具有集成雷达系统的智能设备的制作方法

本申请涉及具有集成雷达系统的智能设备。

背景技术：

雷达是可以检测和跟踪物体的有用设备。相对于诸如相机的其他类型的传感器，雷达可以在存在不同环境条件诸如低照明和雾或具有移动或重叠物体的情况下提供改进的性能。雷达还可以通过诸如手提包或口袋的一个或多个遮挡物检测异物。尽管使用雷达可能是有利的，但是存在与将雷达集成到消费者设备中相关联的许多挑战。这些挑战包括消费者设备的尺寸和布局限制、移动操作期间有限的可用功率、其他组件生成的干扰以及机械振动，这可能限制雷达的设计或操作。

技术实现要素：

描述了实现具有集成雷达系统的智能设备的技术和装置。智能设备内的雷达系统的设计和位置使得雷达系统能够满足智能设备的空间和布局约束，减轻其自身与其他组件之间的干扰，并且在智能设备的功率限制内操作。特别地，雷达系统包括具有至少一个发射天线和至少一个接收天线的雷达集成电路。雷达集成电路朝向智能设备的上中部分定位，以便于手势识别并降低与用户的其他非手势相关运动相关联的误报率。雷达集成电路也远离全球导航卫星系统(gnss)天线定位以减少gnss接收器处的干扰，并远离无线充电接收器线圈定位，以减少影响雷达系统的准确度和灵敏度的噪声。

雷达集成电路的尺寸使雷达集成电路能够装配在自身设置在智能设备的显示元件和智能设备的外部壳体之间的组件之间。在一些情况下，雷达集成电路与这些其他组件中的一个或多个例如扬声器机械隔离，以减小机械振动的影响。雷达系统还可以在低功率模式下操作以降低功耗并促进智能设备的移动操作。通过限制雷达系统的覆盖区和功耗，智能设备可以在空间受限的封装(例如，相机、指纹传感器、显示器等)中包括其他期望的功能部件。

下面描述的方面包括具有集成雷达系统的智能设备。智能设备的形状为矩形棱柱。矩形棱柱具有长度、宽度和高度。高度大于长度和宽度。长度大于宽度。长度和高度在智能设备的第一外部平面上形成矩形平面，该外部平面与智能设备的观看平面共存。第一外部平面具有顶边缘、与顶边缘相对的底边缘、左边缘和与左边缘相对的右边缘。在左边缘和右边缘之间居中的中心平面将第一外部平面分成两部分。中心平面垂直于顶边缘和底边缘。智能设备被配置为以纵向定向操作，其中，顶边缘和底边缘基本上平行于地平面。智能设备包括位于矩形棱柱内的雷达系统。该雷达系统包括雷达集成电路，该雷达集成电路具有至少一个发射天线、至少一个接收天线和中心。雷达集成电路的中心位于与左边缘或右边缘相比更靠近中心平面处。雷达集成电路的中心位于与所述底边缘相比更靠近顶边缘处。

下面描述的方面包括具有集成雷达系统的智能设备。智能设备的形状为矩形棱柱。矩形棱柱具有长度、宽度和高度。高度大于长度和宽度。长度大于宽度。长度和高度在智能设备的第一外部平面上形成矩形平面，该外部平面与智能设备的观看平面共存。第一外部平面具有顶边缘、与顶边缘相对的底边缘、左边缘和与左边缘相对的右边缘。观看平面具有接近顶边缘的上部分和接近底边缘的下部分。上部分和下部分由垂直于左边缘和右边缘的传感器平面分开。智能设备被配置为以纵向定向操作，其中，顶边缘和底边缘基本上平行于地平面。智能设备包括位于矩形棱柱内部观看平面的下部分下方的显示元件。智能设备还包括位于矩形棱柱内部下方的雷达系统。雷达系统包括雷达集成电路，其具有位于观看平面的上部分下方的至少一个发射天线和位于观看平面的上部分下方的至少一个接收天线。

