CN115079154A - 具有背景消除的超短距离对象检测的电子设备 - Google Patents

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L·卡尔德林
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H·普雷特尔
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Abstract

本公开涉及具有背景消除的超短距离对象检测的电子设备。电子设备可以包括处理器和具有发射和接收天线的无线电路。雷达电路可以使用该发射和接收天线来对比距发射天线的阈值距离(例如，1cm至2cm)更远的外部对象执行空间测距。该无线电路可以包括电压驻波比率(VSWR)传感器，该VSWR传感器耦接到发射天线以检测处于距该发射天线的该阈值距离内的对象的存在。这可以用于覆盖该发射天线附近该雷达电路的盲点。当针对该无线电路的其它无线性能度量数据处于令人满意的值的预定范围之内时，该VSWR传感器可以采集背景VSWR测量值。可以从实时VSWR测量值中减去该背景VSWR测量值，以执行该发射天线附近准确且稳健的超短距离对象检测。

Description

具有背景消除的超短距离对象检测的电子设备
本专利申请要求2021年3月12日提交的美国专利申请号17/200,311的优先权，该专利申请据此全文以引用方式并入本文。
技术领域
本公开整体涉及电子设备，并且更具体地涉及具有无线电路的电子设备。
背景技术
电子设备常具备无线能力。具有无线能力的电子设备具有包括一个或多个天线的无线电路。无线电路有时用于执行空间测距操作，其中使用射频信号来估计电子设备与外部对象之间的距离。
提供准确估计该距离的无线电路可能是具有挑战性的。例如，无线电路通常将展现出设备附近的盲点，无线电路无法准确地在盲点内检测外部对象的存在。
发明内容
电子设备可以包括由一个或多个处理器控制的无线电路。该无线电路可以至少包括发射天线和接收天线。该无线电路可以包括长距离空间测距电路，诸如雷达电路。该长距离空间测距电路可以通过接收路径耦接到该接收天线。该长距离空间测距电路可以通过发射路径耦接到该发射天线。该无线电路可以包括通过该发射路径耦接到该发射天线的无线通信电路。该长距离空间测距电路可以使用发射和接收天线来对比距发射天线的阈值距离(例如，1cm至2cm)更远的外部对象执行空间测距操作。该无线电路可以包括沿着该发射路径设置的超短距离(USR)检测器电路。该USR检测器电路可以检测在距发射天线的阈值距离内的外部对象的存在。这可以用于覆盖靠近发射天线的长距离空间测距电路的对象检测盲点。
该USR检测器电路可以包括电压驻波比率(VSWR)传感器。该VSWR传感器可以包括例如定向耦合器、切换电路和相位和振幅检测器。该VSWR传感器可以响应于该发射路径上的射频信号采集VSWR测量值，诸如复杂散射参数值(例如，S11值)。该VSWR传感器可以使用由长距离空间测距电路发射的雷达信号、由无线通信电路发射的射频信号和/或由专用信号发生器生成的测试信号来采集VSWR测量值。该VSWR测量值可以包括背景VSWR测量值和实时VSWR测量值。
一个或多个处理器可以生成与无线电路的射频性能相关联的无线性能度量数据(例如，信噪比(SNR)值、接收信号强度指示(RSSI)值等)。当该无线性能度量数据处于令人满意的无线性能度量值的范围之内时，可以执行背景VSWR测量。当该无线性能度量数据超出该令人满意的无线性能度量值的范围时，可以执行实时VSWR测量。一个或多个处理器可以在实时和背景VSWR测量值之间生成差值。一个或多个处理器可以确定当该差值超过一个或多个阈值时存在外部对象。为了进一步优化VSWR测量的稳健性，背景和实时测量可以包括打开开关同相正交相位(IQ)信号测量和任选地匹配的负载IQ信号测量。
本公开的一个方面提供了一种电子设备。该电子设备可以包括发射天线。该电子设备可以包括接收天线。该电子设备可以包括可通信地耦接到发射天线的电压驻波比率(VSWR)传感器。该电子设备可以包括一个或多个处理器。该一个或多个处理器可被配置为使用发射天线和接收天线来对位于大于距发射天线的阈值距离处的外部对象执行空间测距操作。该一个或多个处理器可被配置为使用VSWR传感器来检测位于距发射天线的阈值距离内的外部对象。
本公开的一个方面提供了一种电子设备。该电子设备可以包括被配置为发射射频信号的天线。该电子设备可以包括可通信地耦接到天线的射频传输线。该电子设备可以包括沿该射频传输线设置的电压驻波比率(VSWR)传感器。该电子设备可以包括一个或多个处理器。该一个或多个处理器可被配置为采集与电子设备对射频信号的接收相关联的无线性能度量数据。该一个或多个处理器可被配置为当采集的无线性能度量数据超过无线性能度量阈值时，使用VSWR传感器测量第一VSWR值。该一个或多个处理器可被配置为当采集的无线性能度量数据小于无线性能度量阈值时，使用VSWR传感器测量第二VSWR值。该一个或多个处理器可被配置为当第二VSWR值与第一VSWR值之间的差值超过阈值时，降低由天线发射的射频信号的最大发射功率电平。
本公开的一个方面提供了一种操作无线电路以执行外部对象检测的方法。该方法可以包括使用发射天线来发射雷达信号。该方法可以包括使用接收天线来接收由发射天线发射的雷达信号的经反射的型式。该方法可以包括使用一个或多个处理器基于由发射天线发射的雷达信号和由接收天线接收的雷达信号的经反射的型式来识别从发射天线到比距发射天线的阈值距离更远的外部对象的距离。该方法可以包括使用电压驻波比率(VSWR)传感器来生成用于发射天线的背景VSWR测量值和实时VSWR测量值。该方法可以包括使用一个或多个处理器来识别当实时VSWR测量值与背景VSWR测量值之间的差值超过阈值时外部对象比距该天线的阈值距离更近。
附图说明
图1是根据一些实施方案的具有发射天线的例示性电子设备的功能框图，该发射天线用于执行长距离对象检测并且用于使用电压驻波比率(VSWR)传感器执行超短距离(USR)对象检测。
图2是根据一些实施方案的根据频率的反射系数的曲线图，该频率可以由例示性VSWR传感器响应于外部对象的不存在和存在而产生。
图3是根据一些实施方案的例示性VSWR传感器的电路图，该例示性VSWR传感器具有用于使用发射天线执行USR对象检测的定向耦合器。
图4是根据一些实施方案的使用例示性发射天线根据时间复用方案执行长距离对象检测和USR对象检测两者所涉及的例示性操作的流程图。
图5是根据一些实施方案的在USR对象检测期间执行背景噪声消除(例如，使用背景消除的USR索引值)所涉及的例示性操作的流程图。
图6是根据一些实施方案的根据发射天线与外部对象之间的距离的背景消除的USR索引值的曲线图。
图7是根据一些实施方案的生成背景消除的USR索引值所涉及的例示性操作的流程图。
图8是根据一些实施方案的生成使用匹配的负载校准的背景消除的USR索引值所涉及的例示性操作的流程图。
具体实施方式
图1的电子设备10可以是：计算设备，诸如膝上型计算机、台式计算机、包含嵌入式计算机的计算机监视器、平板电脑、蜂窝电话、媒体播放器或者其他手持式或便携式电子设备；较小的设备，诸如腕表设备、挂式设备、耳机或听筒设备、嵌入在眼镜中的设备；或者佩戴在用户头部上的其他装备；或者其他可佩戴式或微型设备、电视机、不包含嵌入式计算机的计算机显示器、游戏设备、导航设备、嵌入式系统(诸如其中具有显示器的电子装备安装在信息亭或汽车中的系统)、连接无线互联网的语音控制的扬声器、家庭娱乐设备、遥控设备、游戏控制器、外围用户输入设备、无线基站或接入点、实现这些设备中的两个或更多个设备的功能的装备；或者其他电子装备。
如图1中的功能框图所示，设备10可包括位于电子设备外壳诸如外壳12上或其内的部件。外壳12(有时可以称为壳体)可由塑料、玻璃、陶瓷、纤维复合材料、金属(例如，不锈钢、铝、金属合金等)、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的部分或全部可由介电或其他低电导率材料(例如，玻璃、陶瓷、塑料、蓝宝石等)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。
设备10可包括控制电路14。控制电路14可包括存储装置，诸如存储电路16。存储电路16可包括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。存储电路16可包括集成在设备10内的存储装置和/或可移动存储介质。
