化。
在一些实现方式中，天线124可以包括至少两个不同的天线、天线阵列216的至少两个天线元件212、与不同的天线阵列216相关联的至少两个天线元件212、或其任意组合。如图2所示，天线124与天线阵列216内的天线元件212中的至少两个天线元件相对应。天线阵列216可以包括多个天线元件212-1至212-N，其中N代表大于一的正整数。在所描绘的示例中，第一天线元件212-1发射电磁场208，并且经由第二天线元件212-2感测到扰动210。第二天线元件212-2可以相对于作为天线阵列216的一部分的第一天线元件212-1并置，或与第一天线元件212-1接近定位。在一些情况下，第二天线元件212-2在同一天线阵列216内与第一天线元件212-1相邻(例如，第一天线元件212-1与第二天线元件212-2之间物理上没有天线元件212)。天线阵列216中的天线元件212之间的距离可以基于无线收发器120所发射的频率。例如，天线阵列216中的天线元件212可以彼此隔开大约一半波长(例如，对于约30GHz的频率隔开大约一厘米(cm))。
第二天线元件212-2对电磁场208的响应受到物体206反射或吸收电磁场208的影响，并且还受到第一天线元件212-1所产生的任何相互耦合或干扰的影响。一般而言，来自电磁场208的能量在第二天线元件212-2中感应出电流，该电流用于测量扰动210或被物体206干扰的所得电磁场208。通过感测扰动210，可以确定关于物体206是否存在或是否在可检测范围之外(例如，不存在)。可检测范围可以在距天线124相距大约40厘米之内、距天线124相距0cm到10cm之间等。一般而言，可检测范围可以基于无线收发器120的传输功率或灵敏度而改变。其中生成电磁场208的持续时间还可以基于可检测范围。示例持续时间的范围可以从大约一微秒至几十微秒。
在一些情况下，可检测范围可能包括使用基于雷达的技术不易测量的范围。例如，基于雷达的技术可以局限于比最小范围远的范围，该最小范围与FMCW信号的带宽成比例。示例最小范围包括带宽分别为4GHz或8GHz的FMCW信号的4cm或2cm。因此，为了使用基于雷达的技术检测更近的距离，无线收发器120以增加设计复杂度或提高无线收发器120的成本为代价生成更大的带宽信号。然而，使用所描述的技术，与物体206相距的范围可以在比这些最小范围更近的距离处进行测量。这样，即使基于雷达的技术用于远范围检测，所描述的技术也可以用于增强近范围检测。
在一些实现方式中，在第二天线元件212-2用于感测电磁场208的同一时间期间，无线收发器120可以经由第一天线元件212-1生成电磁场208。天线124和/或其元件可以使用任何类型的天线(包括贴片天线、偶极天线、蝶形天线或它们的组合)来实现，如关于图3和图4所进一步描述的。
图3图示了用于基于电磁场扰动的接近检测的示例天线元件212及其三个示例实现方式。在所描绘的配置中(在图3的上半部中)，天线元件212包括多个馈电端口，诸如第一馈电端口302和第二馈电端口304。第一馈电端口302和第二馈电端口304将天线元件212对电磁场208的响应分为多个部分，诸如部分306和308。多个部分可以相对于电磁场208内的不同位置、电磁场208的不同相位、电磁场208的不同极化、电磁场208的不同角度方向(例如，到达角)等。
这些部分306和308用于进行接近检测分析310。控制器318可以执行接近检测分析310和对传输参数的调整。关于图6所进一步描述的接近检测分析310基于部分306和308来检测干扰了电磁场208的物体206。控制器318可以包括至少一个处理器和至少一个CRM，诸如图1的应用处理器108和CRM 110。CRM可以存储诸如图1的指令112之类的计算机可执行指令。处理器和CRM可以位于一个模块或一个集成电路芯片上，或可以分布在多个模块或芯片上。处理器和相关联的指令可以在单独电路系统、固定逻辑电路系统、硬编码逻辑等中一起实现。控制器318可以被实现为无线收发器120、处理器122、被配置为执行MPE技术的专用处理器、通用处理器、它们的某个组合等的一部分。
图3中还描绘了三个示例天线元件212。例如，可以使用偶极天线312来实现天线元件212，该偶极天线312包括一对差分馈电端口(例如，正(+)馈电端口302-1和负(-)馈电端口304-1)。在这种情况下，部分306和308是相对于彼此异相(例如，相差大约180度)的差分部分。作为另一示例，可以使用贴片天线314来实现天线元件212，该贴片天线314包括水平极化的馈电端口302-2和垂直极化的馈电端口304-2。使用贴片天线314，部分306和308具有正交极性。换句话说，在该实现方式中，部分306和308分别代表水平极化的部分和垂直极化的部分。作为又一示例，可以使用蝶形天线316来实现天线元件212，该蝶形天线316包括馈电端口302-3和304-3。在这种情况下，部分306和308代表沿着不同的到达角感测到的电磁场208的不同角度方向。
尽管天线元件212被示为包括两个馈电端口302和304，但是其他实现方式可以根据两个不同的天线元件212生成多个部分，每个天线元件包括至少一个馈电端口。一般而言，任何两个馈电端口可以用于产生部分306和308，它们在某种程度上彼此不同(例如，在物理上彼此分开或感测不同的相位、极化、或到达角)。通过使用多个馈电端口，所描述的用于接近检测的技术可以在存在自生成干扰的情况下操作，而无需表征电磁场208的广泛校准过程(例如，无需确定与电磁场208相关联的传输功率或表征传输天线元件和接收天线元件212之间的相互耦合)。