附图说明

参考以下附图描述用于实现具有集成雷达系统的智能设备的装置和技术。在整个附图中使用相同的数字来引用相似的特征和组件：

图1示出了其中具有集成雷达系统的智能设备可以操作的示例环境。

图2示出了具有集成雷达系统的智能设备的示例设备图。

图3示出了集成在智能设备内的雷达系统的示例设备图。

图4示出了具有集成雷达系统的智能电话的示例实施方式。

图5示出了雷达集成电路相对于智能电话的上部分内的其他组件的示例位置。

图6示出了雷达集成电路相对于智能电话内的电力系统的组件的示例位置。

图7-1示出了雷达集成电路相对于智能电话的主逻辑板内的组件的示例位置。

图7-2示出了雷达集成电路相对于智能电话的主逻辑板内的其他组件的示例位置。

图8示出了雷达集成电路相对于智能电话内的其他天线的示例位置。

图9示出了具有集成雷达系统的智能电话的另一示例实施方式。

图10示出了雷达集成电路相对于智能电话的上部分内的其他组件的另一示例位置。

图11示出了雷达集成电路相对于智能电话内的电力系统的组件的另一示例位置。

图12-1示出了雷达集成电路相对于智能电话的主逻辑板内的组件的另一示例位置。

图12-2示出了雷达集成电路相对于智能电话的主逻辑板内的其他组件的另一示例位置。

图13示出了雷达集成电路相对于智能电话内的其他天线的另一示例位置。

具体实施方式

概述

尽管使用雷达可能是有利的，但是存在与将雷达集成到消费者设备中相关联的许多挑战。一个这样的问题涉及较小的消费者设备可能对雷达的设计施加的限制。例如，尺寸或布局约束可以限制天线的数量和影响天线之间的间距。另一个问题是在消费者设备内操作的另一个组件与雷达之间生成的干扰。这种干扰降低了雷达或其他组件的灵敏度和准确度。由于消费者设备的移动操作，可用功率也可能受到限制。

该文件描述了实现具有集成雷达系统的智能设备的技术。智能设备内的雷达系统的设计和位置使得雷达系统能够满足智能设备的空间和布局约束，减轻其自身与其他组件之间的干扰，并且在智能设备的功率限制内操作。特别地，雷达系统包括具有至少一个发射天线和至少一个接收天线的雷达集成电路。雷达集成电路朝向智能设备的上中部分定位，以便于手势识别并降低与用户的其他非手势相关运动相关联的误报率。雷达集成电路也远离全球导航卫星系统(gnss)天线定位以减少gnss接收器处的干扰，并远离无线充电接收器线圈定位，以减少影响雷达系统的准确度和灵敏度的噪声。

雷达集成电路的尺寸使得雷达集成电路能够适配在存在于智能设备的显示元件和智能设备的外部壳体之间的组件之间。在一些情况下，雷达集成电路与这些其他组件中的一个或多个例如扬声器机械隔离，以减小机械振动的影响。雷达系统还可以在低功率模式下操作以降低功耗并促进智能设备的移动操作。通过限制雷达系统的覆盖区和功耗，智能设备可以在空间受限的封装(例如，相机、指纹传感器、显示器等)中包括其他期望的功能部件。

示例环境

图1是其中智能设备104的集成雷达系统102可以操作的示例环境100-1至100-6的图示。在所描绘的环境100-1至100-6中，雷达系统102能够进行接近检测、手势识别、用户认证、人体生命体征检测、碰撞避免和自动驾驶等。智能设备104被示出为环境100-1至100-5中的智能电话和环境100-6中的方向盘。