控制电路14可包括处理电路，诸如处理电路18。处理电路18可用于控制设备10的操作。处理电路18可包括一个或多个微处理器、微控制器、数字信号处理器、主机处理器、基带处理器集成电路、专用集成电路、中央处理单元(CPU)等。控制电路14可被配置为使用硬件(例如，专用硬件或电路)、固件和/或软件在设备10中执行操作。用于在设备10中执行操作的软件代码可以存储在存储电路16(例如，存储电路16可以包括存储软件代码的非暂态(有形)计算机可读存储介质)上。该软件代码可有时被称为程序指令、软件、数据、指令、或代码。存储在存储电路16上的软件代码可由处理电路18来执行。
控制电路14可用于运行设备10上的软件，诸如卫星导航应用程序、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。为了支持与外部装备进行交互，控制电路14可用于实现通信协议。可使用控制电路14实现的通信协议包括：互联网协议、无线局域网(WLAN)协议(例如，IEEE802.11协议——有时称为
Figure BDA0003542663800000051
)、用于其他短距离无线通信链路的协议诸如
Figure BDA0003542663800000052
协议或其他无线个人区域网(WPAN)协议、IEEE 802.11ad协议(例如，超宽带协议)、蜂窝电话协议(例如，3G协议、4G(LTE)协议、5G协议等)、天线分集协议、卫星导航系统协议(例如，全球定位系统(GPS)协议、全球导航卫星系统(GLONASS)协议等)、基于天线的空间测距协议(例如，在毫米和厘米波频率下传送的信号的无线电探测与测距(RADAR)协议或其他期望的距离检测协议)或任何其他期望的通信协议。每种通信协议可与对应的无线电接入技术(RAT)相关联，该无线电接入技术指定用于实现该协议的物理连接方法。
设备10可包括输入-输出电路20。输入-输出电路20可包括输入-输出设备22。输入-输出设备22可用于允许将数据供应给设备10并且允许将数据从设备10提供给外部设备。输入-输出设备22可包括用户接口设备、数据端口设备和其他输入-输出部件。例如，输入-输出设备22可包括触摸传感器、显示器(例如，触敏显示器和/或力敏显示器)、发光部件诸如没有触摸传感器能力的显示器、按钮(机械、电容、光学等)、滚轮、触摸板、小键盘、键盘、麦克风、相机、按钮、扬声器、状态指示器、音频插孔和其他音频端口部件、数字数据端口设备、运动传感器(加速度计、陀螺仪和/或检测运动的罗盘)、电容传感器、接近传感器、磁传感器、力传感器(例如，耦接到显示器以检测施加到显示器的压力的力传感器)等。在一些配置中，键盘、耳机、显示器、指向设备诸如触控板、鼠标和操纵杆以及其他输入-输出设备可使用有线或无线连接耦接至设备10(例如，输入-输出设备22中的一些可为经由有线或无线链路耦接至设备10的主处理单元或其他部分的外围设备)。在本文中作为示例描述的一个实施方案中，输入-输出设备22包括一个或多个温度(T)传感器45。温度传感器45可以测量设备10的外部处或外部周围的一个或多个位置处的周围温度/环境温度和/或设备10内(例如，在外壳12内)的一个或多个位置处的内部温度。
输入-输出电路20可以包括无线电路24以支持无线通信和/或基于无线电的空间测距操作。无线电路24可包括两个或更多个天线40。无线电路24还可包括基带处理器电路、收发器电路、放大器电路、滤波器电路、切换电路、模数转换器(ADC)电路、数模转换器(DAC)电路、射频传输线和/或用于使用天线40发射和/或接收射频信号的任何其他电路。
可使用任何期望的天线结构来形成天线40。例如，天线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、隙缝天线结构、平面倒F形天线结构、螺旋形天线结构、单极子天线、偶极子、这些设计的混合等形成。可调节滤波器电路、切换电路、阻抗匹配电路和/或其它天线调谐部件以调节天线40随时间的频率响应和无线性能。
天线40可以包括一个或多个发射(TX)天线，诸如发射天线40TX，和一个或多个接收(RX)天线，诸如接收天线40RX。天线40可以包括在射频信号的发射和/或接收中使用的零个、一个或多于一个附加天线。发射天线40TX可以发射射频信号，诸如射频信号42和/或射频信号38。接收天线40RX可以接收射频信号，诸如射频信号44和/或射频信号38。无线电路24可以使用天线40来发射和/或接收射频信号38以在设备10与外部无线通信装备48(例如，一个或多个其它设备，诸如设备10、无线接入点或基站等)之间传送无线通信数据。无线通信数据可以由无线电路24双向地传送或单向地传送。无线通信数据可例如包括已编码到对应数据包中的数据，诸如与电话呼叫相关联的无线数据、流媒体内容、互联网浏览、与在设备10上运行的软件应用程序相关联的无线数据、电子邮件消息等。
无线电路24可以包括用于使用天线40发射和/或接收无线通信数据的通信电路26(在本文中有时被称为无线通信电路26)。通信电路26可以包括基带电路(例如，一个或多个基带处理器)和一个或多个无线电部件(例如，射频收发器、调制解调器等)，该一个或多个无线电部件用于使用一个或多个天线40(例如，发射天线40TX、接收天线40RX和/或其它天线40)传送射频信号38。
通信电路26可以在无线电频率(在本文中有时被称为通信频带或简称为“带”)的对应频带内发射和/或接收射频信号38。由通信电路26处理的频带可以包括无线局域网(WLAN)频带(例如，
Figure BDA0003542663800000061
(IEEE 802.11)或其他WLAN通信频带)诸如2.4GHz WLAN频带(例如，2400MHz至2480MHz)、5GHz WLAN频带(例如，5180MHz至5825MHz)、
Figure BDA0003542663800000072
6E频带(例如，5925MHz至7125MHz)和/或其他
Figure BDA0003542663800000073
频带(例如，1875MHz至5160MHz)；无线个人区域网(WPAN)频带诸如2.4GHz
Figure BDA0003542663800000071
频带或其他WPAN通信频带；蜂窝电话频带(例如，约600MHz至约5GHz的频带、3G频带、4G LTE频带、低于10GHz的5G新无线电频率范围1(FR1)频带、在20GHz和60GHz之间的5G新无线电频率范围2(FR2)频带等)；10GHz至300GHz之间的其他厘米或毫米波频带；近场通信频带(例如，13.56MHz)；卫星导航频带(例如，1565MHz至1610MHz的GPS频带、全球卫星导航系统(GLONASS)频带、北斗卫星导航系统(BDS)频带等)；在IEEE 802.15.4协议和/或其他超宽带通信协议下工作的超宽带(UWB)频带；在3GPP无线通信标准族下的通信频带；在IEEE 802.XX标准族下的通信频带，和/或任何其他期望的感兴趣的频带。
通信电路26可以使用一个或多个发射路径和/或一个或多个接收路径耦接到天线40。通信电路26使用发射路径来发射射频信号38并且使用接收路径来接收射频信号38。如果需要，通信电路26可以通过诸如发射路径34的发射路径耦接到发射天线40TX。通信电路26可以使用发射路径34来使用发射天线40TX发射射频信号38。发射路径34(在本文中有时被称为发射链34)可以包括一个或多个信号路径(例如，射频传输线)、放大器电路、过滤器电路、切换电路、射频前端电路(例如，射频前端模块上的部件)和/或用于将射频信号从通信电路26发射到发射天线40TX的任何其它期望路径或电路。
除了传送无线通信数据之外，无线电路24还可以使用天线40来执行空间测距操作。无线电路24可以包括用于执行空间测距操作的长距离空间测距电路28。长距离空间测距电路28可以包括混合器电路、放大器电路、发射器电路(例如，信号发生器、合成器等)、接收器电路、过滤器电路、基带电路、ADC电路、DAC电路和/或使用天线40执行空间测距操作中使用的任何其它期望部件。长距离空间测距电路28可以包括例如雷达电路(例如，调频连续波(FMCW)雷达电路、OFDM雷达电路、FSCW雷达电路、相位编码雷达电路、其它类型的雷达电路)。天线40可以包括用于传送用于空间测距的无线通信数据和射频信号的单独天线，或可以包括一个或多个天线40，该天线用于传送无线通信数据并执行空间测距。使用单个天线40传送无线通信数据并执行空间测距可以例如用于通过天线40最小化设备10中占用的空间的量。
