CN116762235A - 能够接近感测的天线组件和具有该天线组件的电子装置 - Google Patents

Abstract

提供一种能够接近感测的天线组件以及包括该天线组件的电子装置。该天线组件包括：第一天线元件，被驱动用于以射频RF信号的频带进行通信；第二天线元件，位于第一天线元件附近并且与第一天线元件电隔离，第二天线元件寄生耦合到第一天线元件；第一滤波器，将第二天线元件耦合到地；以及第二滤波器，将第二天线元件耦合到接近感测电路，接近感测电路驱动第二天线元件以检测电容性对象与天线组件的接近。该天线组件需要有限的空间来支持接近感测，并且具有降低的成本。

Description

能够接近感测的天线组件和具有该天线组件的电子装置

技术领域

本公开一般涉及天线技术领域，并且特别地，涉及能够接近感测的天线组件和包括该天线组件的电子装置。

背景技术

如今，诸如便携式计算机和手持电子装置的电子装置正变得越来越受欢迎。这种电子装置通常具有无线通信能力并且集成有用于无线通信的天线。然而，这样的电子装置，特别是手持式电子装置，一般以小形状因数制造。因此，电子装置中的天线的空间有限。

另外，在电子装置中，天线附近的电子部件可能对天线产生电磁干扰，同时天线的工作也可能被导电结构阻挡。在紧凑型设备中满足期望的天线性能标准可能具有挑战性。高发射功率和宽天线带宽是理想的以在通信期间确保足够的信号强度，但是这些属性可能引起控制发射辐射水平的挑战。

在移动电话系统中，对移动电话的发射机辐射功率水平有严格的要求，这被称为对人体和头部的比吸收率(SAR：specific absorption rate)法规。SAR法规对天线在给定距离内任何特定点可能发射的辐射量进行了限制，因此对手机制造商规定了最大能量吸收限制。

就此而言，需要在具有小形状因数的电子装置中使用的天线结构。

发明内容

鉴于以上所述，根据本公开的实施例，提供一种能够接近感测的天线组件和包括该天线组件的电子装置，以减少天线组件在电子装置内所需的空间。为了实现上述目的，至少提供了以下技术方案。

在一个方面，提供了一种天线组件，包括：第一天线元件，被驱动用于以射频RF信号的频带进行通信；第二天线元件，位于第一天线元件附近并且与第一天线元件电隔离，第二天线元件寄生耦合到第一天线元件；第一滤波器，将第二天线元件耦合到地；以及第二滤波器，将第二天线元件耦合到接近感测电路，接近感测电路驱动第二天线元件以检测电容性对象与天线组件的接近。

在一个实施例中，从接近感测电路传输驱动信号以驱动第二天线元件来检测电容性对象的接近，并且驱动信号的频率低于RF信号的所述频带的频率。

在一个实施例中，驱动信号与正在传输的RF信号同时传输。

在一个实施例中，第二天线元件被配置为关联第一天线元件以形成谐振并改变天线组件的辐射模式。

在一个实施例中，第一滤波器作为用于允许RF信号通过并且阻止直流电流的高通滤波器发挥作用。

在一个实施例中，第一滤波器是电容器。

在一个实施例中，第二滤波器作为用于阻止RF信号通过的低通滤波器发挥作用。

在一个实施例中，第二滤波器是电感器。

在一个实施例中，第一天线元件经由第三滤波器电连接到接近感测电路，并且接近感测电路还驱动第一天线元件以检测电容性对象的接近。一个实施例中，第三滤波器的类型与第二滤波器的类型相同。

在一个实施例中，第一天线元件经由第四滤波器电连接到RF收发器以传输RF信号，其中第四滤波器允许RF信号通过。在一个实施例中，第四滤波器的类型与第一滤波器的类型相同。

在一个实施例中，第二天线元件包括彼此连接的第一部分和第二部分。

在一个实施例中，天线组件利用第二天线元件的第一部分支持RF信号的第一频带，并且利用第二天线元件的第二部分支持RF信号的第二频带，其中第一频带高于第二频带。

另一方面，提供了一种电子装置，包括：射频RF收发器；接近感测电路；以及天线组件，该天线组件包括：第一天线元件，由RF收发器驱动，用于以射频RF信号的频带进行通信；第二天线元件，位于第一天线元件附近并且与第一天线元件电隔离，第二天线元件寄生耦合到第一天线元件；第一滤波器，将第二天线元件耦合到地；以及第二滤波器，将第二天线元件耦合到接近感测电路，接近感测电路驱动第二天线元件以检测电容性对象与天线组件的接近。

在一个实施例中，从接近感测电路传输驱动信号以驱动第二天线元件来检测电容性对象的接近，并且驱动信号的频率低于RF信号的所述频带的频率。

在一个实施例中，驱动信号与正在传输的RF信号同时传输。

在一个实施例中，第二天线元件被配置为关联第一天线元件以形成谐振并改变天线组件的辐射模式。

在一个实施例中，第一滤波器作为用于允许RF信号通过并且阻止直流电流的高通滤波器发挥作用。

在一个实施例中，第二滤波器作为用于阻止RF信号通过的低通滤波器发挥作用。

在一个实施例中，第一天线元件经由第三滤波器电连接到接近感测电路，并且接近感测电路还驱动第一天线元件以检测电容性对象的接近。在一个实施例中，第三滤波器的类型与第二滤波器的类型相同。