在环境100-1至100-4中，用户执行由雷达系统102检测的不同类型的手势。例如，环境100-1中的用户通过在智能设备104上方沿着水平维度(例如，从智能设备104的左侧到智能设备104的右侧)移动手来做出滚动手势。在环境100-2中，用户做出到达手势，这减小了智能设备104和用户的手之间的距离。环境100-3中的用户做出手势以在智能设备104上玩游戏。在一个实例中，用户通过在智能设备104上方沿着垂直维度(例如，从智能设备104的底侧到智能设备104的顶侧)移动手来做出推动手势。在环境100-4中，智能设备104存储在手提包内，并且雷达系统102通过检测手提包遮挡的手势来提供遮挡手势识别。

雷达系统102还可以识别图1中未示出的其他类型的手势或运动。示例类型的手势包括旋钮转动手势，其中，用户卷曲他们的手指以抓住假想的门把手并且以顺时针或逆时针方式旋转他们的手指和手以模仿转动假想门把手的动作。另一示例类型的手势包括主轴扭转手势，用户通过将拇指和至少一个其他手指在一起摩擦来执行该手势。该手势可以是二维的，例如可用于触敏显示器的手势(例如，双指捏合、双指展开或敲击)。手势也可以是三维的，例如许多手语手势，例如美国手语(asl)的那些和世界范围内的其他手语。在检测到这些手势中的每一个时，智能设备104可以执行动作，诸如显示新内容、移动光标、激活一个或多个传感器和打开应用等等。以这种方式，雷达系统102提供智能设备104的无触摸控制。

在环境100-5中，雷达系统102生成周围环境的三维地图以用于场境感知。雷达系统102还检测并跟踪多个用户以使该多个用户能够与智能设备104交互。雷达系统102还可以执行人体生命体征检测。在环境100-6中，雷达系统102监视驾驶车辆的用户的生命体征。示例生命体征包括心率和呼吸率。例如，如果雷达系统102确定驾驶员正要睡着，则雷达系统102可以使智能设备104提醒用户。或者，如果雷达系统102检测到危及生命的紧急情况，例如心脏病发作，则雷达系统102可以使智能设备104警告医疗专业人员或紧急服务。分别参照图2和3进一步描述智能设备和雷达系统102的组件。

图2示出了智能设备104的示例设备图200。考虑到其中智能设备104是智能电话的示例，智能设备104包括雷达系统102、至少一个计算机处理器202和计算机可读介质(crm)。计算机可读介质204包括存储器介质和存储介质。在计算机可读介质204上实现为计算机可读指令的应用和/或操作系统(未示出)可以由计算机处理器202执行。计算机可读介质204还包括基于雷达的应用206，其使用由雷达系统102生成的雷达数据执行功能，例如存在检测、基于姿势的无触摸控制、用于自动驾驶的碰撞避免和人体生命体征通知等。

图2的智能设备104也包括：至少一个显示器208、至少一个扬声器210、至少一个相机212和一个或多个传感器214。示例类型的传感器214包括用于面部识别的红外(ir)传感器、接近传感器、环境光传感器、加速度计、陀螺仪、磁力计和气压计等。这些组件中的一些组件的尺寸和位置可以影响雷达系统102内的组件的设计和布置，如关于图4-13进一步描述。

智能设备104还包括全球导航卫星系统(gnss)接收器216(例如，全球定位系统(gps)接收器)、电力系统218和无线通信系统220。gnss接收器216使得智能设备104能够确定它的位置。在一些实施方式中，雷达系统102的操作干扰gnss接收器216确定准确位置的能力。这样，期望增加雷达系统102的天线与gnss接收器216的天线之间的距离以减少这种干扰，如关于图7和12进一步描述的那样。

示例性电力系统218包括电池222、无线充电接收器线圈224、充电电缆(未示出)以及一个或多个电力管理集成电路(pmic)226。在移动操作期间，可用电力受限于例如电池222的容量，其可以在大约1000和5000毫安小时(mah)之间。该有限容量影响雷达系统102的设计和操作配置，以使智能设备104能够在移动配置中使用特定时间量。这样，雷达系统102可以以较低的占空比操作以降低功耗，如关于图5进一步描述的。