在本文中作为示例描述的一个实施方案中，无线电路24可以使用发射天线40TX为通信电路26传送无线通信数据并为长距离空间测距电路28执行空间测距操作。因此，长距离空间测距电路28可以通过发射路径34耦接到发射天线40TX。当执行空间测距操作时，长距离空间测距电路28可以使用发射天线40TX来发射射频信号42。射频信号42可以包括一个或多个信号音、射频能量的连续波、宽带信号、线性调频信号或用于空间测距操作的任何其它期望的发射信号(例如，雷达信号)。与射频信号38不同，射频信号42可以不含无线通信数据(例如，蜂窝通信数据分组、WLAN通信数据分组等)。射频信号42在本文有时也可以被称为空间测距信号42、长距离空间测距信号42或雷达信号42。长距离空间测距电路28可以在对应射频频带(例如，包括大于约10GHz、大于约20GHz、小于10GHz、20-30GHz、大于40GHz等的频率的频带)中的一个或多个载波频率下发射射频信号42。
射频信号42可以从设备10外部的对象(诸如外部对象46)反射离开。外部对象46可以是例如地面、建筑物、建筑物的一部分、墙壁、家具、天花板、人、身体部位、动物、车辆、景观或地理特征、障碍物、外部通信装备(诸如外部无线通信装备48)或设备10外部的任何其他物理对象或实体。接收天线40RX可以接收反射的射频信号44。反射信号44可以是发射的射频信号42的经反射的型式，该发射的射频信号已从外部对象46反射离开并返回设备10。
接收天线40RX可以通过接收路径36(在本文中有时被称为接收链36)耦接到长距离空间测距电路28。长距离空间测距电路28可以经由接收路径36从接收天线40RX接收反射信号44。接收路径36可以包括一个或多个信号路径(例如，射频传输线)、放大器电路(例如，低噪声放大器(LNA)电路)、过滤器电路、切换电路、射频前端电路(例如，射频前端模块上的部件)和/或用于将射频信号从接收天线40RX传送到长距离空间测距电路28的任何其它期望的路径或电路。
控制电路14可以处理发射的射频信号42和接收的反射信号44以检测或估计设备10与外部对象46之间的距离R。如果需要，控制电路14还可以处理发射信号和接收信号以识别外部对象46的两维或三维空间位置(方位)、外部对象46的速度和/或反射信号44的到达角。如果需要，诸如环回路径50的环回路径可以耦接在发射路径34与接收路径36之间。环回路径50可以用于将发射路径34上的发射信号传送到长距离空间测距电路28中的接收器电路。例如，在长距离空间测距电路28使用FMCW方案执行空间测距的实施方案中，环回路径50可以是将发射路径34上的线性调频信号传送到长距离空间测距电路28中的解线性调频混合器的解线性调频路径。在这些实施方案中，可以检测和处理连续波发射信号中的多普勒漂移以识别外部对象42的速度，并且可以检测和处理射频信号42与反射信号44之间的时间相关频率差以识别距离R和/或外部对象46的位置。例如，使用连续波信号来估计距离R可以允许控制电路14可靠地区分外部对象46与其他背景或移动较慢的对象。此示例仅仅是例示性的，并且通常，长距离空间测距电路28可以实施任何期望的雷达或长距离空间测距方案。
发射路径34和接收路径36中的射频传输线可以包括同轴电缆、微带传输线、带状线传输线、边缘耦接的微带传输线、边缘耦接的带状线传输线、由这些类型的传输线的组合形成的传输线等。如果需要，设备中的传输线可以集成到刚性和/或柔性印刷电路板中。如果需要，可在发射路径34与接收路径36之间共享一个或多个射频线。无线电路24的部件可以形成在一个或多个公共衬底或模块上(例如，刚性印刷电路板、柔性印刷电路板、集成电路、芯片、封装、片上系统等)。
图1的示例仅为例示性的。虽然为了清楚起见，在图1的示例中，控制电路14被示出为与无线电路24分开，但是无线电路24可包括处理电路和/或存储电路，该处理电路形成处理电路18的一部分，该存储电路形成控制电路14的存储电路16的一部分(例如，控制电路14的各部分可在无线电路24上实现)。例如，无线电路24中的基带电路中的一些或全部可以形成控制电路14的一部分。另外，无线电路24可以包括任何期望数量的天线40。天线40可以包括多于一个发射天线40TX、多于一个接收天线40RX和零个、一个或多于一个其它天线40。每个天线40可以通过专用发射和/或接收路径或在天线之间共享的一个或多个发射和/或接收路径耦接到通信电路26和/或长距离空间测距电路28。
长距离空间测距电路28不需要耦接到无线电路24中的所有天线40。相似地，通信电路26不需要耦接到无线电路24中的所有天线40(例如，一些天线40可以用于仅执行空间测距操作而不传送无线通信数据或仅传送无线通信数据而不执行空间测距)。仅用于接收信号的天线40可以使用一个或多个接收路径(例如，接收路径36)耦接到通信电路26和/或长距离空间测距电路28。仅用于发射信号的天线40可以使用一个或多个发射路径(例如，发射路径34)耦接到通信电路26和/或长距离空间测距电路28。一个或多个天线40可用于发射和接收信号。在这些场景下，天线可以使用发射路径和接收路径两者耦接到通信电路26和/或长距离空间测距电路28，并且如果需要，可以在发射路径与接收路径两者之间共享一个或多个部件或信号路径(例如，射频传输线)。虽然为了简单起见，本文所述为发射天线，但是如果需要，发射天线40TX也可以用于为通信电路26接收射频信号(例如，附加的接收路径(未示出)可以将发射天线40TX耦接到通信电路26)。相似地，如果需要，接收天线40RX也可以用于射频信号的发射。虽然接收天线40RX仅被示出为向长距离空间测距电路28提供反射信号44，但是接收天线40RX还可以向通信电路26提供接收的射频信号38(例如，接收路径36也可以将接收天线40RX耦接到通信电路26)。
当外部对象46在距设备10相对远的距离处时，长距离空间测距电路28可用于准确地识别距离R。然而，在实施过程中，长距离空间测距电路28在小于距设备10的阈值距离RTH(例如，大约1cm至2cm)的距离处呈现对附近外部对象的盲点。当外部对象46位于该盲点内时(例如，在距发射天线40TX的阈值距离RTH内)，长距离空间测距电路28可能无法以令人满意的准确度识别外部对象46的存在、位置和/或速度。在发射天线40TX的阈值距离RTH内的外部对象46可以暴露于相对较高量的射频能量(例如，来自由发射天线40TX发射的射频信号38和/或42)。在外部对象46是身体部位或人的场景下，如果没有考虑，则该发射的射频能量可以使无线电路24超出对比吸收率(SAR)的监管限制或其它限制(例如，当发射信号处于低于6GHz的频率时)和/或最大允许暴露(MPE)(例如，当发射信号处于高于6GHz的频率时)。为了检测在距发射天线40TX的阈值距离RTH内的外部对象46的存在，无线电路24可以包括超短距离(USR)对象检测器，诸如USR检测器30。USR检测器30可以用于在超短距离(例如，在距发射天线40TX的阈值距离RTH内的距离处)检测外部对象46。换句话讲，USR检测器30可以在长距离空间测距电路28的盲点内执行外部对象检测。
USR检测器30可以包括电压驻波比率(VSWR)传感器，诸如VSWR传感器32。VSWR传感器32可以插置在发射路径34上。VSWR传感器32可以使用发射天线40TX采集VSWR值。VSWR值可以包括复杂散射参数值(S-参数值)，诸如反射系数值(例如，S11值)。S11值的量值(例如，|S11|值)可以指示沿发射路径34在反方向上反射的发射射频能量的量(例如，响应于发射天线40TX处或附近的外部对象46的存在)。由VSWR传感器32采集的VSWR值可能对外部对象46位于大于距发射天线40TX的阈值距离RTH的距离处的情况不敏感。然而，由VSWR传感器32采集的VSWR值可以允许控制电路14识别外部对象46何时位于距发射天线40TX的阈值距离RTH内(例如，在长距离空间测距电路28的盲点内)。