在一个实施例中，第一天线元件经由第四滤波器电连接到RF收发器以传输RF信号，其中第四滤波器允许RF信号通过，并且第四滤波器的类型与第一滤波器的类型相同。

在一个实施例中，第二天线元件包括彼此连接的第-部分和第二部分。

在一个实施例中，天线组件利用第二天线元件的第一部分支持RF信号的第一频带，并且利用第二天线元件的第二部分支持RF信号的第二频带，其中第一频带高于第二频带。

在一个实施例中，RF收发器被配置为响应于经由天线组件和接近感测电路检测到电容性对象与天线组件的接近来降低发射和接收功率。

根据本公开的实施例，利用本公开中公开的天线组件，可以将接近传感器集成到具有天线的谐振或寄生元件的天线组件中。因此，与常规技术相比，减少了能够接近感测的天线所需的空间。因此，天线组件将适合空间有限的产品，例如手持设备，诸如移动电话、AR眼镜和HMD等以及此类消费产品。此外，由于本公开的天线元件可以形成为天线电极、寄生元件和传感器电极，因此这也是节省成本的技术方案。

附图说明

为了更清楚地说明根据本公开的实施例或常规技术的技术方案，下文简要描述的是将应用于本公开的实施例或常规技术中的附图。显然，以下描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，并且本领域技术人员可以基于所提供的附图获得其它附图而无需创造性劳动。

图1是设置有具有一个传感器的接近感测结构的常规天线的示意性结构图；

图2是设置有具有两个传感器的接近感测结构的常规天线的示意性结构图；

图3是本公开的一个实施例的天线的示意性结构图；

图4是本公开的另一实施例的天线的示意性结构图；

图5是本公开的又一实施例的天线的示意性结构图；

图6是本公开的又一实施例的天线的示意性结构图；

图7是示出本公开的一个实施例的天线组件作为用于RF通信的天线工作的状态的示意图；

图8是示出本公开的一个实施例的天线组件作为用于接近感测的传感器电极工作的状态的示意图；

图9是示出本公开的一个实施例的能够接近感测的天线组件被用于手势感测的示意图；

图10是本公开的一个实施例的具有能够接近感测的天线组件的电极装置的示意性结构图；以及

图11是本公开的一个实施例的用于控制能够接近感测的天线组件的流程图。

具体实施方式

在下文中结合本公开实施例中的附图对本公开实施例中的技术方案进行描述。显然，所描述的实施例仅是本公开的一部分实施例而不是全部实施例。本领域技术人员在没有任何创造性劳动的情况下基于本公开的实施例获得的任何其它实施例都落入本公开的保护范围内。

应当注意，诸如“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等术语在本文中仅用于将一个实体或操作与另一个实体或操作区分开来，而不是要求或暗示实体或操作之间存在实际的关系或顺序。此外，诸如“包括”、“包含”或其任何其他变型的术语意味着是非排他性的。因此，包括一系列要素的过程、方法、物品或装置不仅包括所公开的要素而且还包括未明确列举的其他要素或者进一步包括过程、方法、物品或装置的固有要素。除非有明确的限制，否则“包括……”的陈述不排除在过程、方法、物品或装置中除列举的要素之外可能存在其他类似要素的情况。

在移动电话系统中，对从移动电话发射(Tx)辐射功率水平有硬性要求，这被称为对人体和头部的比吸收率(SAR)法规。目前的一些接近传感器用于移动电话中，以便在接近移动电话，特别是天线的区域时检测人体的接近。当检测到人体与移动电话的接近时，Tx最大功率被设置为较低或有限以满足SAR要求。

针对SAR要求的常规接近传感器与天线组件紧邻地集成。图1示出了常规技术方案的与接近传感器集成的天线组件。如图1所示，天线的被驱动元件101被馈送来自用于无线通信的RF模块102的射频(RF)信号。为了实现人体或头部对天线的接近感测，在天线的被驱动元件101附近额外设置接近传感器电极103，并且传感器电极103与接近感测集成电路(IC)104连接，用于由感测IC驱动以进行接近感测。通常，传感器电极103与天线的被驱动元件101间隔开超过5mm的距离。

对于接近感测，感测IC 104向传感器电极103发送低频信号以驱动传感器电极103，并且传感器IC 104可以检测与接近传感器电极103相关的测量电容值的变化，并且确定诸如人体或头部的外部电容性对象是否位于天线组件附近。具体地，传感器电极103可以被认为是一个电极，而外部电容性对象可以被认为是电容器的另一个电极，并且两个电极之间的电容器的电容随着从外部电容性对象到传感器电极103的距离而改变。一旦接近感测IC 104根据电容的变化确定外部对象太靠近传感器电极103，则模块102的发射功率被减低以满足SAR要求。

