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Technisches Gebiet
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Beispiele betreffen Erfassungsschaltungen zur Nähedetektion und mobile Telekommunikationsvorrichtungen.
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Stand der Technik
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Es gibt zahlreiche Anwendungen, bei denen die Anwesenheit eines Objekts in der Umgebung eines anderen Objekts bestimmt werden soll. Zum Beispiel können Vorrichtungen mit Sendern zum drahtlosen Senden von Datensignalen unter Verwendung eines drahtlosen LAN-Standards oder eines Mobiltelekommunikationsstandards, wie zum Beispiel einer der Versionen des Mobiltelekommunikationsstandards, nämlich des LTE-Standards (Long-Term Evolution), eine Verringerung einer Leistung des Übertragungssignals erfordern, wenn sich menschliches Gewebe in der Umgebung der Sendeantennen befindet. FCC (Federal Communications Commission) und ETSI (European Telecommunications Standards Institute) geben Bestimmungen für eine maximal zulässige Strahlungsintensität für menschliches Gewebe. Zum Beispiel darf eine maximale spezifische Absorptionsrate (SAR, W/kg) nicht überschritten werden. Die SAR hängt von der Nähe des Gewebes zu den zum Abstrahlen des Signals verwendeten Antennen und der Menge und Form der gesendeten Energie ab. Um den Bestimmungen zu genügen, müssen mehrere Testfälle erfüllt werden. Zum Beispiel darf die SAR eine vorbestimmte Schwelle nicht übersteigen, wenn menschliches Gewebe oder ein Messkörper mit ähnlichen Eigenschaften (ein SAR-Phantom) sich in direktem Kontakt mit der untersuchten Vorrichtung an beliebigen Orten davon befindet. Um Nähe eines Objekts oder zum Beispiel von menschlichem Gewebe zu einer Vorrichtung zu bestimmen, können kapazitive Sensoren verwendet werden. Wenn Nähe eines Objekts zum Beispiel zu allen sechs Rändern einer rechteckigen Vorrichtung zu bestimmen ist, können jedoch zahlreiche Sensoren erforderlich sein, wie zum Beispiel für Tablet-Computer oder Mobiltelefone, was beträchtliche Kosten für die Nähedetektion darstellt. Im Fall einer bestimmten Nähe eines Objekts oder menschlichen Gewebes muss die Sendeleistung einer drahtlosen Kommunikationsvorrichtung oder eines Senders in der Vorrichtung, die untersucht wird, verringert werden, um den SAR-Anforderungen zu genügen.
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Die
US-Patentanmeldung 2012/0 322 378 A1 befasst sich mit einem schnurlosen Kommunikationsapparat, der eine erste Antenne, eine zweite Antenne, einen Sensor, einen schnurlosen Transceiver und einen Schalter umfasst. Der Sensor ist elektrisch sowohl mit der ersten Antenne als auch mit der zweiten Antenne verbunden. Abhängig von dem Auswerteergebnis des Sensors wird der schnurlose Transceiver, insbesondere ein Hauptantennenanschluss desselben, mit der ersten Antenne oder der zweiten Antenne verbunden.
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Die
US-Patentanmeldung 2013/0 029 625 A1 befasst sich mit einem Apparat, der einen metallischen Gegenstand aufweist, der zumindest als Antenne oder als Sensorelement innerhalb eines tragbaren Terminals verwendet wird.
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Es kann der Wunsch bestehen, die Möglichkeit bereitzustellen, Nähe auf effizientere Weise zu bestimmen.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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Im Folgenden werden lediglich als Beispiele und mit Bezug auf die beigefügten Figuren einige Ausführungsformen von Vorrichtungen und/oder Verfahren beschrieben. Es zeigen:
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1 ein Beispiel für eine Schaltung;
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2 ein weiteres Beispiel für eine Schaltung zum Bestimmen der Nähe eines Objekts zu einer ersten oder einer zweiten Antenne unter Verwendung einer dritten Antenne;
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3 ein weiteres Beispiel für eine Schaltung zum Bestimmen von Nähe;
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4 ein weiteres Beispiel zur Bestimmung von Nähe;
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5 ein Flussdiagramm eines Beispiels für ein Verfahren zum Bestimmen von Nähe eines Objekts zu einer ersten Antenne und zu einer zweiten Antenne; und
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6 ein Beispiel für eine Mobilkommunikationsvorrichtung.
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Ausführliche Beschreibung
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Es werden nun verschiedene Beispiele ausführlicher mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen einige Beispiele dargestellt sind. In den Figuren können die Dicken von Linien, Schichten und/oder Regionen der Klarheit halber übertrieben sein.
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Obwohl bei weiteren Beispielen verschiedene Modifikationen oder alternative Formen möglich sind, werden dementsprechend Beispiele hierfür beispielsweise in den Figuren gezeigt und werden hier ausführlich beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass keine Absicht besteht, weitere Beispiele auf die konkreten offenbarten Formen zu beschränken, sondern im Gegenteil weitere Beispiele alle Modifikationen, Äquivalente und Alternativen abdecken sollen, die in den Schutzumfang der Offenbarung kommen. Gleiche Zahlen beziehen sich in der Beschreibung der Figuren durchweg auf gleiche oder ähnliche Elemente.
