具有物体侦测功能的电子装置及物体侦测方法与流程

本发明是关于一种电子装置及物体侦测方法，特别是一种具有物体侦测功能的电子装置及物体侦测方法。

背景技术：

无线通讯技术在近年来蓬勃发展，而应用无线通讯技术的无线通讯装置通过天线来发射或接收无线电波。无线电波属于电磁波，又称为电磁辐射。电磁辐射利用辐射的方式来传递能量而具有辐射量。除发射或接收无线电波会产生辐射量，无线通讯装置在运作的时候也会产生辐射量。为避免辐射量对使用者造成健康或是生理方面的影响，国际上对于无线通讯装置产生的辐射量具有一定的规范。举例来说，以电磁波能量比吸收率(Specific Absorption Rate；SAR)的值作为判断辐射量是否符合规范的标准。

人们经常使用的无线通讯装置中的一种为可携式电子装置，例如：行动电话、平板电脑及笔记本电脑。为控制可携式电子装置在运作时所产生的辐射量，在现有的技术中，于电子装置中邻近无线广域网路(Wireless Wide Area Network；WWAN)天线的设置处加入接近感应器(Proximity Sensor)。利用接近感应器来进行人体侦测，并根据侦测结果来调整电子装置产生的辐射量。简言之，借由接近感应器来控制电子装置产生的辐射量以符合电磁波能量比吸收率。

然而，现有的接近感应器包含金属材质的元件，此元件会对前述的天线的场形造成影响，同时导致天线产生频偏而改变天线原本能操作的频带。换言之，原本适用于宽频需求的天线可能会因外加接近感应器而导致操作频带变窄。因此，在电子装置外加接近感应器之后，必须将天线重新设计才能符合原本的频宽需求。即使是相同频宽需求的电子产品也可能因受到接近感应器影响而必须设计不同的天线。如此一来，生产可携式电子装置的成本也随之上升。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提出一种具有物体侦测功能的电子装置及物体侦测方法来进行物体侦测。

在一实施例中，一种具有物体侦测功能的电子装置包括射频天线、无线模块、耦合电路，信号产生器以及处理单元。射频天线以第一频段发射测试信号。无线模块适用于第二频段，且第二频段不与第一频段重迭。耦合电路耦接在射频天线与无线模块之间。信号产生器耦接耦合电路并且用以产生测试信号。信号侦测电路耦接耦合电路并且用以经由射频天线接收相应于测试信号的当前反射信号。处理单元用以根据当前反射信号与若干预设系数产生判断结果。其中， 判断结果表示在射频天线的辐射范围内是否存在物体，并且预设系数包括代表无物体存在的预设反射系数以及代表物体存在的预设反射系数。

在一实施例中，一种物体侦测方法包含产生测试信号、经由射频天线以第一频段发射测试信号、经由射频天线接收相应于测试信号的当前反射信号，以及根据当前反射信号与若干预设系数判断在射频天线的辐射范围内是否存在物体。其中，第一频段不与无线模块借射频天线所使用的一第二频段重迭，且预设系数包括代表无物体存在的预设反射系数以及代表物体存在的预设反射系数。

综上所述，根据本发明的具有物体侦测功能的电子装置及物体侦测方法是利用与无线模块所使用的频段不重迭的频段发射测试信号并根据相应测试信号的反射信号判断射频天线的辐射范围中是否存在物体，以致使电子装置能符合不同规格的无线通讯产品而无需重新设计射频天线的结构，借以降低生产成本。

【附图说明】

图1为根据本发明的第一实施例的具有物体侦测功能的电子装置的功能方块图。

图2为根据本发明的第二实施例的具有物体侦测功能的电子装置的功能方块图。

图3为根据本发明的第一实施例的物体侦测方法的流程图。

图4为根据本发明的第二实施例的物体侦测方法的流程图。

图5为根据本发明的图4的一实施例的流程图。

【具体实施方式】

图1为根据本发明的第一实施例的具有物体侦测功能的电子装置的功能方块图。请参阅图1，电子装置1包含射频天线11、信号侦测电路12、耦合电路13、信号产生器14、处理单元15及无线模块16。耦合电路13耦接在射频天线11与无线模块16之间、耦接在射频天线11与信号产生器14之间以及耦接在射频天线11与信号侦测电路12之间。信号侦测电路12耦接耦合电路13、信号产生器14与无线模块15。信号产生器14耦接在耦合电路13与处理单元15之间。