以这种方式，USR检测器30和长距离空间测距电路28可以识别外部对象46的存在和任选地到外部对象46的距离R，而不管外部对象46是否已经随时间推移移动到相对靠近或相对远离设备10的位置。此外，USR检测器30可以识别长距离空间测距电路28的盲点内的外部对象46的存在，使得可以采取合适的动作以确保无线电路24继续满足任何适用的SAR和/或MPE规定。通过使用同一发射天线40TX来发射射频信号38/42并测量VSWR，VSWR测量值将与由外部对象46从发射的射频信号38/42吸收的射频能量的量非常紧密地相关，从而提供USR检测器30的使用中的高可信度来满足任何适用的SAR和/或MPE规定(例如，比与发射天线或发射链分开的接近传感器用于识别在距设备10的阈值距离RTH内的外部对象的存在的场景更高的可信度)。
图2是示出由VSWR传感器32进行的VSWR测量值如何由于与发射天线40TX相邻的外部对象46的存在而变化的曲线图。曲线60绘制了不存在阈值距离RTH内的外部对象46时根据频率的反射S-参数S11的量值(即，|S11|)。如曲线60所示，不存在外部对象46时，|S11|在感兴趣的频带B(例如，用于传送图1的射频信号38或42的频带)上可以具有相对高的值。
曲线62绘制了当外部对象46处于距发射天线40TX的阈值距离RTH内时根据频率的|S11|。如曲线62所示，由于外部对象46的存在，|S11|在频带B上可以具有相对低的值。一般来讲，一旦外部对象46处于阈值距离RTH内，随着对象接近发射天线40TX，|S11|将继续减小，如箭头64所示。控制电路14可以使用VSWR传感器32采集VSWR值(例如，诸如曲线60和62所示的那些的|S11|值)，并且可以处理采集的VSWR值以识别外部对象46何时处于阈值距离RTH内(例如，通过将采集的|S11|值与一个或多个阈值电平进行比较)。超过阈值距离RTH，则响应于发射天线40TX与外部对象46之间的距离的变化，|S11|将没有变化或呈现可忽略的变化。在这些相对远的距离，长距离空间测距电路28(图1)可用于检测外部对象46的存在、位置(例如，距离R)和/或速度。
图3是示出VSWR传感器32可能如何设置在发射路径34上的电路图。如图3所示，发射路径34可以包括功率放大器(PA)，诸如PA 96。PA 96的输入可以耦接到图1的长距离空间测距电路28和/或通信电路26。PA 96的输出可以经由诸如天线开关94的开关耦接到发射天线40TX。PA 96的输出还可以经由诸如匹配负载开关90的开关耦接到匹配负载88。匹配负载88可以串联耦接在匹配负载开关90与接地82之间。
在图3的示例中，VSWR传感器32是定向开关耦合器。这仅仅是例示性的，并且一般来讲，可以使用任何期望的VSWR传感器架构来实施VSWR传感器32。如图3所示，VSWR传感器32可以包括定向耦合器72，该定向耦合器插置在PA 96与发射天线40TX之间的发射路径34上(例如，沿着耦接在PA 96的输出与发射天线40TX之间的发射路径34中的射频传输线)。定向耦合器72可以具有耦接到PA 96的输出的第一端口(P1)和可通信地耦接到发射天线40TX的第二端口(P2)。定向耦合器72可具有耦接到第一终端的第三端口(P3)，该第一终端包括串联耦接在终端开关78与接地82之间的电阻器84。定向耦合器72还可具有耦接到第二终端的第四端口(P4)，该第二终端包括串联耦接在终端开关80与接地82之间的电阻器86。VSWR传感器32可以具有耦接在端口P3与相位和振幅(量值)检测器70之间的正向(FW)开关74。VSWR传感器32还可以具有耦接在端口P4与相位和振幅检测器70之间的反向(RW)开关76。相位和振幅检测器70可以具有耦接到USR检测器30或控制电路14(图1)中的其它部件的控制路径98。
当采集VSWR测量值(例如，诸如S11值的S-参数值)，PA 96可以输出发射信号sigtx(例如，当天线开关94闭合时)。发射信号sigtx可以是由长距离空间测距电路28发射的雷达发射信号(例如，图1的射频信号42)、由通信电路26发射的无线通信数据发射信号(例如，图1的射频信号38)或在VSWR测量中使用的专用测试信号(例如，由信号发生器、本机振荡器和/或图1的USR检测器30中的其它信号生成电路发射的一个或多个音调)。
在采集VSWR测量值中，VSWR传感器32可以使用发射信号sigtx执行正向路径测量和反向路径测量。当执行正向路径测量时，FW开关74闭合、RW开关76打开、开关80闭合、并且开关78打开，使得发射信号sigtx通过定向耦合器72与发射路径34断开耦接并且通过FW开关74引导至相位和振幅导向器70。相位和振幅检测器70可以测量和存储发射信号sigtx的振幅(量值)和/或相位以用于进一步处理(例如，作为正向信号相位和量值测量)。
发射信号sigtx中的至少一些发射信号将反射离开发射天线40TX(例如，由于受到来自发射天线40TX处或靠近发射天线40TX的任何外部对象的阻抗加载，发射路径74与发射天线40TX之间的阻抗不连续性)，并且作为反射发射信号sigtx’返回PA 96。当执行反向路径测量时，FW开关74打开、RW开关76闭合、开关80打开、并且开关78闭合，使得反射发射信号sigtx’通过定向耦合器72与发射路径34断开耦接，并且通过RW开关76引导至相位和振幅导向器70。相位和振幅检测器70可以测量和存储反射发射信号sigtx’的振幅(量值)和/或相位以用于进一步处理(例如，作为反向信号相位和量值测量)。控制电路14可以处理存储的正向和反向相位和量值测量值以识别复杂散射参数值，诸如S11值。S11值的特征在于标量量值|S11|和对应地相位。以这种方式，VSWR传感器32可以测量VSWR值(例如，S11值)，其可以用于确定外部对象46何时位于小于或等于阈值距离RTH的距离R。当外部对象46位于超过距发射天线40TX的阈值距离RTH的距离R时，长距离空间测距电路28(图1)还可以使用发射天线40TX识别距离R。
图4是例示性操作的流程图，该例示性操作可以涉及使用长距离空间测距电路28(图1)执行长距离(远场)空间测距操作以及使用VSWR传感器32根据时间复用方案执行USR检测操作。该时间复用方案涉及周期性地切换使用发射天线40TX随时间推移执行长距离或USR检测，以确保即使外部对象46随时间推移而移动进入或超出阈值距离RTH也可以检测到外部对象46。
在操作100，无线电路24可以使用VSWR传感器32执行USR对象检测达第一时间段。USR对象检测可以涉及响应于通过发射路径34发射的发射信号sigtx来测量S11值。控制电路14可以将S11值的量值(即，|S11|值)与一个或多个阈值比较，该一个或多个阈值与在发射天线40TX的阈值距离RTH内的外部对象的存在相关联。如果在阈值距离RTH内检测到对象(例如，如果|S11|值低于阈值)，处理可以经由路径102进行到操作104。
在操作104，控制电路14可以基于检测到的(已识别的)阈值距离RTH内的外部对象46的存在来采取合适的动作。例如，控制电路14可以降低后续发射信号sigtx的发射功率电平、可以降低后续发射信号sigtx的最大允许发射功率电平、可以将不同的天线切换为用于发射信号sigtx的发射等。这可以帮助确保无线电路24在阈值距离RTH内的外部对象46的存在下继续满足任何适用的SAR/MPE规定。处理可以经由路径106循环回到操作100以继续监测在阈值距离RTH内的外部对象46的存在。
如果在阈值距离RTH内未检测到对象(例如，如果|S11|值中的一个或多个值超过阈值)，处理可以经由路径108进行到操作110。在操作110，长距离空间测距电路28可以使用发射天线40TX执行测距操作以检测超过距发射天线40TX的阈值距离RTH的外部对象46的存在、位置和/或速度。长距离空间测距电路28可以在第二时间段内执行这些操作。例如，这可以涉及使用发射天线40TX发射射频信号42和使用接收天线40RX接收反射信号44(图1)。
在操作112，控制电路14可以存储外部对象46的位置(例如，距离R)和/或对象46的速度以用于后续处理。例如，在设备10上运行的一个或多个软件应用程序可以使用所识别的位置/速度来执行软件任务。如果需要，控制电路14可以提高发射功率电平或后续发射信号sigtx的最大允许发射功率电平。处理可以随后经由路径114循环回到操作100，并且无线电路24可以继续在USR检测与长距离空间测距之间交替，以随时间推移识别外部对象46的存在、位置和/或速度，即使外部对象移动进入或超过阈值距离RTH。
为了使使用VSWR传感器32执行的USR操作的可靠性和准确性最大化，VSWR传感器32可以使用背景消除方案执行USR对象检测。图5是使用无线电路24执行长距离空间测距操作和使用背景消除方案执行USR对象检测所涉及的例示性操作的流程图。