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Es versteht sich, dass, wenn ein Element als mit einem anderen Element "verbunden" oder "gekoppelt" bezeichnet wird, es direkt mit dem anderen Element verbunden oder gekoppelt sein kann oder dazwischentretende Elemente vorliegen können. Wenn ein Element dagegen als mit einem anderen Element "direkt verbunden" oder "direkt gekoppelt" bezeichnet wird, sind keine dazwischentretenden Elemente anwesend. Andere zur Beschreibung der Beziehung zwischen Elementen verwendeten Wörter sollten auf ähnliche Weise interpretiert werden (z.B. "zwischen" im Gegensatz zu "direkt zwischen", "angrenzend" im Gegensatz zu "direkt angrenzend" usw.).
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Die hier gebrauchte Terminologie dient nur zum Zwecke der Beschreibung konkreter Beispiele und ist nicht als Beschränkung von Beispielen beabsichtigt. Im vorliegenden Gebrauch sollen die Singularformen "ein", "eine" und "der/die/das" auch die Pluralformen umfassen, sofern es der Kontext nicht deutlich anders angibt. Ferner versteht sich, dass die Ausdrücke "umfasst", "umfassend", "schließt ein" und/oder "einschließlich" im vorliegendem Gebrauch die Anwesenheit von angegebenen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen und/oder Komponenten spezifizieren, aber die Anwesenheit oder den Zusatz eines oder mehrerer anderer Merkmale, ganzer Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente, Komponenten und/oder Gruppen davon nicht ausschließen.
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Sofern es nicht anders definiert wird, besitzen alle hier gebrauchten Begriffe (einschließlich technischer und wissenschaftlicher Begriffe) dieselbe Bedeutung wie von Durchschnittsfachleuten auf dem Gebiet, zu dem die Beispiele gehören, gemeinhin verstanden. Ferner versteht sich, dass Ausdrücke, z.B. die in weithin verwendeten Wörterbüchern definierten, als eine Bedeutung aufweisend interpretiert werden sollen, die mit ihrer Bedeutung im Kontext der relevanten Technik vereinbar ist, und nicht auf idealisierte oder zu sehr formale Weise zu interpretieren sind, sofern es hier nicht ausdrücklich definiert wird.
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1 zeigt ein Beispiel für eine Schaltung 100 mit einer Erfassungsschaltung 102 und einer Auswertungsschaltung 104. Die Erfassungsschaltung 102 umfasst eine justierbare Kenngröße, die auf einer Nähe eines Objekts zu der ersten oder zweiten Antenne, die zum Senden eines Sendesignals verwendet wird, basiert oder davon abhängt. Die Erfassungsschaltung 102 kann eine Kenngröße aufweisen, die sich ändert oder justiert wird, wenn sich ein Objekt in der Nähe einer zum Senden eines Sendesignals verwendeten Sendeantenne befindet. Die Sendeantenne kann die erste Antenne 106a oder die zweite Antenne 106b sein. Die Antennen 106a und 106b sind in 1 nur für Anschauungszwecke gezeigt und sind nicht unbedingt Teil der Schaltung 100, die dazu dient, Nähe eines Objekts zu einer der Antennen oder beiden Antennen gleichzeitig zu überwachen. Die Auswertungsschaltung 104 ist mit der Erfassungsschaltung 102 gekoppelt, um die Kenngröße der Erfassungsschaltung 102 zu überwachen. Durch Bereitstellung einer Erfassungsschaltung 102, deren Kenngröße sich ändert, wenn sich ein Objekt in der Nähe der zur Übertragung verwendeten Antenne befindet (der ersten Antenne 106a oder der zweiten Antenne 106b), kann eine einzige Erfassungsschaltung 102 und eine zugeordnete Auswertungsschaltung 104 verwendet werden, um die Anwesenheit eines Objekts in der Nähe aller potentiell zum Senden eines Signals verwendeten Antennen zu bestimmen. Eine einzige Erfassungsschaltung und zugeordnete Auswertungsschaltung kann ausreichen, um kontinuierliche oder abwechselnde Übertragung durch zwei Antennen abzudecken, was in modernen Telekommunikationsanwendungen, die zum Beispiel MISO-(mehrere Eingänge, einzelne Ausgänge) oder MIMO-(mehrere Eingänge, mehrere Ausgänge)Techniken verwenden, ein üblicher Benutzungsfall ist. Indem man über eine Erfassungsschaltung verfügt, die ihre Kenngröße ändert, wenn sich ein Objekt in der Nähe der ersten Antenne 106a, der zweiten Antenne 106b oder einer Kombination der ersten Antenne 106a und der zweiten Antenne 106b befindet, kann man die Verwendung mehrerer Näherungssensoren in einer einzigen Vorrichtung vermeiden und weiterhin alle relevanten Benutzungsfälle berücksichtigen, um den SAR-Bestimmungen zum Beispiel von FCC oder ETSI zu genügen.