信号产生器14产生测试信号S1，并经由射频天线11以第一频段来发射测试信号S1。接着，信号侦测电路12经由射频天线11接收相应于测试信号S1的当前反射信号S2。处理单元15根据当前反射信号S2与若干预设系数C1来产生判断结果R1。于此，判断结果R1表示在射频天线11的辐射范围内是否有物体存在，而预设系数C1包括表示物体存在的预设反射系数与表示物体不存在时的预设反射系数。

在进行物体侦测时，无线模块16同时也借由射频天线11以第二频段发送射频信号。为了避免测试信号S1与无线模块16发送的射频信号相互干扰，射频天线11所使用的第一频段不与第二频段重迭。举例来说，无线模块16支援的第二 频段为4G无线网路中的700Mhz频段及900Mhz频段。因此，第一频段则是选择4G无线网路中未被使用的1800Mhz频段。或者，第一频段可选择与4G无线网路完全不同的频段，例如2.4GHz。于此，虽以4G为例，但本发明不限于此，无线模块16支援的第二频段也可为2G、2.5G、2.75G、3G、3.5G、3.75G、3.9G或5G等通讯技术的涵盖频段。

如图1所示，处理单元15中包含电压产生器150。信号产生器14的输入端耦接于电压产生器150的输出端。信号产生器14接收电压产生器150产生的电压信号V1，并根据电压信号V1来产生测试信号S1。于此，测试信号S1的频率对应于电压信号V1的电压值。电压产生器150产生具有不同电压值的电压信号V1以控制信号产生器14产生具有对应不同频率的测试信号S1。在一实施例中，信号产生器14可以电压控制震荡器来实现(Voltage-Controlled Oscillator；VCO)。其中，电压控制震荡器为本领域所熟知，故于此不再赘述其详细电路结构与运作。

在一实施例中，电压产生器150可以数字模拟转换器(Digital-to-Analog Converter；DAC)来实现。其中，数字模拟转换器为本领域所熟知，故于此不再赘述其详细电路结构与运作。举例来说，数字模拟转换器接收前一级的位式控制电路(图未示)所产生的数位信号并据以来产生具有对应电压值的电压信号V1。因此，通过改变数位信号的数位码即可致使电压产生器150输出不同电压值的电压信号V1。在另一实施例中，电压产生器150也可以脉冲宽度调变器(Pulse Width Modulator；PWM)与滤波器的组合来实现。

耦合电路13配置于无线模块16、信号产生器14、信号侦测电路12与射频天线11之间信号(射频信号、测试信号S1及反射信号S2)传递的路径之上。换言之，信号产生器14得以通过耦合电路13将其输出的测试信号S1传递至射频天线11。同样地，耦合电路13也会配置于无线模块163的产生的射频信号(图未示)传递至射频天线11的路径。射频天线11也得以通过耦合电路13将其接收到的反射信号S2传递至信号侦测电路12。

如图1所示，耦合电路13包含第一耦合器130及第二耦合器131。第一耦合器130耦接于射频天线11与信号侦测电路12之间。第二耦合器131耦接于第一耦合器130与无线模块16之间，且耦接信号产生器14与无线模块16之间。换言之，第二耦合器131的第一端耦接第一耦合器130、第二耦合器131的第二端耦接无线模块16，且第二耦合器131的第三端耦接至信号产生器14的输出端。信号产生器14产生的测试信号S1依序经过第二耦合器131与第一耦合器130而传输至射频天线11，然后由射频天线11发射。无线模块16产生的射频信号也依序经过第二耦合器131与第一耦合器130而传输至射频天线11，然后由射频天线11发射。射频天线11接收到的反射信号S2经过第一耦合器130而传输至信号侦测电路12，进而提供给处理单元15进行物体侦测。