在无线充电期间，用于经由无线充电接收器线圈224将电力传输到无线充电接收器的频率会干扰雷达系统102的操作。因此，希望增加雷达系统102与无线充电接收器线圈224之间的距离以减少这种干扰，如参照图6和11进一步描述的那样。

无线通信系统220使智能设备104能够经由无线链路与另一实体通信。无线链路可以使用任何合适的通信协议或标准来实现，任何合适的通信协议或标准例如是：第二代(2g)、第三代(3g)、第四代(4g)或第五代(5g)蜂窝；ieee802.11(例如，wifi^tm)；ieee802.15(例如，bluetooth^tm)；以及，ieee802.16(例如，wimax^tm)；等等。无线通信系统220通过局域网(lan)、无线局域网(wlan)、个域网(pan)、有线区域网(wan)、内联网、因特网、对等网络、点对点网络和网状网络等传输数据。

图3示出了雷达系统102的示例设备图300。雷达系统102包括至少一个发射天线302和至少一个接收天线304。在一些情况下，雷达系统102包括多个发射天线302以实现多输入多输出(mimo)雷达，其能够在给定时间发射多个不同波形(例如，每个发射天线不同的波形)。发射天线302和接收天线304可以被圆极化、水平极化、垂直极化或其组合。

在一些实施方式中，雷达系统102包括以一维形状(例如，线)或二维形状(例如，矩形布置、三角形布置、“l”形状布置)定位的多个接收天线304，用于包括三个或更多个接收天线的实现。一维形状使得雷达系统102能够测量一个角度维度(例如，方位角、高度)，而二维形状使得雷达系统102能够测量两个角度维度(例如，以确定物体的方位角和仰角)。接收天线304之间的间隔可以小于、大于或等于雷达系统102发射的雷达信号的波长的一半。

通常，雷达系统102可以形成被转向的或非转向的、宽或窄或成形(例如，半球、立方体、扇形、锥形、圆柱形)的波束。可以通过模拟或数字波束成形来实现转向和成形。在示例实施方式中，一个或多个发射天线302具有非转向全向辐射图案或产生宽的可转向波束以照亮大体积空间。为了实现目标角度精度和角度分辨率，使用数字波束形成使用接收天线304生成数百或数千个窄的转向波束。以这种方式，雷达系统102可以有效地监视外部环境并检测一个或多个用户或其他物体。

雷达系统102还包括至少一个收发器306、至少一个数字信号处理器(dsp)308和系统介质310(例如，一个或多个计算机可读存储介质)。收发器306包括用于经由发射天线302发射雷达信号并经由接收天线304接收反射雷达信号的电路和逻辑。收发器306的组件包括用于调节雷达信号的放大器、混频器、开关、模数转换器和滤波器。收发器306还包括用于执行诸如调制或解调的同相/正交(i/q)操作的逻辑。可以使用各种调制，包括线性频率调制、三角频率调制、步进频率调制或相位调制。或者，收发器306产生具有相对恒定频率或单音的雷达信号。收发器306可以支持连续波或脉冲雷达操作。

收发器306可用于生成雷达信号的频谱(例如，频率范围)可涵盖1至400千兆赫(ghz)之间、4至100ghz之间、1至24ghz之间、2至4ghz之间、57到64ghz之间或大约2.4ghz的频率。在一些情况下，频谱可以被划分为具有相似或不同带宽的多个子频谱。带宽可以是500兆赫兹(mhz)、1ghz和2ghz等等的数量级。不同的频率子频谱可以包括例如大约57和59ghz之间、59和61ghz之间或61和63ghz之间的频率。尽管上述示例频率子频谱是连续的，但是其他频率子频谱可能不是连续的。为了实现相干性，收发器306可以使用具有相同带宽的多个频率子频谱(连续的或不连续的)来生成多个雷达信号，这些雷达信号被同时发射或者在时间上分开。在一些情况下，可以使用多个连续频率子频谱来发射单个雷达信号，从而使得雷达信号能够具有宽带宽。