图4图示了用于基于电磁场扰动的接近检测的示例天线阵列216。在所描绘的配置中，天线阵列216位于计算设备102的左上角。为了检测相对于计算设备102不同定位的一个或多个物体206(图2)，天线阵列216包括四个偶极天线312-1、312-2、312-3和312-4以及四个贴片天线314-1、314-2、314-3和314-4的组合。偶极天线312-1和312-2可以用于检测沿着垂直方向或Y轴线在计算设备102的顶部402附近的物体206。同样，偶极天线312-3和312-4可以检测沿着水平方向或X轴线在计算设备102的侧面404附近的另一物体206。贴片天线可以检测附加物体206，该附加物体206位于计算设备102的前面406或沿着Z轴线在页面上方。
在一些实现方式中，给定电磁场208(图2)可以使用相同的天线元件212或不同的天线元件212来感测。例如，偶极天线312-2可以生成电磁场208，并且偶极天线312-1可以感测电磁场208中的任何扰动210。偶极天线312-1可以经由馈电端口302和304生成部分306和308。作为另一示例，贴片天线314-2可以生成电磁场208，并且贴片天线314-1可以经由馈电端口302和304生成部分306和308。
在其他实现方式中，给定电磁场208(图2)可以使用不同的天线元件212感测。例如，偶极天线312-2可以生成电磁场208，而偶极天线312-1和312-3可以分别生成部分306或308中的一个部分。可替代地，偶极天线312-1和312-3可以分别经由馈电端口302和304生成这两个部分306和308。作为另一示例，贴片天线314-2可以生成电磁场208，而贴片天线314-1或314-3可以生成部分306或308中的一个部分。可替代地，两个贴片天线314-1和314-3可以分别生成部分306和308两者。
不同类型的天线元件212还可以用于生成或感测电磁场208。例如，偶极天线312-2可以生成电磁场208，并且偶极天线312-3和贴片天线314-2两者可以感测电磁场208的部分中的至少一部分。在一些情况下，偶极天线312-3和贴片天线314-2都可以感测电磁场208的多个部分。尽管未明确描绘，但可以同时生成电磁场208。例如，偶极天线312-1或312-2可以向计算设备102的顶部402生成电磁场208，而贴片天线314-1、314-2、314-3或314-4可以向计算设备102的前面406生成另一电磁场。
通过利用不同类型的天线元件212或通过使天线124位于计算设备102内或周围的不同位置，可以使用所描述的技术来监测物体206的多个位置。这还使得能够相对于哪个天线元件212检测到物体206来独立调整传输参数。因此，这种独立检测使得天线元件212中的两个或更多个天线元件能够被配置为用于不同的目的，例如，天线元件212中的一个天线元件被配置为用于增强通信性能，而天线元件212中的另一天线元件同时被配置为符合FCC要求。如关于图5所更详细地描述的，无线收发器120的部件中的一些部件可以用于进行无线通信和接近检测。
图5图示了用于基于电磁场扰动的接近检测的示例无线收发器120和处理器122。无线收发器120包括传输器502和接收器504，它们分别耦合在处理器122与天线阵列210之间。传输器502被示为包括数模转换器(DAC)506、滤波器508-1(例如，低通滤波器(LPF))、混频器510-1、以及放大器512-1。尽管未明确示出，但是传输器502还可以包括信号发生器，其耦合在数模转换器506与处理器122之间。信号发生器可以生成电磁场208、接近检测信号、或上行链路信号202。
在所描绘的配置中，传输器502耦合到天线元件212-1的第一馈电端口302-1。第一馈电端口302-1可以包括例如偶极天线312的差分馈电端口中的一个差分馈电端口、贴片天线314的极化馈电端口中的一个极化馈电端口、或蝶形天线316的定向馈电端口中的一个定向馈电端口，如图3所示。天线元件212-1还可以包括第二馈电端口304-2，在该示例中没有使用该第二馈电端口。
接收器504被示为包括两个平行的接收链，其分别耦合到天线元件212-2的另一第一馈电端口302-2和另一第二馈电端口304-2。尽管单个天线元件212被示为耦合到两个接收链，但是两个接收链可以可替代地分别耦合到两个不同的天线元件212，诸如图2的天线元件212-2和天线元件212-N。每个接收链分别包括放大器512-2和512-3(例如，低噪声放大器)、混频器510-2和510-3、滤波器508-2和508-3(例如，LPF)、以及模数转换器(ADC)514-1和514-2。无线收发器120还包括本地振荡器516，其生成参考信号，该参考信号使混频器510-1、510-2和510-3能够在传输链或接收链内对模拟信号进行上变频或下变频。在一些实现方式中，本地振荡器516可以包括调频本地振荡器，其用于生成调频参考信号，该调频参考信号用于经由混频器510-1产生FMCW信号并且经由混频器510-2和510-3对所接收的FMCW信号进行下变频。传输器502和接收器504还可以包括图5所未描绘的其他附加部件，诸如带通滤波器、附加混频器、开关等。
使用这些部件，传输器502经由天线元件212-1生成电磁场208，并且接收器504经由天线元件212-2感测电磁场208。天线元件212-2对电磁场208的响应经由馈电端口302-2和304-2分成部分306和308。接收器504生成数字信号Yn 1 518-1和Yn 2 518-2，其可以包括分别从部分306和308导出的数字基带信号。数字信号518-1和518-2可以由下文等式1代表，其中电磁场208由所传输的接近检测信号x(n)产生。
Figure BDA0002700449770000131
Figure BDA0002700449770000132
其中，α1和α2是相应幅度，而
Figure BDA0002700449770000133
和
Figure BDA0002700449770000134