如图1所示，信号侦测电路12包含混频器120及放大器121。混频器120及放大器121依序串接于耦合电路13与处理单元15之间。混频器120的两输入端分别耦接于第一耦合器130的输出端及信号产生器14的输出端。混频器120经由射频天线11及第一耦合器130接收相应于测试信号S1的当前反射信号S2。混频器120根据测试信号S1对当前反射信号S2进行降频转换。由于测试信号S1与当前反射信号S2具有相同的频率，混频器120根据测试信号S1抵消当前反射信号S2的相位以产生反射量与当前反射信号S2成等比的直流信号S3。换言之，直流信号S3为当前反射信号S2中表示反射量的直流成分。放大器121接收混频器120产生的直流信号S3并对直流信号S3进行放大以产生放大后的直流信号S4。

处理单元15包含模拟数字转换器151(Analog-to-Digital Converter)及判断模块152，且模拟数字转换器151与判断模块152依序串接在放大器121与功率调整单元18之间。模拟数字转换器151的输入端耦接放大器121的输出端。模拟数字转换器151接收放大器121产生的直流信号S4并将直流信号S4的电压转换成对应的数位码(即，当前反射系数C2)。判断模块152接收模拟数字转换器151产生的当前反射系数C2，并将当前反射系数C2与每一预设系数C1进行比较来产生判断结果R1。换言之，当预设系数C1有表示物体存在的预设反射系数与表示物体不存在时的预设反射系数时，判断模块152将当前反射系数C2与表示物体存在的预设反射系数进行比较以及将当前反射系数C2与表示物体不存在时的预设反射系数进行比较。在一实施例中，判断模块152可以比较器来实现。

当前反射信号S2是由测试信号S1碰撞到射频天线11的辐射范围内的物体所反射而来的。预设系数C1是在电子装置1进行物体侦测之前预先经由实验而得。利用射频天线11将特定频率的测试信号S1所对应的当前反射信号S2的场型图转换为数位码以作为预设系数C1。电子装置1包含储存单元17。将预设系数C1储存于储存单元17中。处理单元15的输出端耦接储存单元17的控制端。处理单元15控制储存单元17来读取预设系数C1。在一实施例中，储存单元17可以唯读式记忆体(Read-Only Memory)来实现。

于电子装置1进行物体侦测之前，借由设置不同物体及不设置物体在射频天线11的辐射范围内来产生预设反射系数。在一实施例中，物体的种类可为木制物体、金属物体或人体。举例来说，先将木制物体设置于射频天线11的辐射范围内。经由射频天线11发射具有不同频率的测试信号S1并接收对应的当前反射信号S2。依序经由第一耦合器130、信号侦测电路12及模拟数字转换器151来产生当前反射系数C2以作为表示木制物体存在时的预设反射系数(以下称之为木制物体反射系数)。并且，根据不同的木制物体来产生可能的木制物体反射系数。

接着，将木制物体置换为不同的金属物体，并重复上述流程来产生当前反射系数C2以作为表示金属物体存在时的预设反射系数(以下称之为金属物体反射系数)。再将金属物体置换为不同的人体以产生当前反射系数C2作为表示人体 存在时的预设反射系数(以下称之为人体反射系数)。最后，在射频天线11的辐射范围内不设置物体以产生当前反射系数C2作为表示无物体存在时的预设反射系数(以下称之为无物体反射系数)。基此，于电子装置1进行物体侦测时，处理单元15读取储存单元17以获得每一预设系数C1。判断模块152将当前反射系数C2与木制物体反射系数进行比较、将当前反射系数C2与金属物体反射系数进行比较、将当前反射系数C2与人体反射系数进行比较，以及将当前反射系数C2与无物体反射系数进行比较以产生判断结果R1。

如图1所示，电子装置1还包括功率调整单元18，功率调整单元18耦接于处理单元15与无线模块16之间。功率调整单元18接收处理单元15产生的判断结果R1来调整无线模块16的功率。当当前反射系数C2等于人体反射系数时，功率调整单元18产生控制信号来降低无线模块16的输出功率。当当前反射系数C2等于金属物体反射系数、木制物体反射系数或无物体反射系数时，功率调整单元18则维持无线模块16的输出功率。