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Gemäß bestimmten Beispielen erzeugt die Auswertungsschaltung 104 ein Nähe-Signal, das die Anwesenheit eines Objekts in einer Umgebung der Sendeantenne der ersten Antenne 106a oder der zweiten Antenne 106b angibt, wenn die überwachte Kenngröße ein vorbestimmtes Kriterium erfüllt. Wenn zum Beispiel die überwachte Kenngröße eine Kapazität der Erfassungsschaltung oder einer Komponente dieser zum Beispiel mit Bezug auf ein einschließendes Gehäuse oder eine Massefläche der Vorrichtung ist, kann eine Änderung der Kapazität anzeigen, dass sich ein Objekt, zum Beispiel ein menschlicher Körper oder menschliches Gewebe, in der Umgebung der zur Übertragung verwendeten Antenne oder Antennen befindet. Die Antenne oder Antennen, die zur Übertragung verwendet werden, können entweder eine der ersten Antenne und der zweiten Antenne oder die erste Antenne und die zweite Antenne gleichzeitig sein. Gemäß einigen Beispielen wird ein zum Erzeugen eines durch die erste Antenne und/oder durch die zweite Antenne zu sendenden Sendesignals verwendeter Sender gesteuert, um die Leistung des Sendesignals zu verringern oder als Alternative einen beliebigen anderen relevanten Parameter zu ändern, wodurch die Menge an effektiver Sendeleistung des Signals verringert wird, z.B. Modulation, oder durch Ändern des Betriebsmodus von Sender oder Antenne als Reaktion auf die bestimmte Nähe. Dies kann dazu dienen, die SAR-Anforderungen in einem MISO- oder MIMO-System, das nur eine einzige Erfassungsschaltung und zugeordnete Auswertungsschaltung verwendet, zu erfüllen. Die beschriebenen Prinzipien gelten ähnlich auch für Systeme, die aus mehr als zwei Antennen bestehen.
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Eine Erfassungsschaltung 102 kann zum Beispiel zwei oder mehr Elektroden umfassen, die eine Kapazität bilden, die mittels der Auswertungsschaltung 104 gemessen oder überwacht wird. Die Auswertungsschaltung 104 kann zum Beispiel in einer integrierten Schaltung (IC) implementiert werden. Bestimmte vordefinierte oder vorbestimmte Schwellen für die überwachte Kapazität können Leistungsverminderungen für die Funkgeräte oder die Sender auslösen. Das heißt, wenn vorbestimmte Schwellenkriterien für die Kapazität erfüllt sind, kann die Sendeleistung der Sender (Funkgeräte) verringert werden.
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Gemäß einigen Beispielen wird die Leistung auf einen vorbestimmten festen Wert verkleinert, wenn ein einziges Schwellenkriterium erfüllt ist. Gemäß weiteren Beispielen werden mehrere Schwellenkriterien definiert, und die Leistung wird in mehreren Schritten verringert, wobei jeder Schritt oder Wert der Sendeleistung einem einzelnen Schwellenkriterium entspricht. Gemäß weiteren Beispielen wird die Sendeleistung abhängig von der bestimmten Nähe des Objekts zu der Sendeantenne, die einer Distanz zu der ersten Antenne oder zu der zweiten Antenne entspricht, kontinuierlich verkleinert.
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Bei Verwendung einer einzigen Erfassungsschaltung 102, deren Kenngröße sich ändert, wenn sich ein Objekt in der Nähe einer Sendeantenne der ersten Antenne 106a oder der zweiten Antenne 106b, die zum Senden eines Signals verwendet werden, befindet, können mehrere Erfassungsschaltungen nicht erforderlich sein. Kapazitive Sensorelektroden oder Erfassungsschaltungen können zum Beispiel eine vernünftige Größe in der Größenordnung von Millimetern oder Zentimetern aufweisen, wenn hochempfindliche Signale oder Kapazitätsschwankungen eines signifikanten Betrags erwünscht sind. Die Verwendung eines Beispiels für eine Schaltung wie hier beschrieben kann signifikant Platz in einem Mobiltelefon, einer Mobilkommunikationsvorrichtung, einem Tablet-Computer oder dergleichen sparen. Kosten und Komplexität können verringert werden, wenn nur eine Menge von Elektroden erforderlich ist. Außerdem können mehrere integrierte Schaltungen oder eine integrierte Schaltung mit mehreren Ports und die zugeordneten Kosten gespart werden, wenn die Nähedetektion nicht auf mehreren Seiten einer Vorrichtung stattfinden muss.
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Das vorbestimmte Kriterium, woraufhin eine Sendeleistung verringert wird, kann bei bestimmten Ausführungsformen individuell an den bestimmten Benutzungsfall und die bestimmte Geometrie angepasst werden. Wenn zum Beispiel eine Erfassungsschaltung 102 vorgesehen ist, die eine Kapazität aufweist, die von der relativen Position von Materie oder menschlichem Gewebe und der ersten Antenne 106a, der zweiten Antenne 106b oder einer Kombination der ersten Antenne 106a und der zweiten Antenne 106b abhängt, wird die Abhängigkeit der Kapazität der Erfassungsschaltung 102 von der Distanz oder der Nähe von Objekten zu den Antennen durch die bestimmte Geometrie oder Konfiguration bestimmt. Der Verlauf der Kapazität kann berechnet oder gemessen werden. Ferner hängt die von einem Objekt absorbierte elektromagnetische Energie von der Distanz des Objekts zu dem Strahler ab, d.h. zu der ersten Antenne 106a und/oder zu der zweiten Antenne 106b. Ein gegebener Wert der absorbierten Energie oder SAR entspricht also einer Kapazität der Erfassungsschaltung und die einem unerwünschten SAR-Wert entsprechende Kapazität kann als Schwellenwert oder als das vorbestimmte Kriterium gewählt werden, das eine Verringerung der Leistung des Senders auslöst, um so im Betrieb den unerwünschten SAR-Wert nicht zu übersteigen. Anders ausgedrückt, kann das vorbestimmte Kriterium einem Maximum einer zulässigen Absorption von durch eine der Antennen abgestrahlter elektromagnetischer Energie durch das Objekt entsprechen. Anders ausgedrückt, kann das vorbestimmte Kriterium auch einem Maximum einer annehmbaren Distanz des Objekts zu einer der Antennen oder zu Komponenten der Erfassungsschaltung entsprechen. Kapazität ist nur ein Beispiel für eine Kenngröße einer Erfassungsschaltung, die abhängig von der Position eines Objekts in der Nähe der Antennen variieren kann. Andere Sensorkonzepte können andere Kenngrößen verwenden.