尽管数字信号处理器308被示出为与图3中的收发器306分离，但是数字信号处理器308可以替代地在收发器306内实现。数字信号处理器308执行存储在系统介质310内的计算机可读指令。由数字信号处理器308执行的示例数字操作包括快速傅立叶变换(fft)、滤波、调制或解调、数字信号生成和数字波束成形等。

系统介质310包括雷达处理模块312，其处理由收发器306提供的数字中频拍频信号，以用于手势识别、接近检测、人体生命体征检测、碰撞避免和自动驾驶等。在一些实施方式中，雷达处理模块312使用机器学习来分析由收发器306提供的信号。

雷达系统102包括通信接口314，用于将信息从数字信号处理器308传递到智能设备104的计算机处理器202。例如，雷达系统102使用通信接口314向基于雷达的应用206指示用户执行特定手势，例如左滑动手势或右滑动手势。

通常，雷达系统102被设计成相对于诸如相机212的其他类型的传感器消耗少量的功率。作为示例，雷达系统102使用大约110毫瓦(mw)的功率来以5％占空比操作，而示例相机212消耗大约150和400mw之间的功率。雷达系统102能够以各种不同的占空比操作，该占空比包括0.1％和10％之间的占空比。以较低的占空比操作使雷达系统102能够节省电力。在一些情况下，雷达系统102基于可用的功率量(例如，智能设备104是连接到外部电源还是处于移动配置)动态地确定占空比。雷达系统102不是或者在低功率模式或者在高功率模式下操作，而是在不同功率模式之间动态地切换，使得基于智能设备104在环境内的活动和功率限制来一起管理响应延迟和功耗。

在图4-13中描述的示例实施方式中，发射天线302、接收天线304和收发器306集成在雷达集成电路316内。另外，单独的数据处理集成电路318包括数字信号处理器308。在一些示例实施方式中，数据处理集成电路318可以实现为片上系统(soc)。在一些实施方案中，数据处理集成电路318还处理来自麦克风的音频数据以识别来自用户的口头命令。通常，数据处理集成电路318被设计为相对于计算机处理器202消耗更少的功率。雷达集成电路316和数据处理集成电路318可以在相同的印刷电路板或不同的印刷电路板上实现。

将参考图4-13进一步描述具有雷达系统102的智能设备104的示例实施方式。图4-8与第一智能电话相关联。图9-13与第二智能电话，相对于第一智能电话，第二智能电话具有更大的横向尺寸。下面描述这些智能电话的示例尺寸和材料。除非另有说明，否则该尺寸包括半厘米或更小的公差。

用于将雷达系统102集成在图4-13的智能电话内的以下技术也可以应用于具有其他尺寸或使用其他类型材料的其他类型的智能电话或智能设备。其他类型的智能设备104包括桌面型计算机、平板计算机、膝上型计算机、电视、计算手表、计算眼镜、游戏系统、微波炉、车辆、家庭服务设备、智能扬声器、智能恒温器、安全摄像头、婴儿监视器、wifi^tm路由器、无人机、跟踪板、绘图板、上网本、电子阅读器、家庭自动化和控制系统、墙壁显示器和另一个家用电器。智能设备104可以是可穿戴的、不可穿戴但可移动的或相对固定的(例如，桌面型和电器)。雷达系统102可以用作独立雷达系统，或者与许多不同的智能设备104或外围设备一起使用或嵌入其中，例如在控制家用电器和系统的控制面板中、在汽车中用于控制内部功能(例如，音量、巡航控制、甚至驾驶汽车)、或作为膝上型计算机的附件以控制膝上型计算机上的计算应用。