在一些实施例中，为了反复地进行物体侦测，信号产生器14产生的测试信号S1包含频率互不相同的子信号，且子信号的产生时间互不重迭。射频天线11重复发射测试信号S1以依序发射每个子信号。并且，射频天线11依序接收对应每个子信号的当前反射信号S2。处理单元15基于每个子信号的频率及对应的当前反射信号S2来产生当前反射系数C2并根据当前反射系数C2来产生判断结果R1。

举例来说，以测试信号S1具有3个子信号为例，子信号的数量则依实际侦测次数而定(为方便描述，以下将第一次产生的电压信号V1、第一次发射的测试信号S1、第一次接收的当前反射信号S2、第一次产生的当前反射系数C2与判断结果R1分别称之为第一电压信号、第一子信号、第一反射信号、第一反射系数与第一判断结果，将第二次产生的电压信号V1、第二次发射的测试信号S1、第二次接收的当前反射信号S2、第二次产生的当前反射系数C2与判断结果R1分别称之为第二电压信号、第二子信号、第二反射信号、第二反射系数与第二判断结果，其余则依此类推)。

信号产生器14接收第一电压信号来产生第一子信号。射频天线11发射第一子信号并且接收相应于第一子信号的第一反射信号。依序经由第一耦合器130、信号侦测电路12来产生直流信号S4。模拟数字转换器151即根据第一子信号的频率与第一反射信号将直流信号S4转换产生第一反射系数。判断模块152根据第一反射系数与预设系数C1来产生第一判断结果。

接着，电压产生器150产生与第一电压信号具有不同电压值的第二电压信号。信号产生器14接收第二电压信号来产生与第一子信号具有不同频率的第二子信号。射频天线11发射第二子信号并接收第二反射信号。依序经由第一耦合器130、信号侦测电路12、模拟数字转换器151来产生第二反射系数。判断模块 152即根据第二反射系数与预设系数C1来产生第二判断结果。最后，重复上述流程来产生第三判断结果。其中，第三电压信号与第一电压信号及第二电压信号的电压值均不相同。并且，第三子信号与第一子信号及第二子信号的频率也不相同。

图2为根据本发明的第二实施例的电子装置的功能方块图。请参阅图2，相较于第一实施例，信号产生电路12包含二侦测器(为方便描述，以下分别称之为第一侦测器122及第二侦测器123)与放大器124。第一侦测器122耦接于第一耦合器130。相应于测试信号S1的当前反射信号S2依序经由射频天线11、第一耦合器130、第一侦测器122传递至放大器124。放大器124对当前反射信号S2进行放大处理并将放大后的当前反射信号S6传送至处理单元15。第二侦测器123耦接于第二耦合器131以侦测无线模块16的运作来产生侦测信号S5。处理单元15即根据侦测信号S5产生判断结果R1。

其中，第一侦测器122仅是将当前反射信号S2传送至放大器124进行放大处理，而未对当前反射信号S2进行混频处理。当无线模块16同时通过射频天线11发射射频信号时，当前反射信号S2可能包含相应于射频信号的反射量，进而导致处理单元15于侦测物体时产生误判。

因此，处理单元15根据侦测信号S5决定是否产生判断结果R1，以避免产生误判。在一些实施例中，当侦测信号S5表示无线模块16工作时，处理单元15不产生判断结果R1或是不输出判断结果R1。或者，处理单元15关闭信号产生器14及信号侦测电路12来停止进行物体侦测以避免产生误判。反之，当侦测信号S5表示无线模块16不工作时，处理单元15根据放大后的当前反射信号S6与预设系数C1来产生判断结果R1。

图3系为根据本发明的第一实施例的物体侦测方法的流程图。请参阅图3，物体侦测方法包括产生测试信号S1(步骤S110)、经由射频天线11以第一频段发射测试信号S1(步骤S120)、经由射频天线11接收相应于测试信号S1的当前反射信号S2(步骤S130)，及处理单元15根据当前反射信号S2与若干预设系数C1判断在射频天线11的辐射范围内是否存在物体(步骤S140)。在一些实施例中，当射频天线11的辐射范围存在物体时，功率调整单元18调整无线模块16的功率(步骤S150)。