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2 zeigt ein Beispiel, bei dem die Erfassungsschaltung eine Antenne 112 zum Empfangen eines Signals eines ersten Signaltyps umfasst, während die erste Antenne 106a und die zweite Antenne 106b zum Empfangen oder Senden von Signalen eines zweiten Signaltyps verwendet werden, der von dem ersten Signaltyp verschieden ist. Das heißt, eine bereits existierende Empfangsantenne für eine andere Anwendung kann als Teil der Erfassungsschaltung verwendet werden, um so zusätzlichen Platz zu sparen. Eine hohe gegenseitige Isolation zwischen der Erfassungsschaltung und einer der Antennen 106a und 106b kann erzielt werden, wenn eine Antenne Teil der Erfassungsschaltung ist, die nur zum Empfangen von Signalen verwendet wird, statt von Antennen, die ferner Signale senden. Wenn zum Beispiel WLAN- oder Zellularübertragungssysteme betrachtet werden, kann eine Kapazitätsänderung eines der Antennenstrahler mit einer viel kleineren Frequenz als der Frequenz des mittels der Antennen gesendeten Hochfrequenzsignals bestimmt werden. In der Auswertungsschaltung können hohe Intermodulationsverzerrungen verursacht werden, wenn kleine Teile der Hochfrequenzsendeleistung der WLAN- oder Zellularübertragung mit der Erfassungsschaltung gekoppelt werden und sich in die Auswertungsschaltung ausbreiten, wenn die erste Antenne 106a oder die zweite Antenne 106b Teil der Erfassungsschaltung wäre. Selbst geringfügige Mengen an Sendeleistung können eine signifikante Intermodulationsverzerrung verursachen, wenn sie sich durch eine Sperrschaltung zu der nichtlinearen Erfassungsschaltung 102 und ihrer zugeordneten Auswertungsschaltung 104 ausbreiten. Die Verwendung einer Nur-Empfangsantenne 112 als Teil der Elektrode der Erfassungsschaltung dient dazu, Intermodulationsverzerrungen zu vermeiden, insbesondere wenn die Antenne dafür ausgelegt ist, ein Signal eines anderen Signaltyps als die erste Antenne 106a und die zweite Antenne 106b zu empfangen, da Kreuzkopplung von den Antennen 106a und 106b zu der Antenne 112 dann verringert sein kann. In dem Beispiel von 2 kann die Antenne 112 zum Beispiel betreibbar sein, um ein Signal von GPS-Satelliten (Global Positioning System) zu empfangen, während die Antennen 106a und 106b zum Senden von drahtlosen LAN- oder Mobiltelekommunikationssignalen mit Hochfrequenzen im Bereich von 700 MHz bis 6 GHz verwendet werden können.
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Zum Beispiel kann in einem MISO-System die erste Antenne 106a dazu dienen, gleichzeitig ein durch einen Sender erzeugtes Sendesignal zu senden und ein erstes Empfangssignal des MISO-Systems zu empfangen, während die zweite Antenne 106b dafür ausgelegt sein kann, ein zweites Empfangssignal des MISO-Systems zu empfangen. Die Verwendung einer Antenne 112, die zwischen beiden Antennen 116a und 116b angeordnet und dafür ausgelegt ist, ein Empfangssignal eines anderen Signaltyps als die Empfangssignale für die Antennen 116a und 116b zu empfangen, kann verzerrungsfreie Bestimmung der Nähe von Objekten zu den Antennen 106a und 106b gewährleisten und gleichzeitig Intermodulationsverzerrungen vermeiden, die auftreten, wenn eine Sendeantenne als Teil der Erfassungsschaltung verwendet wird oder wenn andernfalls Kreuzkopplung zwischen den Antennen 106a oder 106b und der Antenne 112 auftritt.
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Gemäß einigen Beispielen erlaubt dies, Szenarien mit mehreren Eingängen und mehreren Ausgängen abzudecken, bei denen beide Antennen 106a und 106b gleichzeitig zur Übertragung verwendet werden, was eine minimale Distanz zwischen der ersten Antenne 106a und der zweiten Antenne 106b verlangen kann, um Überlappungs-SAR-Konzentrationsbereiche zu vermeiden. Ein Überlappungs-Konzentrationsbereich ist eine Position, die hier bedeutet, dass die Summe der durch die erste Antenne und die zweite Antenne verursachten SAR-Werte merklich höher als ein SAR-Wert ist, der entweder durch die erste Antenne oder die zweite Antenne alleine verursacht wird. Die Verwendung einer Antenne 112 zwischen den Antennen 106a und 116b, die zur Übertragung verwendet werden, kann dennoch die Detektion einer Nähe zu beiden Sendeantennen und daher zu beiden Komponenten in dem System, die für die Erzeugung des potentiell für menschliches Gewebe schädlichen Signals signifikant sind, abdecken.
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Obwohl einige Szenarien nur eine feste vorbestimmte Antenne in einem MISO-Aufbau zur Übertragung oder als Sendeantenne verwenden können, können andere Szenarien dynamisch wählen, welche von mehreren verfügbaren Antennen für die Übertragung verwendet werden soll, während die anderen Antennen nur für Empfang verwendet werden, abhängig von der Umgebung und den Signalkenngrößen.