为了执行背景消除，VSWR传感器32需要在不存在阈值距离RTH内的外部对象时在发射天线40TX处表征背景VSWR。在操作120，无线电路24可以采集与发射天线40TX和/或接收天线40RX的射频性能相关联的无线性能度量数据。例如，无线性能度量数据可以包括信噪比(SNR)数据、接收信号强度指示(RSSI)数据或在图1的射频信号38的发射、射频信号42的发射、射频信号38的接收和/或反射信号44的接收期间采集的任何其它期望的性能度量数据。控制电路14可以将采集的无线性能度量数据与预定范围的无线性能度量值进行比较，该预定范围的无线性能度量值与不存在阈值距离RTH内的外部对象的情况下令人满意的射频性能和/或无线设备24的操作(例如，预定范围的令人满意的RSSI值、SNR值等)相关联。预定范围的无线性能度量值可以通过阈值上限或值和/或阈值下限或值来表征。
无线性能度量数据可以用作外部对象46是否在阈值距离RTH内的粗略指示符。例如，如果外部对象46在距离RTH内，外部对象46可以部分地阻挡或覆盖一个或多个天线40(由此防止天线正确接收射频信号)、可以不期望地加载或去谐设备10中的一个或多个天线40等。当采集的无线性能度量数据落在预定范围之外时，这可以指示阈值距离RTH内的外部对象46的潜在存在。然而，当采集的无线性能度量数据落入预定范围之内时，这可以指示在阈值距离RTH内非常不太可能存在外部对象(例如，因为在不存在阈值距离RTH内的外部对象时无线电路24正在可以预知地标称地执行)。如果采集的无线性能度量数据落入预定范围之内(由此指示在阈值距离RTH内没有外部对象)，VSWR传感器32可以能够采集背景VSWR测量值以执行背景消除。由此，处理可以经由路径122进行到操作124。
在操作124，VSWR传感器32可以使用提供给发射天线40TX的发射信号sigtx来采集背景VSWR值(测量值)VSWR_BG(图3)。背景VSWR值VSWR_BG可以包括例如背景S11值。当采集了背景VSWR测量值VSWR_BG时，温度传感器45(图1)还可以采集对应于在设备10处、周围和/或内的温度的温度测量值Tn。一般来讲，VSWR测量值能够对温度敏感。例如，可以在不同温度下在同一天线负载条件下获得不同的VSWR测量值。通过采集温度测量值Tn，控制电路14可以识别背景VSWR值VSWR_BG对应于特定温度(例如，以确保准确的VSWR测量值用于执行USR检测，即使温度随时间变化)。
在操作126，控制电路124可以将背景VSWR值VSWR_BG和对应的温度Tn(VSWR_BG(Tn))存储在VSWR数据表中以用于稍后处理(例如，控制电路14可将背景VSWR_BG值与VSWR数据表中的对应温度Tn相关联，因此控制电路仍然知道背景VSWR值在哪个温度下被采集)。控制电路14可将VSWR数据表存储在存储器(例如，图1的存储电路16)中和/或使用任何期望的数据结构。
在可选操作128，控制电路14可以更新所存储的VSWR数据表。例如，控制电路14可以移除VSWR数据表中的异常背景VSWR值VSWR_BG(例如，与VSWR数据表中的其它VSWR_BG值过量地不同的VSWR_BG值)。这可以帮助确保VSWR数据表中的背景VSWR值随时间保持用于VSWR传感器32的背景VSWR测量值的准确表示。如果需要，控制电路14可以平均化存储在VSWR数据表中的背景VSWR值VSWR_BG中的两个或更多个(例如，使得在后续处理期间使用平均背景VSWR值，而不是单独背景VSWR测量值)。可以对VSWR数据表执行任何其它期望数据过滤操作。
如果需要，控制电路14可以执行情况检测算法以检测设备10上是否存在可移除设备情况(例如，通过当不存在出厂校准期间或其它时间确定的可移除设备情况时将VSWR数据表中的采集的背景VSWR值与用于设备10的预期背景VSWR值进行比较)。控制电路14可以更新VSWR数据表，使得每个存储的背景VSWR值VSWR_BG与情况状态标识符相关联，该情况状态标识符标识了设备10上是否存在可移除设备情况和/或当采集了该背景VSWR值时存在什么类型的可移除设备情况。将情况状态标识符与存储的背景VSWR值相关联可以允许控制电路14确保进行准确的VSWR测量来执行USR检测，即使设备具有可以加载发射天线40TX的阻抗的可移除情况，并且即使用户随时间移除、添加或改变设备情况。
处理可随后经由路径130循环回到操作120。无线电路24可以仅执行操作124-128的一次迭代，或者可以响应于应用程序调用或到设备10的用户输入(例如，指示无线电路24更新或刷新其背景VSWR测量值)和/或响应于任何期望的触发条件来继续周期性地(例如，根据固定计划表)采集背景VSWR值VSWR_BG(例如，添加到和/或更新VSWR数据表)预定迭代次数。如果需要，长距离空间测距电路28可以使用发射天线40TX同时执行长距离空间测距操作，并且/或者通信电路26可以在操作120-128期间使用发射天线40TX同时执行无线通信。当在操作120处采集的无线性能度量数据落在预定范围之外时，这可以指示阈值距离RTH内的潜在外部对象的存在并且处理可以经由路径132进行到操作134。
在操作134，VSWR传感器32可以使用提供给发射天线40TX的发射信号sigtx来采集实时(RT)VSWR值(测量值)VSWR_RT(图3)。实时VSWR测量值VSWR_RT可以包括例如实时S11值。当采集了背景VSWR测量值VSWR_RT时，温度传感器45(图1)还可以采集对应于在设备10处、周围和/或内的温度的实时温度测量值Tn’。
在操作136，控制电路14可以通过从实时VSWR值VSWR_RT减去采集的背景VSWR值VSWR_BG来生成(计算、估算、确定、识别、定义等)USR索引值USR_INDEX(在本文中有时被称为背景消除的反射系数索引值USR_INDEX)。USR索引值USR_INDEX在本文中有时也可以被称为差值USR_INDEX。如果需要，采集的背景VSWR值VSWR_BG可以是温度传感器45在操作124的迭代期间测量温度Tn’时采集的背景VSWR值VSWR_BG。控制电路14可以例如从存储的VSWR数据表识别背景VSWR值VSWR_BG，其与VSWR数据表中所测量的温度Tn＝Tn’相关联。如果数据表中没有与测量的温度Tn’相关联的背景VSWR值VSWR_BG，则控制电路可以使用在最接近测量的温度Tn’的温度Tn处测量的背景VSWR值，可以内插多个背景VSWR值以估计在测量的温度Tn’处的背景VSWR值VSWR_BG从而用于从实时VSWR值VSWR_RT中减去，等等。在执行情况检测算法的实施方案中，控制电路14可以(例如，基于VSWR数据表中的情况状态标识)从实时VSWR值VSWR_RT中减去对应于设备10的当前情况状态(和温度Tn’)的背景VSWR_BG值。
在操作138，控制电路14可以将USR索引值USR_INDEX与一个或多个预定USR索引阈值TH进行比较。USR索引阈值TH可以对应于与在距发射天线40TX的阈值距离RTH处的外部对象的存在相关联的VSWR测量值(例如，|S11|值)。如果使用单个USR索引阈值TH，则该比较可以允许控制电路14识别阈值距离RTH内的外部对象46的存在。如果使用多个索引阈值TH，则该比较还可以允许控制电路14估计到阈值距离RTH内的外部对象46的距离R。如果USR索引值USR_INDEX超过USR索引阈值TH，这可以指示阈值距离RTH内的外部对象46的存在，并且处理可以经由路径140进行到操作142。
在操作142，控制电路14可以识别外部对象46在设备10(发射天线40TX)的阈值距离RTH内。如果使用多个索引阈值TH，则控制电路14可以进一步估计到阈值距离RTH内的外部对象46的距离R(例如，其中每个索引阈值TH对应于阈值距离RTH内的不同的距离)。
在操作144，控制电路14可以基于所识别的(检测到的)阈值距离RTH内的外部对象46的存在来采取进一步动作。例如，控制电路14可以使用所识别的外部对象46的存在作为在设备10上运行的一个或多个软件应用程序(例如，基于外部对象46是否在阈值距离RTH内来执行操作的软件应用程序)的输入。控制电路14可以控制无线电路24降低发射功率电平或用于使用发射天线40TX发射后续射频信号(例如，图1的射频信号38或42)的最大发射功率电平。如果需要，控制电路14可以控制无线电路24切换不使用发射天线40TX，以有利于设备10中的不同天线。降低发射功率电平、限制最大发射功率电平或切换不使用发射天线40TX可以防止发射天线40TX将过量的射频能量发射到附近的外部对象46中，从而允许设备10继续满足任何适用的SAR/MPE规定。处理可以随后经由路径130循环回到操作120，并且无线电路24可以继续监测发射天线40TX附近的外部对象46的存在(例如，直到外部对象46移动超过阈值距离RTH，此时，长距离空间测距电路28将能够恢复对外部对象46的检测)。