是数字信号518-1和518-2的相应相位。数字信号可能会受到物体206所引起的任何扰动210或第一天线元件212-1与第二天线元件212-2之间发生的任何相互耦合的影响。
处理器122基于数字信号518-1和518-2来执行图3的接近检测分析310。在图5中，处理器122包括至少一个接近检测模块520和至少一个传输器控制模块524。接近检测模块520获得数字信号518-1和518-2并且生成检测数据522，该检测数据522指示物体206是否被检测到。在一些情况下，检测数据522还可以包括与物体206相距的范围。基于检测数据522，传输器控制模块524生成至少一个传输参数526，其控制用于无线通信的一个或多个传输属性。传输参数526可以指定上行链路信号202的一个或多个与传输相关方面，诸如功率水平、极化、频率、持续时间、束形状、束转向角、传输上行链路信号202的选定天线(例如，位于计算设备102的不同表面上并且不受物体206阻挡的另一天线)、其组合等。通过指定传输参数526，如果物体206靠近计算设备102，则处理器122可以例如使得传输器502减小功率，或如果物体206在更远的范围内或不可检测，则处理器122可以增加功率。检测物体206并且控制传输器502的能力使得处理器122能够平衡计算设备102的性能与顺应性。在其他实现方式中，应用处理器108可以执行这些功能中的一个或多个功能。
尽管未明确示出，但是多个天线元件212可以用于感测电磁场208的附加部分(例如，第三部分或第四部分)，并且向处理器122(例如，第三数字信号518或第四数字信号518)提供多对数字信号518。例如，图4的贴片天线314中的两个或更多个贴片天线可以用于感测经由其他贴片天线314中的一个贴片天线生成的电磁场208。这样，附加信息被提供给接近检测模块520以增加检测物体206(或准确确定其范围)的概率并且减小误报的概率。传输器控制模块524还可以根据由两个天线元件212还是由天线元件212中的一个天线元件检测到物体206而做出不同的调整。
在一些情形下，物体206可能更靠近天线元件212中的一个天线元件，该天线元件使得一个天线元件212能够检测到物体206，而另一天线元件212可能无法检测到物体206。在这种情况下，传输器控制模块524可以减小一个天线元件212相对于另一天线元件212的传输功率。在一些实现方式中，多个天线元件212可以用于进一步表征物体206与天线124之间的关系，诸如通过估计与物体206相距的角度。这样，传输器控制模块524可以调整传输参数526，以使上行链路信号202远离物体206。关于图6进行进一步描述对接近检测模块520的操作。
图6图示了用于基于电磁场扰动的接近检测的接近检测模块520所执行的示例方案。接近度检测模块520包括共轭器602、乘法器604、低通滤波器(LPF)606、幅度提取器608、相位提取器610、以及检测模块612。共轭器602对数字信号518中的一个数字信号执行复数共轭运算，该数字信号为在该配置中是第二数字信号518-2。然后，两个信号经由乘法器604相乘在一起。低通滤波器606对所得信号进行滤波以生成扰动度量614。低通滤波器606可以实现为无限脉冲响应(IIR)滤波器，并且可以去除结果信号内的任何杂散频率分量。扰动度量614可以至少部分由下文等式2描述。
Figure BDA0002700449770000141
由于乘法器604或低通滤波器606的操作，扰动度量614可以包括等式2中未示出的附加项。尽管第二数字信号518-2被示为共轭，但是可替代地，第一数字信号518-1可以为共轭。在另一示例实现方式中，数字信号518中的一个数字信号可以除以第二数字信号518-2。在下文的等式3中对所得扰动度量614进行描述。
Figure BDA0002700449770000151
如等式2和等式3所示，扰动度量614可以包括具有幅度α’和相位
Figure BDA0002700449770000152
的复数，该幅度α’和相位
Figure BDA0002700449770000153
通过将数字信号518-1和518-2组合在一起而得到。幅度提取器608和相位提取器610分别提取扰动度量614的幅度和相位。如果感测到电磁场208的多于两个部分并且向处理器122提供多于两个数字信号518(例如，通过使用多于两个天线馈电端口)，则接近检测模块520可以基于不同对的数字信号518来生成多个扰动度量614。多个天线馈电端口可以与相同的天线元件212或不同的天线元件212相关联。
基于扰动度量614，检测模块612确定是否检测到物体206并且生成检测数据522。检测数据522可以包括布尔值，其指示是否检测到物体206。检测数据522还可以包括其他信息，诸如与物体206相距的范围或使用哪些天线元件212或天线馈电端口来检测物体206。如上文所描述的，传输器控制模块524可以使用检测数据522来生成传输参数526。在一些实现方式中，图6所图示的处理器122的部件或功能可以包括在应用处理器108中。在这种情况下，数字信号518被提供给应用处理器108。关于图7进行进一步描述对检测模块612的操作。
图7图示了用于基于电磁场扰动的接近检测的示例扰动度量614。如上文所描述的，扰动度量614可以包括复数，其具有同相和正交分量。在图7中，使用三角形或圆形符号绘制扰动度量614。参照右上角的键，三角形指示扰动度量614，其与其中无法检测到物体206(例如，物体206不存在或超出检测范围)的时间段相对应。相比之下，圆圈指示扰动度量614，其与其中可检测到物体206的时间段相对应。示例范围A、B、C和D以递增次序代表与物体206相距的不同距离(例如，范围A代表较小的距离，而范围D代表较远的距离)。作为一个示例，范围A包括小于1cm的距离，范围B包括介于1cm与2cm之间的距离，范围C包括介于2cm与3cm之间的距离，并且范围D包括介于3cm与5cm之间的距离。