具有集成雷达系统的示例智能设备

图4示出了具有集成雷达系统102的智能电话400的示例实施方式。智能电话400被成形为矩形棱柱，其高度大于长度和宽度。另外，长度大于宽度。智能电话400以纵向定向示出，其中，高度沿垂直y轴，长度沿水平x轴，宽度沿垂直于x和y轴的z轴。长度和高度在智能电话400的第一外部平面上形成矩形平面。第一外部平面与观看平面402共存并且具有顶边缘404、与顶边缘相对的底边缘406、左边缘408和与左边缘408相对的右边缘410。

在左边缘408和右边缘410之间居中的中心平面412将第一外部平面分成两部分并且垂直于顶边缘404和底边缘406。中心平面412将智能电话400的接近左边缘408的左部分414与智能电话400的接近右边缘410的右部分416分开。在顶边缘404和底边缘406之间居中的中间平面418将第一外部平面分成两部分并垂直于左边缘408和右边缘410。中间平面418将智能电话400的接近顶边缘404的上部分420与智能电话400的接近底边缘406的下部分422分开。

智能电话400的外部包括外部壳体424和外部观看面板426。外部壳体424具有大约147毫米(mm)的垂直高度、大约69mm的水平长度和大约8mm的宽度。例如，外部壳体424可以由金属材料构成。

外部观看面板426形成智能电话400的外表面(例如，观看平面402)。外部观看面板426具有约139mm的垂直高度(hg)和约61mm的水平长度(lg)。外部观看面板426包括用于定位在智能电话400的内部(例如，定位在外部观看面板426下方)的各种组件的切口。参考图5进一步描述这些组件。

可以使用在显示屏内发现的各种类型的玻璃或塑料形成外部观看面板426。在一些实施方式中，外部观看面板426具有介于约4和10之间的介电常数(例如，相对介电常数)，其衰减或扭曲雷达信号。这样，外部观看面板426对于雷达信号是不透明或半透明的，并且可以使得发射或接收的雷达信号的一部分被反射。

雷达集成电路316还定位在外部观看面板426下方并靠近顶边缘404(例如，在智能电话400的上部分420内)。雷达集成电路316具有大约5mm的垂直高度(hr)、大约6.5mm的水平长度(lr)和大约0.85mm的厚度(沿着每个维度在+/-0.1mm内)。该有限的覆盖区使雷达集成电路316能够装配在图5所示的扬声器210和红外传感器214-3之间。另外，雷达集成电路316安装在图5所示的外部壳体424和显示元件502之间。雷达集成电路316的垂直高度可以类似于位于顶边缘404附近的其他组件，以避免减小显示元件502的尺寸。

在该示例实施方式中，雷达集成电路316包括一个发射天线302和三个接收天线304-1至304-3。三个接收天线304-1至304-3以l排列定位，第一接收天线304-1的中心和第二接收天线304-2的中心之间的垂直距离(d12)约为2.5mm，并且第二接收天线304-2的中心与第三接收天线304-3的中心之间的水平距离(d23)约为2.5mm。发射天线302的中心与第一接收天线304-1的中心之间的距离(dt1)约为3.5mm。通常，发射天线302相对于第三接收天线304-3偏移，使得dt1大于d23。

发射天线302和接收天线304-1至304-3朝向(例如，面向)外部观看面板426定向。这样，雷达集成电路316通过外部观看面板426辐射(例如，发射和接收通过外部观看面板426传播的雷达信号)。如果外部观看面板426表现为衰减器，如上所述，雷达系统102可以调整发射的雷达信号的频率或转向角，以减轻衰减器的影响，而不是增加发射功率。这样，雷达系统102可以实现增强的准确度和更长的范围，用于在不增加功耗的情况下检测和跟踪用户。

在该示例中，雷达集成电路316发射和接收频率在大约57和64ghz之间的雷达信号。这减轻了与使用低于20ghz的频率的无线通信系统220的干扰。发射和接收具有毫米波长的雷达信号进一步使雷达集成电路316能够实现上述覆盖区。