当USR索引值USR_INDEX小于或等于操作138中的比较期间的阈值TH时，这可以指示阈值距离RTH内不存在外部对象46，并且处理可以经由路径146进行到操作148。在操作148，控制电路14可以识别阈值距离RTH内不存在对象。长距离空间测距电路28然后可以使用发射天线40TX来检测/跟踪超过阈值距离RTH的外部对象46的位置。如果需要，控制电路14可以提高发射功率电平或发射天线40TX的最大发射功率电平。可以响应于不存在阈值距离RTH内的外部对象46来执行任何其它期望处理操作。处理可随后经由路径130循环回到操作120。
图6是根据外部对象46与发射天线40TX之间的距离R的USR索引值USR_INDEX(以V为单位)的曲线图。因为USR索引值USR_INDEX是使用从实时VSWR测量值中减去背景VSWR测量值(使用VSWR传感器32进行)而生成的，所以USR索引值USR_INDEX是背景消除的值。如图6的曲线150所示，在相对远的距离R处，USR索引值USR_INDEX不受距离R变化的扰动。然而，USR索引值USR_INDEX将随着外部对象46接近阈值距离RTH(例如，在发射天线40TX的1cm至2cm内)而增加。当外部对象46位于距发射天线40TX的阈值距离RTH处时，索引阈值TH可以对应于USR索引值USR_INDEX。因此，当USR索引值USR_INDEX超过索引阈值TH(例如，在图5的操作138期间)时，控制电路14可以确定外部对象46在发射天线40TX的阈值距离RTH内。图6的示例仅仅是例示性的，并且一般来讲，曲线150可以具有其它形状。可以使用多索引阈值TH(例如，以提供阈值距离RTH内的距离R的估计)。
如果需要，可以在采集VSWR测量值的同时执行附加校准操作，以增加USR检测的稳健性。图7是可以由控制电路14在使用这些附加校准操作采集VSWR测量值时执行的例示性操作的流程图。例如，图7的操作160至操作166可以在图5的操作124期间执行，图7的操作168至操作172可以在图5的操作134期间执行，并且操作174可以在图5的操作136期间执行。
在操作160处，PA 96(图3)可以开始发射发射信号sigtx。发射信号sigtx可以是专用测试信号(例如，单个音调、多个音调或由与图1的通信电路26和长距离空间测距电路28分开的信号发生器产生的其它发射信号)、可以是由通信电路26生成的通信发射信号(例如，射频信号38)、或者可以是由长距离空间测距电路28生成的发射信号(例如，射频信号42)。
在操作162，控制电路14可以使用VSWR传感器32(例如，相位和振幅检测器70或其它信号测量电路)来测量反向背景同相正交相位(IQ)信号SBG_RW。在此测量期间，图3的天线开关94闭合、FW开关74打开、RW开关76闭合、开关80打开、并且开关78闭合。
在操作164，控制电路14可以使用VSWR传感器32来测量正向背景IQ信号SBG_FW。在此测量期间，天线开关94闭合、FW开关74闭合、RW开关76打开、开关80闭合、并且开关78打开。
在操作166，控制电路14可以通过使用VSWR传感器32来测量正向打开开关背景IQ信号SBG_OPEN，从而执行附加校准步骤。在此测量期间，FW开关74和RW开关76都打开。
在操作168，控制电路14可以使用VSWR传感器32来测量反向实时同相正交相位(IQ)信号SRT_RW。在此测量期间，天线开关94闭合、FW开关74打开、RW开关76闭合、开关80打开、并且开关78闭合。
在操作170，控制电路14可以使用VSWR传感器32来测量正向实时同相正交相位(IQ)信号SRT_FW。在此测量期间，天线开关94闭合、FW开关74闭合、RW开关76打开、开关80闭合、并且开关78打开。
在操作172，控制电路14可以通过使用VSWR传感器32来测量正向打开开关实时IQ信号SRT_OPEN，从而执行附加校准步骤。在此测量期间，FW开关74和RW开关76都打开。
在操作174，控制电路14可根据公式USR_INDEX＝[(SRT_RW-SRT_OPEN)/(SRT_FW-SRT_OPEN)]–[(SBG_RW–SBG_OPEN)/(SBG_FW–SBG_OPEN)]生成USR索引值USR_INDEX(例如，当在图5的操作136中执行减法时)。IQ信号SRT_FW、SBG_FW、SRT_RW、SBG_FW、SRT_OPEN和SBG_OPEN可以是复杂的值，而USR索引值USR_INDEX是实值标量。以这种方式计算USR_INDEX可以为设备10提供相对稳健的USR对象检测。图7的示例仅为例示性的。如果需要，无线电路24可以使用图3的匹配负载88进一步校准USR索引值USR_INDEX。
图8是可以由控制电路14在采集使用匹配负载88校准的VSWR测量值时执行的例示性操作的流程图。例如，图8的操作180-188可以在图5的操作124期间执行，图8的操作190-196可以在图5的操作134期间执行，并且操作198可以在图5的操作136期间执行。
在操作182，控制电路14可以使用VSWR传感器32来测量反向背景IQ信号SBG_RW。在此测量期间，图3的天线开关94闭合、匹配负载开关90打开、FW开关74打开、RW开关76闭合、开关80打开、并且开关78闭合。
在操作184，控制电路14可以使用VSWR传感器32来测量正向背景IQ信号SBG_FW。在此测量期间，天线开关94闭合、匹配负载开关90打开、FW开关74闭合、RW开关76打开、开关80闭合、并且开关78打开。
在操作186，控制电路14可以使用VSWR传感器32来测量正向打开开关背景IQ信号SBG_OPEN。在此测量期间，FW开关74和RW开关76都打开。
在操作188，控制电路14可以通过使用VSWR传感器32来测量反向背景匹配负载IQ信号SBG_MATCH，从而执行附加校准步骤。在此测量期间，天线开关94打开、匹配负载开关90闭合、FW开关74打开、RW开关76闭合、开关80打开、并且开关78闭合。
在操作190，控制电路14可以使用VSWR传感器32来测量反向实时IQ信号SRT_RW。在此测量期间，天线开关94闭合、匹配负载开关90打开、FW开关74打开、RW开关76闭合、开关80打开、并且开关78闭合。
在操作192，控制电路14可以使用VSWR传感器32来测量正向实时IQ信号SRT_FW。在此测量期间，天线开关94闭合、匹配负载开关90打开、FW开关74闭合、RW开关76打开、开关80闭合、并且开关78打开。
在操作194，控制电路14可以使用VSWR传感器32来测量正向打开开关实时IQ信号SRT_OPEN。在此测量期间，FW开关74和RW开关76都打开。
在操作196，控制电路14可以通过使用VSWR传感器32来测量反向实时匹配负载IQ信号SBG_MATCH，从而执行附加校准步骤。在此测量期间，天线开关94打开、匹配负载开关90闭合、FW开关74打开、RW开关76闭合、开关80打开、并且开关78闭合。
在操作198，控制电路14可根据公式USR_INDEX＝[(SRT_RW-SRT_MATCH)/(SRT_FW-SRT_OPEN)]–[(SBG_RW–SBG_MATCH)/(SBG_FW–SBG_OPEN)]生成USR索引值USR_INDEX。以这种方式计算USR_INDEX可以为设备10提供相对稳健的USR对象检测。图7和图8的示例仅为例示性的。虽然在图7和图8中描述了在USR检测的上下文中的校准操作，但是这些校准操作可以用于校准基于任何定向耦合器的VSWR传感器，以用于执行任何期望的VSWR测量。
图3的开关78、80、74、76、90和94可以使用任何期望的切换架构来实施。当本文提到“打开”时，每个开关78、80、74、76、90和94可通过开关形成非常高的阻抗或非常低的跨导gm(例如，超过阈值阻抗值的阻抗或小于阈值跨导值的跨导)。当本文提到“闭合”时，每个开关78、80、74、76、90和94可通过开关形成非常低的阻抗或非常高的跨导gm(例如，超过阈值阻抗值的阻抗或小于阈值跨导值的跨导)。例如，开关，诸如开关78、80、74、76、90和94，可各自使用具有源极端子、漏极端子和栅极端子的晶体管形成。通过使提供给栅极端子的栅极电压生效以在其源极与漏极端子之间提供电连接，可闭合或“接通”每个开关。类似地，通过使栅极电压失效以在其源极和漏极端子之间提供电隔离，可打开或“关断”每个开关。