曲线图702绘制了包括扰动度量614-1、614-2和614-3在内的多个扰动度量614的同相和正交分量。如果无法检测到物体206，则扰动度量614-1在窗口704内发生，该窗口704代表幅度或相位的范围。一般而言，如果无法检测到物体206，则每个扰动度量614具有相对相似的幅度和相位。这是因为由物体206引起的任何扰动210通常不会影响天线元件212或无法被天线元件212检测到。因此，如果没有物体在可检测范围内，则扰动度量614的幅度和相位保持相对一致。
然而，随着物体206进入无线收发器120的可检测范围内，多个扰动度量614的同相和正交分量可以显著变化。扰动度量614-2和614-3说明了这些变化。发生这些变化是因为电磁干扰210影响了天线元件212所感测的电磁场208的幅度或相位。窗口706和708分别示出了与物体206相关的幅度和相位的范围大约在与天线124相距的范围A内或范围C内。尽管没有明确示出，但是还可以包括其他窗口以示出与物体206相关的幅度和相位的范围大约在与天线124相距的范围B内或范围D内。一般而言，物体206距离天线124越近，多个扰动度量614呈现出的变化就越大(例如，更可能是不相似的)。同样，物体206距离天线124越远，多个扰动度量614呈现出的变化就越小(例如，更可能是相似的)。
由于扰动度量614呈现的特点不同，所以检测模块612可以使用扰动度量614来检测物体206或确定与物体206相距的范围。在一个实现方式中，检测模块612可以基于扰动度量614的幅度或相位是否在预先确定的(例如，预先定义的)窗口或阈值内来做出确定。例如，如果扰动度量614在窗口704内，则检测模块612确定物体206不存在或在可检测范围之外。可替代地，如果幅度或相位在窗口704之外，则检测模块612可以确定物体206接近天线124。在一些情况下，多个窗口可以用于进一步确定与物体206相距的范围。例如，如果扰动度量614分别在窗口706或窗口708内，则检测模块612可以确定该范围与范围A或C相对应。通过确定与物体206相距的范围，传输器控制模块524可以基于该范围来调整传输参数526。
在另一实现方式中，检测模块612可以记录先前测量的扰动度量614，并且分析稍后测量的扰动度量614的变化以确定物体206是否存在。例如，如果在其中物体206不存在的已知时间段期间先前测量了扰动度量614-1，则检测模块612可以比较稍后测量的扰动度量614，诸如扰动度量614-2或614-3，以确定物体是否存在。如果存在大量变化，则检测模块612可以确定存在物体206。在其他情况下，检测模块612可以比较使用两个不同的天线元件212收集的两个扰动度量614。如果扰动度量614相对于彼此显著变化，则可以确定物体206相对于天线元件212中的一个或两个天线元件存在。
图8图示了用于使用接近检测的示例顺序流程图，其中时间在向下方向上流逝。在802和806处示出了无线通信模式的示例，在804和808处示出了接近度检测模式的示例。在802处，无线收发器120传输高功率(例如，正常)上行链路信号202，其被配置为提供足够的范围。在传输上行链路信号202之后，在804处，经由无线收发器120生成电磁场208。如上文所描述的，电磁场208使得计算设备102能够检测物体206并且确定物体206是否在计算设备102附近。在这种情况下，电磁场208由低功率窄带信号代表。基于检测，传输器控制模块524可以生成传输参数526。在一些实现方式中，可以生成下一上行链路信号202的传输参数526，以考虑MPE顺应性指南。例如，如果检测到物体206，则传输器控制模块524可以减小用于下一上行链路信号202的传输功率。可替代地，如果没有检测到物体206，则传输器控制模块524可以保持传输功率不变。在其他实现方式中，传输参数526可以通过指定另一天线或下一电磁场208的不同传输功率水平来指定另一电磁场208的传输。
接近检测模式还可以确定与物体206相距的范围，从而使得传输参数526能够符合依靠范围的指南。示例的依靠范围的指南包括最大功率密度。功率密度与传输功率成正比，而与范围成反比。因而，对于相同传输功率水平，与较远范围的另一物体206相比，较近范围的物体206暴露于更高功率密度。因此，如果物体206在更远范围，则通过增加传输功率水平，而如果物体206在较近范围，则通过减小传输功率水平，可以在物体206处实现相似功率密度。这样，可以调整传输参数526以使得对于较近范围和较远范围的物体206处的功率密度能够都低于最大功率密度。同时，因为范围已知，所以传输功率水平可以增加到便于无线通信并且符合顺应性指南的水平。
在806处，无线收发器120使用传输器控制模块524所生成的传输参数526来传输下一上行链路信号202。在所描绘的示例中，如果没有检测到物体206，则传输高功率上行链路信号202。可替代地，如果检测到物体206，则传输低功率上行链路信号202。低功率可以例如比802处的高功率信号小大约五到二十分贝毫瓦(dBm)之间。除了改变下一上行链路信号202的功率之外或代替改变下一上行链路信号202的功率，传输参数526可以指定用于传输下一上行链路信号202的计算设备102内的不同天线或不同束转向角(例如，与在802处用于传输高功率信号的一个或多个天线124或束转向角不同)。