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Anders ausgedrückt, benutzt das in 2 dargestellte Beispiel drei oder mehr Antennen, um die Anzahl der Auswertungsschaltungen 104 oder Sensor-ICs zu verringern. Zwischen zwei Sendeantennen 106a und 106b kann nur eine für Signalempfangszwecke verwendete Antenne 112 platziert werden und als Teil einer Erfassungsschaltung verwendet werden, die mit einer Auswertungsschaltung 104 oder einer Sensorschaltung oder einem Sensor-IC gekoppelt ist. Wenn zwei oder mehr Sendeantennen verwendet werden, kann ihr relativer Abstand größer als der Abstand zwischen einem Paar von Sende- und Empfangsantenne sein, da zwei Sendeantennen andernfalls die Überlappungs-SAR-Konzentrationsbereiche erzeugen, die ihrerseits eine viel höhere Verschlechterung der Sendeleistung erfordern würden, um den Anforderungen gerecht zu werden. Um eine solche Art von Szenario zu vermeiden, kann ein Abstand zwischen den zwei Sendeantennen vergrößert werden. Dies kann die Verwendung einer dritten Antenne für einen anderen Signaltyp zwischen den zwei Antennen 106a und 106b ohne Erfordernis von zusätzlichem Platz ermöglichen. Dies kann auch zu besserer Isolation zwischen dem Nähesensor-IC und den Sendern führen und so zur Vermeidung von Intermodulationsverzerrungen dienen, weil weniger HF-Leistung an das Sensor-IC gekoppelt wird. Die Intermodulationsverzerrungen können sich ferner mit Empfängern der Vorrichtung koppeln und starke Desensibilisierung verursachen. Einkopplung von Hochfrequenzleistung in die Sensorschaltung oder Auswertungsschaltung kann andernfalls zu einem falschen Sensorergebnis führen, das sogar zu völliger Störung der Sender führen könnte, d.h. zu einer starken Abnahme der Sendeleistung, die zu klein wird, um von der Empfängerseite der unter Verwendung des Senders durchgeführten Kommunikation empfangen zu werden.
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3 zeigt schematisch ein konkretes Beispiel für ein solches System, das eine erste Antenne 106a und eine zweite Antenne 106b umfasst. Ein Sendeempfänger 302 ist dafür ausgelegt, gleichzeitig Signale zu senden und zu empfangen, während ein Empfänger 304 dafür ausgelegt ist, ein Signal zu empfangen, ohne über die Fähigkeit zur Erzeugung eines Übertragungssignals zu verfügen. Der Sendeempfänger 302, der Empfänger 304, die erste Antenne 106a und die zweite Antenne 106b sind mit einem Signalschaltelement 306 (Hochfrequenzschalter) gekoppelt, der dafür ausgelegt ist, den Sendeempfänger 302 selektiv mit der ersten Antenne 106a und den Empfänger mit der zweiten Antenne 106b zu koppeln und umgekehrt. Abhängig von den konkreten Antennenkenngrößen und der Betriebsart wird entweder die erste Antenne 106a oder die zweite Antenne 106b zur Übertragung verwendet, während die andere Antenne nur für Empfangszwecke verwendet wird.
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Die Auswertungsschaltung 104 ist mit dem Signalpfad des Sendeempfängers 302 gekoppelt, so dass immer die Sende- oder Übertragungsantenne Teil der Erfassungsschaltung wird. Das heißt, die Schaltentität bzw. das Signalschaltelement 306 koppelt die Sendeempfängerschaltung 302 mit der ersten Antenne 106a oder mit der zweiten Antenne 106b, während die Auswertungsschaltung 104 mit dem Sendeempfänger 302 gekoppelt ist, so dass die Erfassungsschaltung die erste Antenne 106a umfasst, wenn die erste Antenne zum Senden eines Signals verwendet wird, oder die Erfassungsschaltung die zweite Antenne 106b umfasst, wenn die zweite Antenne zum Senden des Signals verwendet wird. Die für die Übertragung verwendete Antenne wird automatisch Teil der Erfassungsschaltung, so dass ein Gewebe in der Umgebung der Sendeantenne automatisch in der Umgebung der Komponente erfasst wird, von der die Strahlung ursprünglich kommt. Eine Auswertungsschaltung 104 kann ausreichen, um beide Szenarien in einem System mit mehreren Eingängen und einem einzigen Ausgang abzudecken, um die SAR-Anforderungen zu erfüllen.
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Anders ausgedrückt, zeigt 3 eine Schaltung, bei der ein niederfrequentes Sensorsignal, das mittels der Auswertungsschaltung 104 ausgewertet wird, in einem Schema, bei dem ein Sendeempfänger oder Hauptsendeempfänger 302 und ein Diversitätsempfänger 304 mittels eines Signalschaltelements 306 oder Hochfrequenzschalters zwischen einem Antennenpaar übergewechselt wird, mit dem Hochfrequenz-Funksignal kombiniert wird. Das Sensorsignal wird vor dem Schalter 306 mit den Hochfrequenzsignalen des Sendeempfängers kombiniert, und auf diese Weise werden Näheinformationen immer von der Antenne erzielt, die für die Übertragung verwendet werden. In 3 dargestellte Konfigurationen, bei denen Antennensendeempfänger-/-empfängerpaare unter Verwendung eines zweipoligen Zweiwege-HF-Schalters bzw. DPDT-HF-Schalters umgewechselt werden, finden sich in vielen Anwendungsszenarien. Diese Arten von Anordnungen können zum Beispiel in bestimmten Vorrichtungen verwendet werden, um die abgestrahlte Leistungsfähigkeit für verschiedene Benutzungsfälle und/oder Benutzergriffe an der Vorrichtung zu verbessern. Das Paar von Sendeempfänger und Empfänger kann zum Beispiel Haupt-Zellular (Senden und Empfangen) und Diversitäts- bzw. MIMO-Zellular (nur Empfangen) sein. In einem solchen Benutzungsfall kann das Sensorsignal vor dem Signalschaltelement 306 mit dem Hochfrequenzsignal des Sendeempfängers 302 kombiniert werden. Das Sensorsignal wird dann immer zur Sendeantenne gesteuert, also der Antenne, deren Eingangsleistung zu steuern ist, um den SAR-Anforderungen zu genügen. Es kann ein Nähesensor oder eine einzige Auswertungsschaltung 104 verwendet werden, um den Bereich der zwei Antennen 106a und 106b abzudecken.