以上结合图1至图8描述的方法和操作可由设备10的部件使用软件、固件和/或硬件(例如，专用电路或硬件)来执行。用于执行这些操作的软件代码可存储在非暂态计算机可读存储介质(例如，有形计算机可读存储介质)上，该非暂态计算机可读存储介质存储在设备10的部件中的一个或多个部件上(例如，图1的存储电路16)。该软件代码有时可被称为软件、数据、指令、程序指令或代码。非暂态计算机可读存储介质可包括驱动器、非易失性存储器诸如非易失性随机存取存储器(NVRAM)、可移动闪存驱动器或其他可移动介质、其他类型的随机存取存储器等。存储在非暂态计算机可读存储介质上的软件可由设备10的部件中的一个或多个部件上的处理电路(例如，图1的处理电路18等)来执行。处理电路可包括微处理器、中央处理单元(CPU)、具有处理电路的专用集成电路或其他处理电路。图1和图3的部件可以使用硬件(例如，电路组件、数字逻辑门等)和/或使用适用的软件来实现。
根据一个实施方案，提供了一种电子设备，该电子设备包括发射天线、接收天线、可通信地耦接到发射天线的电压驻波比率(VSWR)传感器、和一个或多个处理器，该一个或多个处理器被配置为使用发射天线和接收天线对位于大于距发射天线的阈值距离处的外部对象执行空间测距操作，并且使用VSWR传感器来检测位于距发射天线的阈值距离内的外部对象。
根据另一个实施方案，该电子设备包括雷达电路，该雷达电路通过发射路径可通信地耦接到发射天线并且通过接收路径可通信地耦接到所述接收天线，该VSWR传感器设置在雷达电路与发射天线之间的发射路径上。
根据另一个实施方案，该雷达电路被配置为使用发射天线发射雷达信号并且使用接收天线接收雷达信号的经反射型式，该一个或多个处理器被配置为通过处理使用发射天线发射的雷达信号和使用接收天线接收的雷达信号的经反射的型式来执行空间测距操作。
根据另一个实施方案，该电子设备包括通过发射路径可通信地耦接到发射天线的无线通信收发器，该无线通信收发器被配置为使用发射天线发射无线通信数据。
根据另一个实施方案，该一个或多个处理器被配置为使用VSWR传感器，通过使用射频发射信号测量VSWR值来检测处于距发射天线的阈值距离内的外部对象，该射频发射信号包括由无线通信收发器发射的无线通信数据。
根据另一个实施方案，该电子设备包括与无线通信收发器分开并且与雷达电路分开的信号发生器，该信号发生器被配置为生成射频测试信号，并且该一个或多个处理器被配置为使用VSWR传感器，通过使用由信号发生器发射的射频测试信号测量VSWR值来检测处于距发射天线的阈值距离内的外部对象。
根据另一个实施方案，该一个或多个处理器被配置为使用VSWR传感器，通过使用由雷达电路发射的雷达信号测量VSWR值来检测处于距发射天线的阈值距离内的外部对象。
根据另一个实施方案，该一个或多个处理器被配置为通过以下方式使用VSWR传感器检测外部对象：使用VSWR传感器测量背景VSWR值，使用VSWR传感器测量实时VSWR值，和当实时VSWR值与背景VSWR值之间的差值超过阈值时，识别外部对象存在于距发射天线的阈值距离内。
根据另一个实施方案，该一个或多个处理器被配置为响应于识别外部对象存在于距发射天线的阈值距离内而降低发射天线的发射功率电平。
根据另一个实施方案，该一个或多个处理器被配置为采集无线性能度量数据，当采集的无线性能度量数据处于无线性能度量值的预定范围之内时，使用VSWR传感器测量背景VSWR值，和当采集的无线性能度量数据超出无线性能度量值的预定范围时，使用VSWR传感器测量实时VSWR值。
根据另一个实施方案，该无线性能度量数据包括响应于由接收天线接收到的射频信号而采集的信噪比(SNR)数据或接收信号强度指示(RSSI)数据。
根据另一个实施方案，该电子设备包括温度传感器，该温度传感器被配置为当VSWR传感器测量实时VSWR值时测量温度值，该一个或多个处理器被配置为将存储的背景VSWR值识别为背景VSWR值，并且其中存储的背景VSWR值对应于由温度传感器测量的温度值。
根据一个实施方案，提供了一种电子设备，该电子设备包括：被配置为发射射频信号的天线，可通信地耦接到该天线的射频传输线，沿该射频传输线设置的电压驻波比率(VSWR)传感器，和一个或多个处理器，该一个或多个处理器被配置为采集与电子设备对射频信号的接收相关联的无线性能度量数据，当采集的无线性能度量数据超过无线性能度量阈值时，使用VSWR传感器测量第一VSWR值，当采集的无线性能度量数据小于所述无线性能度量阈值时，使用VSWR传感器测量第二VSWR值，以及当第二VSWR值与第一VSWR值之间的差值超过阈值时，降低由天线发射的射频信号的最大发射功率电平。
根据另一个实施方案，该VSWR传感器包括设置在射频传输线上的定向耦合器、耦接到该定向耦合器的正向开关、耦接到该定向耦合器的反向开关和耦接在正向开关、反向开关和一个或多个处理器之间的相位和振幅检测器；该第一VSWR值包括反向背景同相正交相位(IQ)信号SBG_RW，该第一VSWR值包括正向背景IQ信号SBG_FW，该第一VSWR值包括打开开关背景IQ信号SBG_OPEN，该第二VSWR值包括反向实时IQ信号SRT_RW，该第二VSWR值包括正向实时IQ信号SRT_FW，该第二VSWR值包括打开开关实时IQ信号SRT_OPEN，并且该差值等于(SRT_RW-SRT_OPEN)/(SRT_FW-SRT_OPEN)–(SBG_RW–SBG_OPEN)/(SBG_FW–SBG_OPEN)。
根据另一个实施方案，该VSWR传感器被配置为当正向开关和反向开关都打开时采集打开开关背景IQ信号SBG_OPEN和打开开关实时IQ信号SRT_OPEN。
根据另一个实施方案，该电子设备包括将射频传输线耦接到天线的天线开关，接地的匹配负载，和将射频传输线耦接到匹配负载的匹配负载开关。
根据另一个实施方案，该VSWR传感器包括设置在射频传输线上的定向耦合器、耦接到该定向耦合器的正向开关、耦接到该定向耦合器的反向开关和耦接在正向开关、反向开关和一个或多个处理器之间的相位和振幅检测器；该第一VSWR值包括反向背景同相正交相位(IQ)信号SBG_RW，该第一VSWR值包括正向背景IQ信号SBG_FW，该第一VSWR值包括打开开关背景IQ信号SBG_OPEN，该第一VSWR值包括匹配负载反向背景IQ信号SBG_MATCH，该第二VSWR值包括反向实时IQ信号SRT_RW，该第二VSWR值包括正向实时IQ信号SRT_FW，该第二VSWR值包括打开开关实时IQ信号SRT_OPEN，该第二VSWR值包括匹配负载反向实时IQ信号SBG_MATCH，并且该差值等于(SRT_RW-SRT_MATCH)/(SRT_FW-SRT_OPEN)–(SBG_RW–SBG_MATCH)/(SBG_FW–SBG_OPEN)。
根据另一个实施方案，该VSWR传感器被配置为，当正向开关打开、反向开关闭合、天线开关打开、并且匹配负载开关闭合时，采集匹配负载反向背景IQ信号SBG_MATCH和匹配负载反向实时IQ信号SBG_MATCH。
根据一个实施方案，提供了一种操作无线电路以执行外部对象检测的方法，该方法包括用发射天线发射雷达信号，用接收天线接收由发射天线发射的雷达信号的经反射的型式，用一个或多个处理器基于由发射天线发射的雷达信号和由接收天线接收的雷达信号的经反射的型式来识别从发射天线到比距发射天线的阈值距离更远的外部对象的距离，用电压驻波比率(VSWR)传感器生成针对发射天线的背景VSWR测量值和实时VSWR测量值，以及用一个或多个处理器来识别当实时VSWR测量值与背景VSWR测量值之间的差值超过阈值时外部对象比距天线的阈值距离更近。
根据另一个实施方案，该方法包括用一个或多个处理器采集与接收天线对射频信号的接收相关联的无线性能度量数据，用一个或多个处理器控制VSWR传感器以在采集的无线性能度量数据处于无线性能度量值的预定范围之内时生成针对发射天线的背景VSWR测量值，以及用一个或多个处理器控制VSWR传感器以在采集的无线性能度量数据处于无线性能度量值的预定范围之外时生成针对发射天线的实时VSWR测量值。
前述内容仅为示例性的并且可对所述实施方案作出各种修改。前述实施方案可独立实施或可以任意组合实施。