在808处，无线收发器120生成另一电磁场208以尝试检测物体206。通过在某个时间段内调度多个电磁场208，无线收发器120可以基于变化环境来动态调整传输参数526。在一些情况下，电磁场208可以在无线通信期间或在处理器122所设置的预先确定的时间期间发生的有效数据循环之间生成并被感测。通过主动监测环境，无线收发器120可以适当实时调整传输参数526以平衡通信性能与顺应性要求或辐射要求。该监测还使得能够以递增方式调整传输参数526，以考虑物体206的移动。上文所所描述的序列还可以应用于其他天线。在一些情况下，其他天线和天线124可以在相同时间或在不同时间生成电磁场208。
图9图示了根据基于电磁场扰动的接近检测而进行的示例传输调整。在图9中，计算设备102包括天线阵列216-1和216-2。通过天线阵列216-1和216-2，计算设备102可以通过多个信号路径902-1至902-3与基站104通信。第一信号路径902-1代表天线阵列216-1与基站104之间的直接信号路径。第二信号路径902-2代表天线阵列216-1、反射器904和天线阵列216之间的间接信号路径。第三信号路径902-3代表天线阵列216-2、反射器904和基站104之间的间接信号路径。
在所描绘的环境中，手指906阻挡第一信号路径902-1。通过基于电磁场扰动的接近检测，天线阵列216-1可以检测到手指906。传输器控制模块524可以基于该检测来生成用于上行链路信号202的传输参数526。在一些实现方式中，传输参数526可以通过指定不同的束转向角来确保顺应性要求或辐射要求，该束转向角使得能够使用第二信号路径902-2而非第一信号路径902-1经由天线阵列216-1传输上行链路信号202。通过使上行链路信号202的主瓣远离手指906，束转向角可以减小在手指906处的辐射暴露。附加地或可替代地，可以减小用于第二信号路径902-2或第一信号路径902-1的上行链路信号202的传输功率。在其他实现方式中，传输参数526可以指定用于传输通信信号的不同天线阵列216。例如，可以使用天线阵列216-2而不是天线阵列216-1来使用第三信号路径902-3传输上行链路信号202。通过调整传输参数526，计算设备102可以在确保顺应性的同时维持与基站104的通信。
图10是图示了用于基于电磁场扰动的接近检测的示例过程1000的流程图。以一组框1002-1006的形式对过程1000进行了描述，这些框1002-1006指定了可以执行的操作。然而，操作不一定限于图10所示出的或本文中所描述的次序，因为可以以备选次序或以完全或部分重叠的方式来实现操作。由过程1000的所图示的框代表的操作可以由计算设备102(例如，图1、图2、或图9)、控制器318(例如，图3)、或处理器122(例如，图1、图5、或图6)来执行。更具体地，过程1000的操作可以由图5或图6的接近检测模块520或传输器控制模块524执行。
在框1002处，经由至少一个天线生成电磁场。例如，图2的电磁场208可以经由无线收发器120和天线124中的至少一个天线来生成。电磁场208可以以特定频率、极化(例如，水平极化或垂直极化)、相位参考、角度方向(例如，通过使用多个天线元件212执行束成形技术或经由定向天线)等生成。
在框1004处，经由至少两个馈电端口接收来自电磁场的能量。至少两个馈电端口与一个或多个其他天线相关联。例如，电磁场208的至少两个部分可以分别由耦合到一个或多个其他天线124的至少两个天线馈电端口感测到，诸如图3的馈电端口302和304之类的。天线馈电端口可以与同一天线或不同的天线相关联。至少两个部分可以包括部分306和308，其可以代表电磁场208内的不同位置(例如，经由两个物理上分开的天线馈电端口)、电磁场208的不同相位(例如，经由偶极天线312的差分馈电端口)、电磁场208的不同极化(例如，经由贴片天线314的正交极化的馈电端口)、电磁场208的不同角度方向(例如，经由蝶形天线316的馈电端口)、其组合等。
在框1006处，基于经由至少两个馈电端口接收的能量来调整传输参数。传输参数基于与电磁场内存在的物体相距的范围而发生变化。例如，传输器控制模块524可以基于经由馈电端口302和304接收的来自电磁场208的能量来调整传输参数526。一般而言，馈电端口302和304可以接收或感测到可能由于干扰电磁场208的物体206引起的扰动210。扰动210可能导致电磁场208的能量在一个或多个其他天线处波动。示例传输参数526包括传输功率水平、束转向角、传输频率、无线通信协议、选定天线等。因此，比如，针对与物体206相距的较大范围，可以增加传输功率水平，而针对与物体206相距的较小范围，可以减小传输功率水平。这样，可以调整上行链路信号202的传输以满足目标指南。
除非上下文另有指示，否则本文中使用的单词“或”可以被视为使用“包含性或”、或准许包含或应用由单词“或”链接的一个或多个项(例如，短语“A或B”可以解释为仅准许“A”、仅准许“B”或准许“A”和“B”两者)的术语。进一步地，本文中所讨论的附图和术语中所代表的项可以指示一个或多个项或术语，因此在本书面描述中可以互换引用项或术语的单个或多个形式。最后，尽管已经用特定于结构特征或方法操作的语言对主题进行了描述，但是应当理解，所附权利要求书中定义的主题不必局限于上文所描述的特定特征或操作，包括不必限于到其中布置特征的组织或其中执行操作的次序。

Claims (30)

1.一种装置，包括：
天线阵列，包括至少两个馈电端口，所述至少两个馈电端口与以下各项中的至少一项相关联：
相同极化；或
所述天线阵列的不同天线元件；以及
无线收发器，耦合到所述天线阵列，所述无线收发器被配置为：
经由所述天线阵列生成电磁场；
经由所述至少两个馈电端口从所述电磁场接收能量；以及
基于经由所述至少两个馈电端口接收的所述能量来调整传输参数，其中所述传输参数基于与所述电磁场内存在的物体相距的范围而变化。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述无线收发器被配置为经由所述天线阵列传输上行链路信号或接近检测信号，以生成所述电磁场。