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4 zeigt ein weiteres Beispiel, das zum Beispiel auch mit Systemen mit mehreren Eingängen und mehreren Ausgängen verwendbar ist, d.h. mit Systemen, bei denen die erste Antenne 106a und die zweite Antenne 106b gleichzeitig zum Senden und Empfangen von Signalen verwendet werden. In dem in 4 dargestellten Beispiel wird das Schaltelement 406 verwendet, um an einem ersten Zeitpunkt die erste Antenne 106a mit der Auswertungsschaltung 104 zu koppeln und um an einem zweiten Zeitpunkt die zweite Antenne 106b mit der Auswertungsschaltung 104 zu koppeln. Das heißt, die Auswertungsschaltung 104 wird mit einer der Antennen 106a und 106b gekoppelt, so dass beide Antennen in verschiedenen Zeitintervallen Teil der Erfassungsschaltung werden. Außerdem kann für Szenarien mit mehreren Eingängen und mehreren Ausgängen eine einzige Auswertungsschaltung oder ein einziges Sensor-IC 104 ausreichen, um die Nähe von Objekten oder menschlichem Gewebe zu den Strahlern oder Antennen, die zum Übertragen oder Senden von Hochfrequenzsignalen verwendet werden, zu überwachen, wodurch das System mit den SAR-Anforderungen konform werden kann. Gemäß einigen Beispielen koppelt das Schaltelement 406 abwechselnd die Auswertungsschaltung 104 mit der ersten Antenne 106a und mit der zweiten Antenne 106b, um so in der Lage zu sein, die Erzeugung von hohen SAR-Werten zu vermeiden, die dadurch verwendet werden, dass eine der zwei Antennen 106a und 106b nur eine einzige Auswertungsschaltung 104 verwendet. In weiteren Beispielen wird das Beispiel von 4 auch in MISO-Anwendungen verwendet.
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4 zeigt ein Beispiel, bei dem ein Näherungssensorsignal abwechselnd oder synchron auf zwei oder mehr Antennen 106a und 106b kombiniert wird. Das heißt, die Abtastung des Signals mittels der Auswertungsschaltung 104 kann synchronisiert werden, und zwei oder mehr Näherungssensorelektroden von Erfassungsschaltungen, die die Strahler der Antenne umfassen, können mit einer einzigen Auswertungsschaltung 104 verwendet werden. In dem in 4 dargestellten Beispiel wird ein einziger Näherungssensor oder eine einzige Auswertungsschaltung 104 mit einem Signalpfad zu zwei oder mehr Antennen 106a und 106b auf einmal bereitgestellt. Das Sensorsignal kann synchron an jeder der Antennen 106a und 106b abgetastet werden, und Näherungsdaten von mehreren Elektrodenpaaren oder für mehrere Antennen können mittels einer einzigen Auswertungsschaltung 104 oder eines einzigen Sensor-IC gesammelt oder bestimmt werden.
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5 zeigt ein Beispiel für ein Verfahren zur Bestimmung von Nähe eines Objekts zu einer ersten Antenne oder zu einer zweiten Antenne, die benutzbar sind, um ein Sendesignal zu senden, mittels eines Blockschaltbilds. Während des Überwachens 502 wird eine Kenngröße einer Erfassungsschaltung überwacht, wobei die Erfassungsschaltung eine sich ändernde Kenngröße aufweist, wenn sich ein Objekt in einer Nähe der zum Senden eines Sendesignals verwendeten Sendeantenne befindet, wobei die Sendeantenne die erste Antenne oder die zweite Antenne ist. 5 zeigt ferner Anzeigen eines Objekts in der Nähe der Sendeantenne, wenn die Kenngröße der Erfassungsschaltung ein vorbestimmtes Kriterium erfüllt.
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Einige Beispiele für Verfahren betreffen MISO-Systeme, die dynamisch eine der zwei Antennen als die zur Übertragung des Sendesignals verwendete Sendeantenne wählen. Das heißt, eine Antenne wird zum Senden und Empfangen verwendet, während die andere Antenne nur zum Empfangen verwendet wird, und die Rollen können sich ändern. 5 zeigt ferner das optionale Bestimmen 508, ob sich die zum Senden des Sendesignals verwendete Sendeantenne geändert hat. Wenn nicht, kann die Überwachung 502 fortgesetzt werden. Wenn sich die Sendeantenne geändert hat, kann optionales Aufnehmen 506 der zum Senden des Sendesignals verwendeten Antenne in die Erfassungsschaltung durchgeführt werden.