在天线组件具有较长的被驱动元件的情况下，如上所述仅具有一个接近传感器电极的技术方案不能覆盖整个天线组件。例如，对于接近传感器电极如图1所示设置在被驱动元件的左侧的情况，左侧的RF热点可以被传感器电极103感测，而被驱动元件的右侧的RF热点可能被传感器103遗漏。在一些实施方式中，为了提供整个天线的RF热点更好的覆盖，在天线组件周围添加另一个或多个接近传感器电极。图2示出了具有两个传感器电极的技术方案的示例。在图2中，两个传感器电极203和213设置在天线组件的被驱动元件201周围，以覆盖被驱动元件201的整个范围。传感器电极203和213分别连接到传感器IC 204和214，用于由传感器IC驱动以检测外部对象的接近。类似于前述示例，天线元件201连接到RF模块202以传输RF信号。传感器电极203和传感器IC 204可以以类似于以上参照图1描述的方式发挥作用，以确定对象206到天线元件201的接近度。对于靠近传感器电极213并且也靠近天线元件201的对象216，可能由传感器IC 204确定为不够靠近，因为对象216不靠近传感器电极203。通过添加传感器电极213和传感器IC 214，不会遗漏对象216的接近。

由于电子装置特别是便携式和手持电子装置中的有限空间，在天线组件附近添加传感器电极给电子装置的制造商带来挑战。此外，传感器电极一般由导电部件制成，这会由于诸如电磁干扰等因素干扰天线的工作并且对天线的整体性能造成影响。

鉴于在天线组件周围添加传感器电极的常规技术方案的上述缺点，本公开提出了一种在需要较少的空间的同时支持接近感测的改进的天线组件。图3示出本公开的一个实施例的天线组件的示意性结构图。如图3所示，天线组件包括第一天线元件301和位于第一天线元件301附近的第二天线元件302。第二天线元件302与第一天线元件301电隔离。天线组件还包括将第二天线元件302耦合到地线的第一滤波器303以及将第二天线元件302耦合到外围感测电路305的第二滤波器304。

第一天线元件301可以耦合到RF收发器的馈线，以便被驱动以传输RF信号的。

第一天线元件301的形状不限于本公开。第一天线元件301可以为包括但不限于条形、片形、杆形、线形、涂层、膜等。在该实施例中，第一天线元件301呈细长形状。

在实施例中，第二天线元件302以与第一天线元件电隔离的方式位于第一天线元件301附近。例如，第二天线元件302可以以天线组件的分层结构位于第一天线元件301上方或下方。通过将由导电材料制成的第二天线元件302放置在第一天线元件301附近，第二天线元件302寄生耦合到第一天线元件301，因此可以改变天线组件的辐射模式。例如，第二天线元件302关联第一天线元件301以形成谐振，并且修改由第一天线元件301发射的无线电波的辐射方向图。

在示例性实施方式中，第二天线元件302可以是天线组件300中的寄生元件。寄生元件位于第一天线元件301的耦合区域内，与第一天线元件301形成谐振，并且在传输RF信号时与第一天线元件301一起发挥作用。通过使用天线组件的寄生元件作为接近感测的传感器电极，对现有天线结构的修改较少，因此成本较低。此外，通过使用天线组件的现有寄生元件作为感测电极，不需要用于容纳感测电极的额外空间，因此支持接近感测的天线组件更适合便携式或手持电子装置。

第二天线元件302的形状不限于本公开。第二天线元件302可以包括但不限于条形、片形、杆形、线形、涂层、膜等。在该实施例中，第二天线元件302呈细长形状。

第一天线元件301和第二天线元件302可以由导电材料制成，包括但不限于，诸如银、铜等金属、透明导电氧化物(诸如铟锡氧化物ITO)、碳纳米管、石墨烯等。

在一些实施方式中，天线组件可以包括用于传输RF信号的更多个天线元件，并且这些天线元件连同第一天线元件301和第二天线元件302可以为各种结构。例如，天线组件可以包括但不限于倒F天线(inverted F antennas)、条状天线(strip antennas)、平面倒F天线(planar inverted F antennas)、槽式天线(slot antennas)、空腔天线(cavityantennas)、片式天线(patch antennas)、单极天线(monopole antennas)、偶极天线(dipole antennas)、混合天线(hybridantennas)或其它合适天线的结构。本领域技术人员可以构思天线组件的其它结构，并且本公开不限于该方面。

第一天线元件301和第二天线元件302中的每一个都可以由导电结构形成，例如载体上的金属迹线、基板上的导电层、金属箔、柔性印刷电路或刚性印刷电路中的导线等。本领域技术人员可以构思形成第一天线元件301和第二天线元件302的其它方式，并且本公开不限于该方面。

第二天线元件302经由第一滤波器303耦合到地，并且经由第二滤波器304耦合到感测电路305。第一滤波器303作为用语RF信号通过和直流(DC：direct current)截止的高通滤波器(HPF：high pass filter)发挥作用，这使得第二天线元件302可以保持静电荷以作为传感器电极工作。第二滤波器304可以作为低通滤波器(LPF：low pass fliter)和RF频带中的高阻抗发挥作用，使得至接近感测电路的迹线(trace)或布线(routing)以及从感测电路305发送到第二天线元件302的与接近感测相关联的信号将不会影响天线组件300的天线性能。

在示例性实施方式中，第一滤波器303实现为电容器，其可以允许RF信号的通过。在示例性实施方式中，第二滤波器304实现为电感器，其阻止来自感测电路305的高频RF信号且允许低频信号从感测电路305发送到第二天线元件302。在其他实施方式中，第一滤波器303可以实现为功能类似于电容器的其他部件，并且第二滤波器304可以实现为功能类似于电感器的其他部件；或者第一滤波器303和第二滤波器304可以包括实现其他功能的附加部件；本公开不限于该方面。