3.根据权利要求2所述的装置，其中所述上行链路信号包括第五代(5G)上行链路信号。
4.根据权利要求2所述的装置，其中所述接近检测信号包括：
正交频分复用(OFDM)信号；
调频连续波(FMCW)信号；或
连续波信号，具有恒定频率。
5.根据权利要求1所述的装置，其中所述无线收发器被配置为使用所述传输参数来传输上行链路信号。
6.根据权利要求1所述的装置，其中所述传输参数包括以下各项中的至少一项：
功率水平；
束转向角；
频率；
选定天线；或
通信协议。
7.根据权利要求1所述的装置，其中：
所述至少两个馈电端口与所述相同极化相关联，并且包括第一馈电端口和第二馈电端口；
所述天线阵列包括第一天线元件和第二天线元件，所述第二天线元件包括所述第一馈电端口和所述第二馈电端口；以及
所述无线收发器被配置为：
经由所述第一天线元件生成所述电磁场；
经由所述第一馈电端口从所述电磁场接收所述能量的第一部分；以及
经由所述第二馈电端口从所述电磁场接收所述能量的第二部分。
8.根据权利要求7所述的装置，其中：
所述第二天线元件包括偶极天线；
所述偶极天线的所述第一馈电端口和所述第二馈电端口一起包括一对差分馈电端口；以及
所述第一部分和所述第二部分包括所述电磁场的差分部分。
9.根据权利要求7所述的装置，其中：
所述第二天线元件包括蝶形天线；
所述第一馈电端口和所述第二馈电端口一起包括一对定向馈电端口；以及
所述第一部分和所述第二部分与所述电磁场的不同角度方向相关联。
10.根据权利要求7所述的装置，其中所述第二天线元件与所述第一天线元件相邻。
11.根据权利要求1所述的装置，其中：
所述至少两个馈电端口与所述相同极化相关联、并且与所述不同天线元件相关联，所述至少两个馈电端口包括第一馈电端口和第二馈电端口；
所述不同天线元件包括第一天线元件、第二天线元件、以及第三天线元件；所述第二天线元件包括所述第一馈电端口，所述第三天线元件包括所述第二馈电端口；以及
所述无线收发器被配置为：
经由所述第一天线元件生成所述电磁场；
经由所述第一馈电端口从所述电磁场接收所述能量的第一部分；以及
经由所述第二馈电端口从所述电磁场接收所述能量的第二部分。
12.根据权利要求11所述的装置，其中：
所述第二天线元件包括贴片天线；
所述第三天线元件包括另一贴片天线；
所述第一馈电端口和所述第二馈电端口均包括水平极化的馈电端口或垂直极化的馈电端口；以及
所述第一部分和所述第二部分均包括所述电磁场的水平极化部分或所述电磁场的垂直极化部分。
13.根据权利要求12所述的装置，其中：
所述第一天线元件包括附加贴片天线，所述附加贴片天线包括另一水平极化的馈电端口和另一垂直极化的馈电端口；以及
所述无线收发器进一步被配置为生成以下各项中的至少一项：
经由所述第一天线元件的另一水平极化的馈电端口生成水平极化的电磁场；或
经由所述第一天线元件的另一垂直极化的馈电端口生成垂直极化的电磁场。
14.根据权利要求1所述的装置，其中：
所述至少两个馈电端口与所述天线阵列的所述不同天线元件相关联，并且包括第一馈电端口和第二馈电端口；
所述不同天线元件包括第一天线元件、第二天线元件、以及第三天线元件；所述第二天线元件包括所述第一馈电端口，所述第三天线元件包括所述第二馈电端口；以及
所述无线收发器被配置为：
经由所述第一天线元件生成所述电磁场；
经由所述第一馈电端口从所述电磁场接收所述能量的第一部分；以及
经由所述第二馈电端口从所述电磁场接收所述能量的第二部分。
15.根据权利要求14所述的装置，其中：
所述第二天线元件和所述第三天线元件各自包括以下各项中的一项：
贴片天线；
偶极天线；或
蝶形天线。
16.根据权利要求14所述的装置，其中：
所述第二天线元件和所述第三天线元件包括贴片天线；
所述第一馈电端口和所述第二馈电端口与不同极化相关联；以及
所述第一部分和所述第二部分包括所述电磁场的不同极化部分。
17.根据权利要求14所述的装置，其中：
所述第二天线元件和所述第三天线元件包括贴片天线；
所述第一馈电端口和所述第二馈电端口与所述相同极化相关联；以及
所述第一部分和所述第二部分包括所述电磁场的类似极化部分。
18.根据权利要求14所述的装置，其中：
所述第二天线元件和所述第三天线元件包括偶极天线；
所述第一馈电端口和所述第二馈电端口包括差分馈电端口；以及
所述第一部分和所述第二部分包括所述电磁场的差分部分。
19.根据权利要求14所述的装置，其中：
所述第二天线元件和所述第三天线元件包括蝶形天线；
所述第一馈电端口和所述第二馈电端口包括一对定向馈电端口；以及
所述第一部分和所述第二部分包括所述电磁场的不同定向部分。
20.一种装置，包括：
天线阵列，包括至少两个馈电端口，所述至少两个馈电端口与以下各项中的至少一项相关联：
相同极化；或
所述天线阵列的不同天线元件；
传输部件，用于经由所述天线阵列生成电磁场；
接收部件，用于经由所述至少两个馈电端口从所述电磁场接收能量；以及
调节部件，用于基于经由所述至少两个馈电端口接收的所述能量来调整传输参数，其中所述传输参数基于与所述电磁场内存在的物体相距的范围而变化。
21.根据权利要求20所述的装置，其中所述传输部件被配置为传输以下信号中的至少一个信号以生成所述电磁场：
上行链路信号；
第五代(5G)上行链路信号；
正交频分复用(OFDM)信号；
调频连续波(FMCW)信号；或
连续波信号，具有恒定频率。
22.根据权利要求20所述的装置，其中所述传输参数包括以下各项中的至少一项：
功率水平；
束转向角；
频率；
选定天线；或
通信协议。
23.根据权利要求20所述的装置，其中：
所述至少两个馈电端口与所述相同极化相关联，并且包括第一馈电端口和第二馈电端口；
所述天线阵列包括第一天线元件和第二天线元件，所述第二天线元件包括所述第一馈电端口和所述第二馈电端口；