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6 zeigt schematisch ein Beispiel für eine Mobiltelekommunikationsvorrichtung oder ein Benutzergerät mittels eines mobilen Handapparats 600 mit einer ersten Antenne 106a und einer zweiten Antenne 106b. Der mobile Handapparat 600, der zum Beispiel ein Smartphone sein kann, umfasst eine Schaltung 100, die eine Erfassungsschaltung 102 und eine Auswertungsschaltung 104 aufweist. Die Erfassungsschaltung 102 weist eine Kenngröße auf, die sich ändert, wenn sich ein Objekt in der Nähe der ersten Antenne 106a oder der zweiten Antenne 106b, die zum Senden eines Signals verwendet wird, befindet. Die Auswertungsschaltung 104 ist mit der Erfassungsschaltung 102 gekoppelt, um die Kenngröße der Erfassungsschaltung 102 zu überwachen und um eine Verringerung der Sendeleistung des Hochfrequenzsenders des Handapparats zu erlauben, wenn unter Verwendung der Schaltung 100 Nähe eines Objekts oder von menschlichem Gewebe zu der ersten Antenne (106a), zu der zweiten Antenne (106b) oder zu der ersten Antenne (106a) und der zweiten Antenne (106b) bestimmt wird.
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Obwohl die obigen Beispiele unter Verwendung von zwei Antennen 106a und 106b dargelegt wurden, können weitere Beispiele auch eine größere Anzahl von Antennen in anderen Konfigurationen verwenden. Zum Beispiel können drei Antennen verwendet werden, die für eine MIMO-Konfiguration ausgelegt sind, die drei oder mehr Antennen verwendet, wie zum Beispiel für bestimmte WLAN-Anwendungen beschrieben. Obwohl die obigen Beispiele hauptsächlich für Anwendungen in Mobiltelekommunikationsnetzen oder drahtlosen Kommunikationssystemen beschrieben wurden, können weitere Beispiele auch für andere drahtlose Übertragungstechniken verwendet werden, wie zum Beispiel in einem der vom 3GPP standardisierten Mobilkommunikationsnetzen, wobei der Ausdruck Mobilkommunikationssystem gleichbedeutend mit Mobilkommunikationsnetz verwendet wird. Das mobile oder drahtlose Kommunikationssystem kann zum Beispiel den Typen LTE (Long-Term Evolution), LTE-A (LTE-Advanced), HSPA (High Speed Packet Access), UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) oder UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network), einem e-UTRAN (evolved-UTRAN), GSM (Global System for Mobile Communication) oder EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution), GERAN (GSM/EDGE Radio Access Network) von Netzen oder Mobilkommunikationsnetzen mit anderen Standards entsprechen, zum Beispiel einem WIMAX-Netz (Worldwide Inter-operability for Microwave Access) gemäß IEEE 802.16 oder WLAN (Wireless Local Area Network) gemäß IEEE 802.11, allgemein einem OFDMA-Netz (Orthogonal Frequency Division Multiple Access), einem TDMA-Netz (Time Division Multiple Access), einem CDMA-Netz (Code Division Multiple Access), einem WCDMA-Netz (Wideband-CDMA), einem FDMA-Netz (Frequency Division Multiple Access), einem SDMA-Netz (Spatial Division Multiple Access) usw. In Verbindung mit anderen drahtlosen Kommunikationsstandards oder Protokollen, wie zum Beispiel Bluetooth oder ZIGBEE oder dergleichen, können weitere Beispiele für Empfängersysteme oder Abstimmschaltungen verwendet werden.
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Beispiele können ferner ein Computerprogramm bereitstellen, das einen Programmcode zum Ausführen eines der obigen Verfahren, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder Prozessor ausgeführt wird, aufweist. Für Fachleute ist ohne weiteres erkennbar, dass Schritte verschiedener oben beschriebener Verfahren durch programmierte Computer ausgeführt werden können. Einige Beispiele sollen hier auch Programmspeichervorrichtungen z.B. digitale Datenspeichermedien, abdecken, die maschinen- oder computerlesbar sind und maschinenausführbare oder computerausführbare Programme von Anweisungen codieren, wobei die Anweisungen bestimmte oder alle der Schritte der oben beschriebenen Verfahren ausführen. Die Programmspeichervorrichtungen können z.B. digitale Speicher, Magnetspeichermedien wie magnetische Datenträger und Magnetbänder, Festplattenlaufwerke oder optisch lesbare digitale Datenspeichermedien sein. Die Beispiele sollen auch Computer abdecken, die dafür programmiert sind, Schritte der oben beschriebenen Verfahren auszuführen, oder (am Einsatzort) programmierbare Logikarrays ((F)PLAs) oder (am Einsatzort) programmierbare Gatearrays (((F)PGAs), die dafür programmiert sind, die Schritte der oben beschriebenen Verfahren auszuführen.
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Die Beschreibung und Zeichnungen veranschaulichen lediglich die Prinzipien der Erfindung. Somit versteht sich, dass Fachkundige in der Lage sein werden, verschiedene Anordnungen zu konzipieren, die, obwohl sie hier nicht ausdrücklich beschrieben oder gezeigt werden, Prinzipien der Offenbarung realisieren und in ihrem Gedanken und Schutzumfang enthalten sind. Ferner sind alle hier angeführten Beispiele hauptsächlich ausdrücklich nur für pädagogische Zwecke bestimmt, um dem Leser beim Verständnis der Prinzipien der Offenbarung und der durch den bzw. die Erfinder zur Erzielung eines Fortschritts in der Technik beigetragenen Konzepte zu helfen und sind als ohne Beschränkung auf solche spezifisch angeführten Beispiele und Bedingungen aufzufassen. Außerdem sollen alle vorliegenden Aussagen bezüglich Prinzipien, Aspekten und Ausführungsformen der Offenbarung sowie spezifischen Beispielen dafür Äquivalente davon einschließen.