在这样的配置中，当由感测电路305发送低频信号时，第二滤波器304允许低频信号通过并流到第二天线元件302；相应地第二天线元件302被驱动以作为用语接近感测的传感器电极发挥作用。一旦外部对象(例如，人体或头部)接近，与作为传感器电极发挥作用的第二天线元件相关联的测量电容可能改变；并且感测到电容的变化的感测电路305可以确定对象的接近。因此，可以进行后续动作以调整RF收发器的TX功率，从而满足SAR。

在此应注意，天线组件300的天线功能和感测功能可以由于第一滤波器303和第二滤波器304的布置而独立地工作。因此，用于驱动感测的低频信号可以在不传输RF信号时被传输，或者可替代地，低频信号可以与RF信号的传输同时传输，这两种情况均落入本公开的范围内。

在此应注意，从感测电路305发送到第二天线元件302的低频信号的频率基本上低于由天线组件300传输的RF信号的频带。在一个实施方式中，如本文所使用的低频信号可以是频率低于5MHz的信号。在一个实施方式中，由天线组件300传输的RF信号的频带可以在蜂窝通信中超过600MHz，或者可以是用于Wi-Fi通信的诸如2.4GHz或5GHz的更高频带。本公开中列举的频率是示例性的并且仅用于说明，并且本公开不限于所列举频率。

在一个优选实施例中，第二天线元件302设置为与第一天线元件301近似平行，并且具有与第一天线元件301相当或更长的长度。以这种方式，当作为传感器电极工作时，第二天线单元302可以覆盖第一天线单元301的整个长度上的所有RF热点。因此，可以避免常规技术方案中仅提供一个传感器电极时遗漏一些RF热点的问题。当然，第二天线单元302相对于第一天线单元301可以有其他的排列方式，或者可以有其他的尺寸，本公开不限于该方面。

对于RF信号的RF频带的通信，由于第二滤波器304作为LPF发挥作用，天线组件300与接近感测回路(1oop)彼此分离，以确保天线组件300的稳定性能和接近感测回路的正常操作。

在一些实施方式中，第二滤波器304的放置靠近第二天线元件302，以便最小化电气布线的长度，以避免RF频率中的任何短截线或不期望的谐振。然而，本公开不限于该方面。

感测电路305可以以多种方式实现并且可以采用多种结构。例如，感测电路305可以是支持通过使用一个或多个传感器电极进行接近感测的集成电路(IC：integratedcircuit)。可替代地，感测电路305可以实现为具有接近感测功能的市售芯片。本公开不限于该方面。

应当注意，虽然天线组件300被示出为仅包括第一天线元件301、第二天线元件302、第一滤波器303和第二滤波器304，但是天线组件300还可以包括其他功能部件。例如，天线组件300可以包括调谐电路、功率放大器、功率调整电路等。对于另一示例，天线匹配电路可以放置在天线组件与RF收发器之间。

在该实施例中，可以作为天线组件的寄生元件的天线元件通过包括第一滤波器和第二滤波器，可以作为传感器电极工作。同时，天线功能可以保持不变。将传感器电极集成到寄生元件中，天线组件可以检测人体或头部与天线组件的接近度，因为寄生元件可以被设计为足够宽地覆盖天线组件。

此外，本公开的实施例的天线组件的配置使得可以使电子装置变得更小，因为由于接近传感器可以集成到利用本公开的发明构思的天线组件中而不需要用于接近传感器的额外空间。

综上所述，在本公开的实施例中，第二天线单元不仅用于进行RF通信和提高天线性能，还用于检测外部对象与天线组件的接近度。第二天线元件的尺寸可以设计为覆盖天线组件的大面积，这减少了用于SAR的额外接近传感器。此外，可以避免感测区域与RF热点之间的未对准问题。与常规技术方案相比，第一天线元件和第二天线元件的紧凑配置可以减小天线组件和传感器电极两者的整体集成空间。

根据本公开的另一实施例，如图4所示，提供了一种能够接近感测的天线组件。与上述天线组件类似，天线组件包括第一天线元件401和位于第一天线元件401附近的第二天线元件401。第二天线元件402与第一天线元件401电隔离并且寄生耦合到第一天线元件401。第一天线元件401由RF模块408驱动，用于以RF信号的频带进行通信。天线组件的第二天线元件402经由第一滤波器403耦合到地，并且进一步经由第二滤波器404耦合到传感器IC 405。另外，本实施例的天线组件还包括第三滤波器406和第四滤波器407，其中第一天线元件401经由第三滤波器406耦合到RF模块408，并且经由第四滤波器407耦合到传感器IC405。

与上述实施例类似，第二天线元件402可以是位于第一天线元件401的耦合区域内的寄生元件，与第一天线元件401形成谐振，并且在传输RF信号时与第-天线元件401-起发挥作用。

与上述实施例类似，第一滤波器403作为高通滤波器发挥作用，用于允许RF信号通过并且阻止直流电流。第二滤波器404可以作为低通滤波器和RF频率中的高阻抗发挥作用。通过第一滤波器403和第二滤波器404，第二天线元件402可以作为由用于接近感测的传感器IC 405驱动的传感器电极发挥作用。在一些实施方式中，第一滤波器403可以是电容器，第二滤波器404可以是电感器。