所述传输部件被配置为经由所述第一天线元件生成所述电磁场；以及
所述接收部件被配置为：
经由所述第二天线元件的所述第一馈电端口从所述电磁场接收所述能量的第一部分；以及
经由所述第二天线元件的所述第二馈电端口从所述电磁场接收所述能量的第二部分。
24.根据权利要求20所述的装置，其中：
所述至少两个馈电端口与所述天线阵列的所述不同天线元件相关联，并且包括第一馈电端口和第二馈电端口；
所述不同天线元件包括第一天线元件、第二天线元件、以及第三天线元件；所述第二天线元件包括所述第一馈电端口，所述第三天线元件包括所述第二馈电端口；
所述传输部件被配置为经由所述第一天线元件生成所述电磁场；以及
所述接收部件被配置为：
经由所述第二天线元件的所述第一馈电端口从所述电磁场接收所述能量的第一部分；以及
经由所述第三天线元件的所述第二馈电端口从所述电磁场接收所述能量的第二部分。
25.根据权利要求24所述的装置，其中所述至少两个馈电端口与所述相同极化相关联。
26.一种用于基于电磁场扰动的接近检测的方法，所述方法包括：
经由天线阵列生成电磁场；
经由至少两个馈电端口从所述电磁场接收能量，所述至少两个馈电端口与以下各项中的至少一项相关联：
相同极化；或
所述天线阵列的不同天线元件；以及
基于经由所述至少两个馈电端口接收的所述能量来调整传输参数，所述传输参数基于与所述电磁场内存在的物体相距的范围而变化。
27.根据权利要求26所述的方法，其中生成所述电磁场包括传输以下信号中的至少一个信号：
上行链路信号；
第五代(5G)上行链路信号；
正交频分复用(OFDM)信号；
调频连续波(FMCW)信号；或
连续波信号，具有恒定频率。
28.根据权利要求26所述的方法，其中所述传输参数包括以下各项中的至少一项：
功率水平；
束转向角；
频率；
选定天线；或
通信协议。
29.根据权利要求26所述的方法，其中所述不同天线元件包括以下各项中的至少两项：
第一贴片天线，包括水平极化的馈电端口；
第二贴片天线，包括垂直极化的馈电端口；
偶极天线，包括差分馈电端口；或
蝶形天线，包括定向馈电端口。
30.根据权利要求26所述的方法，其中所述至少两个馈电端口与所述相同极化相关联、并且与所述不同天线元件相关联。
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10826177B2 (en) * 2018-02-27 2020-11-03 Apple Inc. Electronic devices having phased antenna arrays for performing proximity detection operations
US11101834B2 (en) * 2018-11-30 2021-08-24 Qualcomm Incorporated Apparatus and method for detecting lateral electromagnetic exposure and device grip for controlling signal transmission
US10812125B1 (en) * 2019-05-31 2020-10-20 Intel Corporation Radiation exposure control for beamforming technologies
EP3767325A1 (en) * 2019-07-19 2021-01-20 Aptiv Technologies Limited Methods and systems for processing radar reflections
US20210239819A1 (en) * 2020-02-05 2021-08-05 Samsung Electronics Co., Ltd. System and method for detecting proximity of users
CN115136668A (zh) * 2020-02-25 2022-09-30 高通股份有限公司 带间载波聚合中的发送功率优先化
US11784674B2 (en) * 2020-03-24 2023-10-10 Qualcomm Incorporated Calibration of open space for an antenna array module
WO2022096779A1 (en) * 2020-11-06 2022-05-12 Nokia Technologies Oy Proximity detection for a beamforming transceiver
TWI824273B (zh) * 2020-12-03 2023-12-01 仁寶電腦工業股份有限公司 天線裝置和配置該天線裝置的方法
US11395238B1 (en) 2021-04-07 2022-07-19 Qualcomm Incorporated Enhanced radio wave exposure mitigation using a combination of proximity and inertial sensor data
US11901973B2 (en) 2021-04-22 2024-02-13 Qualcomm Incorporated Proximity detection
US20230008446A1 (en) * 2021-07-06 2023-01-12 Apple Inc. Electronic Devices with Concurrent Radio-Frequency Transmission and Sensing