在一些实施例中，在步骤S110中，电压产生器150产生具有电压值的电压信号V1，信号产生器14接收电压信号V1来产生测试信号S1。

在一些实施例中，在步骤S140中，混频器120产生反射量与当前反射信号S2成等比的直流信号S3。放大器121放大直流信号S3。模拟数字转换器151基于放大后的直流信号S4以产生当前反射系数C2。处理单元15读取储存单元17以获得若干预设系数C1。处理单元15将当前反射信号S2分别与预设系数C1相比对以判断在射频天线11的辐射范围内是否存在该物体。换言之，处理单元15以判断模 块152将当前反射系数C2与每一个若干预设反射系数C1来产生判断结果R1。

在一些实施例中，测试信号S1具有频率互不相同的若干子信号，反复执行步骤S110至步骤S130以依序发射每一子信号并接收相应于每一子信号的当前反射信号S2，处理单元15基于每一子信号的频率及当前反射信号S2产生当前反射系数C2，并且处理单元15根据当前反射系数C2以及每一预设反射系数C1产生判断结果R1。

图4为根据本发明的图3的一实施例的流程图。请参阅图4，在步骤S140中，放大器124将当前反射信号S2进行放大处理(步骤S141)，处理单元15根据放大后的当前反射信号S6产生当前反射系数C2(步骤S142)，处理单元15再根据当前反射系数C2与若干预设反射系数C1产生判断结果R1(步骤S143)，第二侦测器123侦测无线模块16的运作以产生侦测信号S5(步骤S144)，也就是说，侦测信号S5是表示无线模块16处于工作状态或非工作状态。处理单元15接收侦测信号S5并且基于侦测信号S5来输出判断结果R1，当侦测信号S5表示无线模块16工作时，处理单元15不输出判断结果R1(步骤S147)。在一些实施例中，当侦测信号S5表示无线模块16不工作时，处理单元15输出判断结果R1(步骤S146)，功率调整单元18再根据判断结果R1调整无线模块16的功率(步骤S150)。

在一些实施例中，当侦测信号S5表示无线模块16工作时，处理单元15关闭信号产生器14及信号侦测电路12以取代步骤S147，或者，处理单元15不输出判断结果R1且同时关闭信号产生器14及信号侦测电路12。

在一些实施例中，第二侦测器123可在步骤S110、步骤S120、步骤130、步骤S141、步骤S142或步骤S143之前侦测无线模块16的运作(步骤S144)，本发明不限于此。

图5为根据本发明的图3的一实施例的流程图。请参阅图5，在步骤S140中，第二侦测器123侦测无线模块16的运作以产生侦测信号S5(步骤S144)，也就是说，侦测信号S5是表示无线模块16处于工作状态或非工作状态。处理单元15接收侦测信号S5并基于侦测信号S5来产生判断结果R1，当侦测信号S5表示无线模块16不工作时，处理单元15始根据当前反射信号S2与每一预设系数C1来产生判断结果R1(步骤S149)，反之，当侦测信号S5表示无线模块16工作时，处理单元15不产生判断结果R1(步骤S148)。

在一些实施例中，功率调整单元18根据判断结果R1调整无线模块16的功率。在一些实施例中，第二侦测器123可在步骤S110、步骤S120或步骤130之前侦测无线模块16的运作(步骤S144)，本发明不限于此。

综上所述，根据本发明的具有物体侦测功能的电子装置及物体侦测方法是利用与无线模块所使用的频段不重迭的频段发射测试信号并根据相应测试信号的反射信号判断射频天线的辐射范围中是否存在物体，以致使电子装置能符合不同规格的无线通讯产品而毋须重新设计射频天线的结构，借以降低生产成本。 且以往的接近感应器的设计，需将接近感应器置放于天线旁，因此占用了天线的净空区而使天线产生频偏且改变天线原本能操作的频带。以本发明的设计，并不会占用天线的净空区而使天线的效能提升。

虽然本发明已以实施例揭露如上然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视后附的权利要求书范围所界定者为准。