此外，在本实施例中，连接在第一天线单元401与RF模块408之间的第三滤波器406作为高通滤波器发挥作用，用于允许RF信号通过并阻止直流电流，而连接在第一天线单元401与传感器IC 405之间的第四滤波器407作为低通滤波器和RF频带中的高阻抗发挥作用。以这种方式，可以利用第四滤波器407来耦合第一天线元件401，以将天线工作频率下的高频RF信号与用于接近感测功能的低频信号分离；并且第一天线元件401可以被设计为通过使用第三滤波器406来作为另一个接近传感器电极工作，以在用于接近感测的较低频率下呈现高阻抗。

在示例性实施方式中，第三滤波器406实现为电容器，第四滤波器407实现为电感器。在其他实施方式中，第三滤波器406或第四滤波器407可以实现为其他部件来或者可以包括附加部件，并且本公开不限于该方面。

在示例性实施方式中，第三滤波器406可以是与第二滤波器404相同的类型，并且第四滤波器407可以是与第一滤波器403相同的类型。

利用根据图4所示的实施例的配置，有分别经由用作感测电极的第一天线元件401和第二天线元件402实现的两个通道的接近感测，因此为接近感测提供了整个天线组件的甚至更加改善的覆盖，且基本上不需要额外的空间。因此，本实施例的天线组件适于在用于天线结构的空间有限的便携式或手持电子装置中使用。

在此应当注意，虽然在图4中第一天线元件401和第二天线元件402连接到同一传感器IC 405，但是第一天线元件401和第二天线元件402连接到单独的感测IC也是可行的，并且本公开不限于该方面。

在此应当注意，由第一天线元件401进行的感测可以与由第二天线元件402进行的感测同时进行；或者，第一天线单元401和第二天线单元402可以在不同时刻进行感测。换句话说，传感器通道1和传感器通道2可以同时或异步激活，或者两个传感器通道可以交替互为备份，本公开不限于该方面。

在此应当注意，第一天线元件401和/或第二天线元件402的天线功能和感测功能可以独立工作。因此，用于驱动第一天线元件401和/或第二天线元件402的感测的驱动信号可以与RF信号的传输同时或不同时地传输。

在此应当注意，第一天线元件和第二天线元件可以根据不同应用的需要而具有多种形状和尺寸。图5示出了本公开的示例性实施例的能够接近感测的天线组件，其中，实现为天线组件的寄生单元的第二天线元件为多元件结构并且总长度较长。

如图5所示，本实施例的天线组件包括第一电极501和位于第一电极501的耦合区域中的寄生元件502。第一电极501经由电容器506连接到RF模块508，并且经由电感器507连接到传感器IC 505。寄生元件502经由电容器503连接到地，并且经由电感器504连接到传感器IC 505。

在该配置中，第一电极501和寄生元件502由用于以RF信号的射频频带进行通信的RF模块508驱动。此外，第一电极501和寄生元件502用作用于双通道接近感测的传感器电极，即，图5所示的传感器通道1和传感器通道2。

如图5所示，寄生元件502可以包括端对端相连以形成长寄生元件502的三个部分5021、5022和5023。长寄生元件502的第一部分5021可以平行于第一电极501设置并且位于第一电极501的耦合区域内。第二部分5022和第三部分5023与第一部分5021连接，以延伸寄生元件502的长度。通过使用这样较长的寄生元件，天线组件可以支持相对较低频带的RF信号的传输，例如蜂窝通信的600MHz频带。在此应当注意，长寄生元件502的具体形状是示例性的，长寄生元件502还可以为其他形状，本公开不限于此。

根据本公开的另一实施例，如图6所示，能够接近感测的天线组件可以包括添加有短元件的寄生元件602。除了长寄生元件602额外包括与寄生元件602的其他部分连接的短元件612之外，天线组件具有类似于图5所示的结构和连接。如图6所示，通过将短元件612添加到天线组件的寄生元件602，天线组件可以支持更高的RF频带，例如高于600MHz。

通过图5和图6所示的实施例，可以看出，可以通过使用本公开中提出的结构来制造多频带天线组件。并且由于添加了滤波器以将感测回路的低频与RF通信的高频隔离，因此仍然可以利用寄生元件来检测人体或头部的接近度。应当理解，虽然在不同且单独的附图中示出，但图3、图4、图5、图6所示的实施例可以根据需要进行任意组合，并且本公开不限于该方面。

利用本公开中公开的天线组件，可以将接近传感器集成到具有天线的谐振或寄生元件的天线组件中。因此，与常规技术相比，减少了能够接近感测的天线所需的空间。因此，天线组件将适合空间有限的产品，例如移动电话等手持设备、增强现实(AR：AugmentedReality)眼镜、头戴式显示器(HMD)等消费产品。此外，由于本公开的天线元件可以形成为天线电极、寄生元件和传感器电极，因此这也是节省成本的技术方案。

下面，参照图7和图8描述本公开的实施例的能够接近感测的天线组件的工作。

图7是示出天线组件作为用于RF通信的天线系统工作的状态的示意图。图7所示的天线组件的配置与图4所示的天线组件类似，并且可以理解，本公开中描述的任何天线组件可以以与本文中描述的那些类似的方式工作。