US11394417B1 (en) * 2021-07-14 2022-07-19 Qualcomm Incorporated Human proximity sensor using short-range radar

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140071008A1 (en) * 2012-08-10 2014-03-13 Laurent Desclos Antenna with proximity sensor function
US8798695B1 (en) * 2012-09-17 2014-08-05 Amazon Technologies, Inc. Proximity sensor using antennas of a user device
CN105514569A (zh) * 2014-09-23 2016-04-20 联想(北京)有限公司 一种电子设备
US20170356980A1 (en) * 2016-06-08 2017-12-14 Motorola Mobility Llc Method and apparatus for detecting object position relative to antenna arrays of an electronic communication device

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7446712B2 (en) * 2005-12-21 2008-11-04 The Regents Of The University Of California Composite right/left-handed transmission line based compact resonant antenna for RF module integration
US8417296B2 (en) 2008-06-05 2013-04-09 Apple Inc. Electronic device with proximity-based radio power control
US8214003B2 (en) 2009-03-13 2012-07-03 Pong Research Corporation RF radiation redirection away from portable communication device user
US9578159B2 (en) 2011-06-20 2017-02-21 Prasad Muthukumar Fisheye lens based proactive user interface for mobile devices
US8467363B2 (en) * 2011-08-17 2013-06-18 CBF Networks, Inc. Intelligent backhaul radio and antenna system
US9263793B2 (en) * 2012-04-20 2016-02-16 Ethertronics, Inc. Multi-band communication system with isolation and impedance matching provision
US9843102B2 (en) * 2014-11-14 2017-12-12 City University Of Hong Kong Shorted bowtie patch antenna with parasitic shorted patches
US10317512B2 (en) 2014-12-23 2019-06-11 Infineon Technologies Ag RF system with an RFIC and antenna system
US9929886B2 (en) 2016-06-06 2018-03-27 Intel Corporation Phased array antenna cell with adaptive quad polarization
US10651555B2 (en) * 2017-07-14 2020-05-12 Apple Inc. Multi-band millimeter wave patch antennas

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140071008A1 (en) * 2012-08-10 2014-03-13 Laurent Desclos Antenna with proximity sensor function
US8798695B1 (en) * 2012-09-17 2014-08-05 Amazon Technologies, Inc. Proximity sensor using antennas of a user device
CN105514569A (zh) * 2014-09-23 2016-04-20 联想(北京)有限公司 一种电子设备
US20170356980A1 (en) * 2016-06-08 2017-12-14 Motorola Mobility Llc Method and apparatus for detecting object position relative to antenna arrays of an electronic communication device

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