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Funktionsblöcke, die als "Mittel zum ..." (Ausführen einer bestimmten Funktion) bezeichnet werden, sollen als Funktionsblöcke aufgefasst werden, die Schaltkreise umfassen, die dafür ausgelegt sind, jeweils eine bestimmte Funktion durchzuführen oder auszuführen. Ein "Mittel für etwas " kann daher genauso gut als "Mittel, ausgelegt oder geeignet für etwas" aufgefasst werden. Ein Mittel, dass dafür ausgelegt ist, eine bestimmte Funktion auszuführen, impliziert daher nicht, dass solche Mittel notwendigerweise die Funktion (an einem gegebenen Zeitpunkt) ausführen.
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Die Funktionen der verschiedenen in den Figuren gezeigten Elemente, einschließlich etwaiger Funktionsblöcke, die als "Mittel", "Mittel zum Bereitstellen eines Sensorsignals", "Mittel zum Erzeugen eines Sendesignals" usw. gekennzeichnet sind, können durch Verwendung eigener Hardware, wie etwa "eines Signallieferers", "einer Signalverarbeitungseinheit", "eines Prozessors", "einer Steuerung" usw. sowie von Hardware mit der Fähigkeit zum Ausführen von Software in Verbindung mit geeigneter Software bereitgestellt werden. Außerdem kann jede hier als "Mittel" beschriebene Entität als "ein oder mehrere Module", "eine oder mehrere Vorrichtungen", "eine oder mehrere Einheiten" usw. implementiert werden. Bei Bereitstellung durch einen Prozessor können die Funktionen durch einen einzigen eigenen Prozessor, durch einen einzigen gemeinsam benutzten Prozessor oder durch mehrere einzelne Prozessoren bereitgestellt werden, von denen einige gemeinsam benutzt sein können. Außerdem soll die ausdrückliche Verwendung des Ausdrucks "Prozessor" oder "Steuerung" nicht als sich ausschließlich auf Hardware mit der Fähigkeit zum Ausführen von Software beziehend aufgefasst werden und kann implizit und ohne Beschränkung Hardware für einen digitalen Signalprozessor (DSP), Netzwerkprozessor, anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), am Einsatzort programmierbares Gatearray (FPGA), Nurlesespeicher (ROM) zum Speichern von Software, Direktzugriffspeicher (RAM) und nichtflüchtige Speicherung umfassen. Es kann auch andere Hardware (herkömmlich und/oder kundenspezifisch) vorgesehen sein.
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Für Fachleute ist erkennbar, dass jegliche vorliegenden Blockschaltbilder Konzeptansichten von beispielhaften Schaltkreisen darstellen, die die Prinzipien der Offenbarung realisieren. Ähnlich versteht sich, dass jegliche Flussdiagramme, Ablaufdiagramme, Zustandsübergangsdiagramme, Pseudocode und dergleichen verschiedene Prozesse repräsentieren, die im Wesentlichen im computerlesbarem Medium repräsentiert und durch einen Computer oder Prozessor ausgeführt werden können, gleichgültig ob ein solcher Computer oder Prozessor explizit gezeigt ist oder nicht.
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Ferner werden die folgenden Ansprüche hiermit in die ausführliche Beschreibung aufgenommen, wobei jeder Anspruch für sich als ein separates Beispiel stehen kann. Obwohl jeder Anspruch für sich als ein separates Beispiel stehen kann, ist zu beachten, dass, obwohl sich ein abhängiger Anspruch in den Ansprüchen auf eine spezifische Kombination mit einem oder mehreren anderen Ansprüchen beziehen kann, andere Ausführungsformen auch eine Kombination des abhängigen Anspruchs mit dem Gegenstand jedes anderen abhängigen oder unabhängigen Anspruchs umfassen können. Solche Kombinationen werden hier vorgeschlagen, sofern nicht angegeben wird, dass eine spezifische Kombination nicht beabsichtigt ist. Ferner ist beabsichtigt, auch Merkmale eines Anspruchs auf jeden anderen unabhängigen Anspruch aufzunehmen, selbst wenn dieser Anspruch nicht direkt von dem unabhängigen Anspruch abhängig gemacht wird.
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Ferner ist zu beachten, dass die in der Beschreibung oder in den Ansprüchen offenbarten Verfahren durch eine Vorrichtung implementiert werden können, die Mittel zum Ausführen jedes der jeweiligen Schritte dieser Verfahren aufweist.
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Ferner versteht sich, dass die Offenbarung mehrerer in der Beschreibung oder in den Ansprüchen offenbarter Schritte oder Funktionen nicht als auf die spezifische Reihenfolge beschränkt aufzufassen ist. Die Offenbarung mehrerer Schritte oder Funktionen beschränkt deshalb diese nicht auf eine bestimmte Reihenfolge, wenn nicht solche Schritte oder Funktionen aus technischen Gründen nicht austauschbar sind. Ferner kann bei bestimmten Beispielen ein einzelner Schritt mehrere Teilschritte umfassen oder in diese zerlegt werden. Solche Teilschritte können aufgenommen sein und Teil der Offenbarung dieses einzelnen Schritts, sofern es nicht ausdrücklich ausgeschlossen wird.