在如图7所示的状态下，由于传感器IC和与传感器IC相关联的布线通过与天线组件的两个导电元件连接的电感器或其他类型的滤波器与天线组件分离，所以RF频带中的RF信号的传输(包括但不限于蜂窝通信中的600MHz频带或用于Wi-Fi传输的更高频带，例如2.4GHz或5GHz)与感测回路中使用的低频信号分离。因此，在这种状态下，天线组件作为天线系统发挥作用。

在作为天线工作期间，RF模块和天线组件执行与一个或多个外部设备的无线通信。外部设备包括但不限于移动电话、笔记本电脑、台式电脑、平板电脑、路由器或基站。外部设备取决于实际应用环境。应当理解，无线通信基于通信协议，例如无线保真(Wi-Fi：wireless fidelity)、全球定位系统(GPS：global positioning system)或蜂窝。

图8是示出天线组件作为用于接近感测的传感器电极工作的状态的示意图。图8所示的天线组件的配置与图4中所示的天线组件类似，并且可以理解，本公开中描述的任何天线组件可以以与本文中描述的那些类似的方式工作。

在图8所示的状态下，假设寄生元件802所在的传感器通道2(表示为传感器Ch2)被激活。低频信号1从传感器IC 805发送到寄生元件802以驱动寄生元件802。在示例中，低频信号处于低于5MHz的频率。这这种情况下，电容器803具有相当于开路的高阻抗值；而电感器804传递低频信号，并且天线组件的寄生元件802作为用于接近感测的传感器电极发挥作用。在工作期间，传感器IC监视与电极802相关联的电容的变化。此时，剩余的天线元件801、电容器806以及RF模块808可以被处理为寄生电容器，其可以被处理或去除为感测回路中的固定电容器。

在一些实施方式中，传感器性能调整(如传感器电极的灵敏度)将在传感器IC 805中完成。

尽管分开示出了天线组件作为天线系统工作的状态和天线组件作为用于接近感测的传感器电极工作的状态，但是应当理解，天线组件可以同时独立地发挥两种功能，因此无需支持对于天线和传感器功能的时分功能。

根据本公开的一个实施例，利用本公开的发明构思，具有这种集成的天线组件可以扩展为多元件传感器系统，以支持具有多元件触摸和接近功能的用户界面(UI：userinterface)。图9是示出本公开的一个实施例的作为传感器电极工作的天线组件的两个天线元件的示意图，这使得能够处理例如沿箭头指示的方向的手势和滑动(swipe)控制。

参照图10，根据本公开的一个实施例提供一种包括能够接近感测的天线组件的电子装置。图10的电子装置1000可以是诸如笔记本电脑、便携式平板电脑的便携式电脑、移动电话、具有媒体播放器功能的移动电话、手持式电脑、遥控器、游戏机、全球定位系统(GPS)设备、台式电脑、音乐播放器、多点触摸电子装置、增强现实(AR)眼镜、头戴式显示器(HMD：head mounteddisplay)、此类设备的组合或任何其他合适的电子装置。如图10所示，电子装置1000可以包括输入输出电路(in-out circuitry)1100、处理器1200和存储器1300。

处理器1200可以是微处理器和其他合适的集成电路。处理器1200和存储器1300可以被配置为控制电子装置1000的操作。在示例性实施方式中，处理器1200可以为电子装置1000运行存储在存储器1300中的软件，诸如操作系统功能、电话呼叫应用、互联网浏览、电子邮件应用、媒体播放应用、用于控制射频功率放大器和其他射频收发器的控制功能等。

存储器1300可以包括一种或多种不同类型的存储器，例如硬盘驱动器存储器、非易失性存储器(例如，闪存或其他电可编程只读存储器)、易失性存储器(例如，静态或动态随机访问存储器)。

可以由处理器1200实现的通信协议包括互联网协议、蜂窝电话协议、无线局域网协议(例如，IEEE 802.11协议，称为)、用于其他短距离无线通信链路的协议，例如协议等。

输入输出电路1100被配置为实现电子装置1000的输入和输出功能。输入输出电路1100可以包括输入输出装置1111和无线通信电路1120。输入输出装置1111可以是触摸屏和其他用户输入设备，例如按钮、操纵杆(joystick)、点击轮(click wheel)、滚轮(scrollingwheel)、触摸板(touch pad)、小键盘(key pad)、键盘(keyboard)、麦克风、相机等。此外，输入输出装置1111可以包括显示和音频设备，例如液晶显示器(LCD)屏幕、发光二极管(LED)、有机发光二极管(OLED)，以及呈现视觉信息和状态数据的其他部件。

无线通信电路1120可以包括由一个或多个集成电路、功率放大器电路、低噪声输入放大器、无源RF部件和用于处理RF无线信号的其他电路形成的射频(RF：radio-frequency)收发器电路1121。例如，RF收发器电路1121可以包括蜂窝收发器电路1122，用于处理蜂窝频带中的无线通信，例如600MHz、850MHz、900MHz、1800MHz和1900MHz处的频带以及2100MHz数据频带。RF收发器电路1121还可以包括处理用于WiFi(IEEE802.11)通信的2.4GHz和5GHz频带以及2.4GHz蓝牙通信频带的WIFI和蓝牙收发器电路1123。如果需要，无线通信电路1120可以包括用于其他短距离和长距离无线链路的电路。例如，无线通信电路1120可以包括全球定位系统(GPS)接收器设备、用于接收无线电和电视信号的无线电路、寻呼电路等。