Claims (20)

1.一种电子设备，包括：
发射天线；
接收天线；
可通信地耦接到所述发射天线的电压驻波比率VSWR传感器；和
一个或多个处理器，所述一个或多个处理器被配置为
使用所述发射天线和所述接收天线来对位于大于距所述发射天线的阈值距离处的外部对象执行空间测距操作，以及
使用所述VSWR传感器来检测位于距所述发射天线的所述阈值距离内的外部对象。
2.根据权利要求1所述的电子设备，还包括雷达电路，所述雷达电路通过发射路径可通信地耦接到所述发射天线并且通过接收路径可通信地耦接到所述接收天线，其中所述VSWR传感器设置在所述雷达电路与所述发射天线之间的所述发射路径上。
3.根据权利要求2所述的电子设备，其中所述雷达电路被配置为：
使用所述发射天线发射雷达信号；以及
使用所述接收天线接收所述雷达信号的经反射的型式，所述一个或多个处理器被配置为通过处理使用所述发射天线发射的所述雷达信号和使用所述接收天线接收的所述雷达信号的所述经反射的型式来执行所述空间测距操作。
4.根据权利要求3所述的电子设备，所述电子设备还包括：
通过所述发射路径可通信地耦接到所述发射天线的无线通信收发器，其中所述无线通信收发器被配置为使用所述发射天线发射无线通信数据。
5.根据权利要求4所述的电子设备，其中所述一个或多个处理器被配置为使用所述VSWR传感器通过以下方式检测处于距所述发射天线的所述阈值距离内的所述外部对象：
使用射频发射信号测量VSWR值，所述射频发射信号包括由所述无线通信收发器发射的所述无线通信数据。
6.根据权利要求4所述的电子设备，还包括：
与所述无线通信收发器分开并且与所述雷达电路分开的信号发生器，其中所述信号发生器被配置为生成射频测试信号，并且其中所述一个或多个处理器被配置为使用所述VSWR传感器，通过使用由所述信号发生器发射的所述射频测试信号测量VSWR值来检测处于距所述发射天线的所述阈值距离内的所述外部对象。
7.根据权利要求3所述的电子设备，其中所述一个或多个处理器被配置为使用所述VSWR传感器通过以下方式检测处于距所述发射天线的所述阈值距离内的所述外部对象：
使用由所述雷达电路发射的所述雷达信号测量VSWR值。
8.根据权利要求2所述的电子设备，其中所述一个或多个处理器被配置为使用所述VSWR传感器通过以下方式检测所述外部对象：
使用所述VSWR传感器测量背景VSWR值；
使用所述VSWR传感器测量实时VSWR值；以及
当所述实时VSWR值与所述背景VSWR值之间的差值超过阈值时，识别所述外部对象存在于距所述发射天线的所述阈值距离内。
9.根据权利要求8所述的电子设备，其中所述一个或多个处理器被配置为：
响应于识别所述外部对象存在于距所述发射天线的所述阈值距离内而降低所述发射天线的发射功率电平。
10.根据权利要求8所述的电子设备，其中所述一个或多个处理器被配置为：
采集无线性能度量数据；
当采集的无线性能度量数据处于无线性能度量值的预定范围之内时，使用所述VSWR传感器测量所述背景VSWR值；以及
当所述采集的无线性能度量数据处于所述无线性能度量值的预定范围之外时，使用所述VSWR传感器测量所述实时VSWR值。
11.根据权利要求10所述的电子设备，其中所述无线性能度量数据包括响应于由所述接收天线接收到的射频信号而采集的信噪比(SNR)数据或接收信号强度指示(RSSI)数据。
12.根据权利要求8所述的电子设备，还包括：
温度传感器，所述温度传感器被配置为当所述VSWR传感器测量所述实时VSWR值时测量温度值，其中所述一个或多个处理器被配置为将存储的背景VSWR值识别为所述背景VSWR值，并且其中所述存储的背景VSWR值对应于由所述温度传感器测量的所述温度值。
13.一种电子设备，包括：
天线，所述天线被配置为发射射频信号；
射频传输线，所述射频传输线可通信地耦接到所述天线；
电压驻波比率VSWR传感器，所述VSWR传感器沿所述射频传输线设置；和
一个或多个处理器，所述一个或多个处理器被配置为
采集与所述电子设备对射频信号的接收相关联的无线性能度量数据，
当采集的无线性能度量数据超过无线性能度量阈值时，使用所述VSWR传感器测量第一VSWR值，
当所述采集的无线性能度量数据小于所述无线性能度量阈值时，使用所述VSWR传感器测量第二VSWR值，以及
当所述第二VSWR值与所述第一VSWR值之间的差值超过阈值时，降低由所述天线发射的所述射频信号的最大发射功率电平。
14.根据权利要求13所述的电子设备，其中：
所述VSWR传感器包括设置在所述射频传输线上的定向耦合器、耦接到所述定向耦合器的正向开关、耦接到所述定向耦合器的反向开关和耦接在所述正向开关、所述反向开关和所述一个或多个处理器之间的相位和振幅检测器；
所述第一VSWR值包括反向背景同相正交相位(IQ)信号SBG_RW；
所述第一VSWR值包括正向背景IQ信号SBG_FW；
所述第一VSWR值包括打开开关背景IQ信号SBG_OPEN；
所述第二VSWR值包括反向实时IQ信号SRT_RW；
所述第二VSWR值包括正向实时IQ信号SRT_FW；
所述第二VSWR值包括打开开关实时IQ信号SRT_OPEN；并且
所述差值等于(SRT_RW-SRT_OPEN)/(SRT_FW-SRT_OPEN)–(SBG_RW–SBG_OPEN)/(SBG_FW–SBG_OPEN)。
15.根据权利要求14所述的电子设备，其中所述VSWR传感器被配置为当所述正向开关和所述反向开关都打开时采集所述打开开关背景IQ信号SBG_OPEN和所述打开开关实时IQ信号SRT_OPEN。
16.根据权利要求13所述的电子设备，还包括：
天线开关，所述天线开关将所述射频传输线耦接到所述天线；
匹配负载，所述匹配负载接地；和
匹配负载开关，所述匹配负载开关将所述射频传输线耦接到所述匹配负载。
17.根据权利要求16所述的电子设备，其中：
所述VSWR传感器包括设置在所述射频传输线上的定向耦合器、耦接到所述定向耦合器的正向开关、耦接到所述定向耦合器的反向开关和耦接在所述正向开关、所述反向开关和所述一个或多个处理器之间的相位和振幅检测器；
所述第一VSWR值包括反向背景同相正交相位(IQ)信号SBG_RW；
所述第一VSWR值包括正向背景IQ信号SBG_FW；
所述第一VSWR值包括打开开关背景IQ信号SBG_OPEN；
所述第一VSWR值包括匹配负载反向背景IQ信号SBG_MATCH；
所述第二VSWR值包括反向实时IQ信号SRT_RW；
所述第二VSWR值包括正向实时IQ信号SRT_FW；
所述第二VSWR值包括打开开关实时IQ信号SRT_OPEN；
所述第二VSWR值包括匹配负载反向实时IQ信号SBG_MATCH；并且
所述差值等于(SRT_RW-SRT_MATCH)/(SRT_FW-SRT_OPEN)–(SBG_RW–SBG_MATCH)/(SBG_FW–SBG_OPEN)。
18.根据权利要求17所述的电子设备，其中所述VSWR传感器被配置为当所述正向开关打开、所述反向开关闭合、所述天线开关打开并且所述匹配负载开关闭合时，采集所述匹配负载反向背景IQ信号SBG_MATCH和所述匹配负载反向实时IQ信号SBG_MATCH。
19.一种操作无线电路以执行外部对象检测的方法，所述方法包括：
用发射天线发射雷达信号；
用接收天线接收由所述发射天线发射的所述雷达信号的经反射的型式；
用一个或多个处理器基于由所述发射天线发射的所述雷达信号和由所述接收天线接收的所述雷达信号的所述经反射的型式，来识别从所述发射天线到比距所述发射天线的阈值距离更远的外部对象的距离；
用电压驻波比率VSWR传感器生成针对所述发射天线的背景VSWR测量值和实时VSWR测量值；以及
当所述实时VSWR测量值与所述背景VSWR测量值之间的差超过阈值时，用所述一个或多个处理器识别所述外部对象比距所述天线的所述阈值距离更近。
20.根据权利要求19所述的方法，还包括：
用所述一个或多个处理器采集与所述接收天线对射频信号的接收相关联的无线性能度量数据；
用所述一个或多个处理器控制所述VSWR传感器，以在采集的无线性能度量数据处于无线性能度量值的预定范围之内时生成针对所述发射天线的所述背景VSWR测量值；以及
用所述一个或多个处理器控制所述VSWR传感器，以在所述采集的无线性能度量数据处于所述无线性能度量值的预定范围之外时生成针对所述发射天线的所述实时VSWR测量值。
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