RF收发器电路1121可以使用一个或多个集成电路和相关部件(例如，开关电路、诸如分立的电感器、电容器和电阻器之类的匹配网络部件以及集成电路滤波器网络等)来实现。这些装置可以安装在任何合适的安装结构上。利用一种合适的布置，收发器集成电路可以安装在印刷电路板上。

无线通信电路1120可以包括天线组件1124，诸如上面参照图3至图6描述的天线组件或其变型。如上所述，天线组件1124可以是各自覆盖特定所需的通信频带的单频带天线，或者可以是多频带天线。例如，可以使用多频带天线来覆盖多个蜂窝电话通信频带。

另外，无线通信电路1120还可以包括用于实现不同的通信相关功能的其他电路。例如，无线通信电路1120可以包括接近感测电路(未示出)，该接近感测电路使用天线组件1124的元件作为用于接近感测的传感器电极。另外，无线通信电路1120还可以包括功率调整电路(未示出)，用于响应于来自接近感测电路的检测结果来调整RF收发器电路1121的功率。

RF电路1121内的连接可以包括可以传送射频信号的任何合适的导电路径，包括诸如同轴电缆、微带传输线、带状线传输线等的传输线路结构。

如上所述，为了最小化电子装置1000内的空间，可以利用用作天线谐振元件结构和电容式接近传感器电极两者的导电结构来实现天线组件1124。导电结构用于形成图3至图6的集成天线谐振/寄生元件和接近传感器电极结构。如图3至图6所示，天线组件1124可以耦合到诸如射频电路1121之类的射频收发器以发射和接收天线信号。天线组件1124也可以耦合到接近传感器处理电路(未示出)以进行接近传感器测量。来自结构1124中的传感器电极的接近传感器信号是利用用作天线元件的同一导电元件产生的，因此这些接近传感器信号表示外部对象与天线之间的距离。

使用天线组件1124进行的接近度测量可以用于控制由设备1000通过天线组件1124发射的天线信号的功率。

在数据传输操作期间，来自处理器1200的控制信号可以被传送到RF电路1121以实时调整输出功率。例如，当传输数据时，RF电路1121可以用于增加或降低通过传输线提供给天线组件1124的射频信号的功率水平，以确保满足电磁辐射发射的监管限制。

如果接近感测电路没有检测到外部对象的存在，则可以以正常功率控制的水平提供功率。然而，如果接近度测量表明用户的手指或其他身体部位或其他外部对象紧邻天线组件(例如，20毫米以内、15毫米以内、10毫米以内等)，处理器1200可以通过引导RF电路1121以降低的功率通过传输线传输射频信号来相应地做出响应。

除了所示的部件之外，电子装置1000还可以包括用于不同功能的其他部件。例如，电子装置1000通常包括外壳，其可以被形成为用作天线组件1124的接地平面。

电子装置1000的其他细节可以参照前述关于本公开的实施例的天线组件的描述，在此不再赘述。

根据本公开的另一实施例，提供了一种如上所述用于控制能够接近感测的天线组件的方法。该方法由电子装置执行。该电子装置安装有本公开的天线组件，并且包括RF模块和接近感测电路。电子装置可以是如图10所示的电子装置。天线组件可以是如图3、图4、图5或图6所示的天线组件。本公开的一个实施例的天线组件的控制方法的流程图如图11所示。

在步骤1101中，高频信号例如从电子装置的RF电路发射到天线组件，以驱动天线组件作为天线工作。

具体地，RF电路经由传输线、经由电磁耦合、或者经由作为允许高频信号通过的HFP发挥作用的第三滤波器将高频信号发射到天线组件。因此，第一天线元件和第二天线元件可以协同地作为天线工作。

在步骤1102中，低频信号例如从电子装置中的感测电路发射到天线组件，以驱动天线组件的元件作为传感器工作。

对于类似于图3所示的天线组件，通过第二滤波器的隔离，天线组件的第二天线元件或者寄生元件可以被视为传感器电极。对于类似于图4所示的天线组件，通过第二滤波器和第四滤波器的隔离，第一天线元件(例如，被驱动元件)和第二天线元件(例如，寄生元件)两者均可以被视为传感器电极。在工作期间，感测电路将低频信号发射到第一天线元件和/或第二天线元件并监测与这些元件相关联的电容。

应注意，由于天线功能和传感器功能可以独立工作，因此步骤1101和步骤1102的执行顺序没有限制。

在一些实施方式中，该方法还可以包括响应于经由天线组件和接近感测电路检测到电容性对象与天线组件的接近来降低RF电路的发射和接收功率。

上述实施例主要集中于天线组件的元件的改进。天线组件的其他固有元件在此不再详细描述。

本公开的实施例以渐进的方式描述，并且每个实施例强调与其它实施例的区别。因此，对于相同或相似的部分，一个实施例可以参考其他实施例。由于实施例中公开的方法对应于实施例中公开的设备，因此方法的描述简单，并且可以参考设备的相关部分。

根据所公开的实施例的描述，本领域的技术人员可以实现或使用本公开。对这些实施例的各种修改对本领域的技术人员来说可以是显而易见的，并且在不脱离本公开的精神或范围的情况下，本文中所定义的一般原理可以在其它实施例中实现。因此，本公开不限于本文描述的实施例，而是确认本公开中公开的原理和新颖特征的最宽范围。

Claims (22)

1.一种天线组件，包括：

第一天线元件，被驱动用于以RF信号的频带进行通信；

第二天线元件，位于所述第一天线元件附近并且与所述第一天线元件电隔离，所述第二天线元件寄生耦合到所述第一天线元件；

第一滤波器，将所述第二天线元件耦合到地；以及

第二滤波器，将所述第二天线元件耦合到接近感测电路，所述接近感测电路驱动所述第二天线元件以检测电容性对象与所述天线组件的接近。

2.根据权利要求1所述的天线组件，其中，从所述接近感测电路传输驱动信号以驱动所述第二天线元件来检测电容性对象的接近，并且所述驱动信号的频率低于所述RF信号的所述频带的频率。

3.根据权利要求2所述的天线组件，其中，所述驱动信号与正在传输的所述RF信号同时传输。

4.根据权利要求1所述的天线组件，其中，所述第二天线元件被配置为与所述第一天线元件关联以形成谐振并改变所述天线组件的辐射模式。

5.根据权利要求1所述的天线组件，其中，所述第一滤波器用作允许所述RF信号通过并且阻止直流电流的高通滤波器

6.根据权利要求1所述的天线组件，其中，所述第二滤波器用作阻止所述RF信号通过的低通滤波器。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的天线组件，其中，所述第一天线元件经由第三滤波器电连接到所述接近感测电路，并且所述接近感测电路还驱动所述第一天线元件以检测电容性对象的接近，

其中，所述第三滤波器的类型与所述第二滤波器的类型相同。

8.根据权利要求7所述的天线组件，其中，所述第一天线元件经由第四滤波器电连接到RF收发器以传输所述RF信号，

其中，所述第四滤波器允许所述RF信号通过，并且所述第四滤波器的类型与所述第一滤波器的类型相同。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的天线组件，其中，所述第二天线元件包括彼此连接的第一部分和第二部分。

10.根据权利要求9所述的天线组件，其中，所述天线组件利用所述第二天线元件的所述第一部分支持所述RF信号的第一频带，并且利用所述第二天线元件的所述第二部分支持所述RF信号的第二频带，

其中，所述第一频带高于所述第二频带。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的天线组件，其中，所述第二天线元件是所述天线组件的寄生元件，所述第一滤波器是电容器，并且所述第二滤波器是电感器。

12.一种电子装置，包括：

RF收发器；

接近感测电路；以及

天线组件，所述天线组件包括：

第一天线元件，由所述RF收发器驱动，用于以RF信号的频带进行通信；

第二天线元件，位于所述第一天线元件附近并且与所述第一天线元件电隔离，所述第二天线元件寄生耦合到所述第一天线元件；

第一滤波器，将所述第二天线元件耦合到地；以及

第二滤波器，将所述第二天线元件耦合到接近感测电路，所述接近感测电路驱动所述第二天线元件以检测电容性对象与所述天线组件的接近。

13.根据权利要求12所述的电子装置，其中，从所述接近感测电路传输驱动信号以驱动所述第二天线元件来检测电容性对象的接近，并且所述驱动信号的频率低于所述RF信号的所述频带的频率。

14.根据权利要求12所述的电子装置，其中，所述驱动信号与正在传输的所述RF信号同时传输。

15.根据权利要求12所述的电子装置，其中，所述第二天线元件被配置为与所述第一天线元件关联以形成谐振并改变所述天线组件的辐射模式。

16.根据权利要求12所述的电子装置，其中，所述第一滤波器用作允许所述RF信号通过并且阻止直流电流的高通滤波器。

17.根据权利要求12所述的电子装置，其中，所述第二滤波器用作阻止所述RF信号通过的低通滤波器。

18.根据权利要求12-17中任一项所述的电子装置，其中，所述第一天线元件经由第三滤波器电连接到所述接近感测电路，并且所述接近感测电路还驱动所述第一天线元件以检测电容性对象的接近，

其中，所述第三滤波器的类型与所述第二滤波器的类型相同。

19.根据权利要求18所述的电子装置，其中，所述第一天线元件经由第四滤波器电连接到RF收发器以传输所述RF信号，

其中，所述第四滤波器允许所述RF信号通过，并且所述第四滤波器的类型与所述第一滤波器的类型相同。

20.根据权利要求12至17中任一项所述的电子装置，其中，所述第二天线元件包括彼此连接的第一部分和第二部分。

21.根据权利要求20所述的电子装置，其中，所述天线组件利用所述第二天线元件的所述第一部分支持所述RF信号的第一频带，并且利用所述第二天线元件的所述第二部分支持所述RF信号的第二频带，

其中，所述第一频带高于所述第二频带。

22.根据权利要求12所述的电子装置，其中，所述RF收发器被配置为响应于经由所述天线组件和所述接近感测电路检测到电容性对象与所述天线组件的接近来降低发射和接收功率。