为了便于手势识别，雷达集成电路316位于与左边缘408或右边缘410相比更靠近中心平面412处。这改善了雷达集成电路316的可见性，用于检测用户执行的手势。它还降低了用户使用非手势相关运动意外地与雷达系统102交互的概率，从而降低了雷达系统102的误报率。此外，因为雷达集成电路316从外部观看面板426后面对用户不可见，用户可能相对于中心平面412执行手势。通过将雷达集成电路316定位在用户的参考点附近，雷达系统102更好地定位以区分与不同方向相关联的手势(例如，区分左滑动和右滑动)。用于将雷达集成电路316定位在所示位置存在若干其他优点和折中，如下面参考图5-8进一步描述的。

图5示出了雷达集成电路316相对于智能电话400的上部分420内的其他组件的示例位置。智能电话400的所描述内部包括雷达集成电路316、扬声器210、相机212、接近传感器214-1、环境光传感器214-2、红外传感器214-3、另一个红外传感器214-4和显示元件502。

传感器平面504与图4的外部观看面板426相交，并且垂直于左边缘408和右边缘410。传感器平面504将外部观看面板426的接近顶边缘404的上部分506与外部观看面板426的接近图4的底边缘406的下部分508分开。传感器平面504平行于顶边缘404并且与底边缘406相比更靠近顶边缘404。在该示例中，显示元件502的顶边缘与外部观看面板426的顶边缘之间的距离(dgd)约为6.2毫米。

雷达集成电路316、扬声器210、相机212、接近传感器214-1、环境光传感器214-2和红外传感器214-3位于外部观看面板426的上部分506下方。显示元件502位于外部观看面板426的下部分508下方。

红外传感器214-3和214-4用于面部识别。为了节省电力，红外传感器214-3和214-4在不使用时以关闭状态操作。然而，与将红外传感器214-3和214-4从关闭状态转换到开启状态相关联的预热序列可能需要大量时间，例如半秒或更长。这可能导致面部识别的执行延迟。为了减少该时间延迟，雷达系统102主动检测用户到达或接近智能电话400并在用户触摸智能电话400之前启动预热序列。这样，红外传感器214-3和214-4可以更快地处于开启状态并减少用户等待面部识别完成的时间。

显示元件502实现图2的显示器208，并且显示通过外部观看面板426看到的图像。如图所示，雷达集成电路316的发射天线302和接收天线304-1至304-3朝向(例如，面向)与显示元件502相同的方向定向，使得雷达集成电路316向正在观看显示器208的用户发射雷达信号。

在该示例中，雷达集成电路316位于红外传感器214-3和扬声器210之间。用于将雷达集成电路316放置在中心平面412附近的一个折衷是将雷达集成电路316放置在扬声器210附近。例如，雷达集成电路316和扬声器210之间的距离(dsr)约为0.93mm或更小。为了减少来自扬声器210的机械振动的影响，雷达集成电路316与扬声器210机械隔离。如果智能电话400包括智能电话400的下部分422内的另一个扬声器，则可以将低音扬声器集成在另一个扬声器内而不是扬声器210，以便将低音扬声器放置得远离雷达集成电路316。

图6示出了雷达集成电路316相对于智能电话400内的电力系统218的组件的示例位置。在所描绘的配置中，电力系统218包括图2的电池222和无线充电接收器线圈224。无线充电接收器线圈224位于电池222下方(例如，电池222沿着z轴位于无线充电接收器线圈224和外部观看面板426之间)。

在一些实施方式中，用于无线传输用于无线充电的功率的频率也用于雷达操作。作为示例，雷达集成电路316生成频率在大约30和500千赫兹(khz)之间的中频拍频信号，并且无线充电信号的频率在大约110和150khz之间。为了减轻在无线充电期间生成的干扰，雷达集成电路316位于距无线充电接收器线圈224至少43mm的距离(dcr)处。这减少了雷达系统102所经历的ac耦合和干扰，从而提高了雷达系统102的灵敏度和精度。在一些实施方式中，磁屏蔽被放置在无线充电接收器线圈224和电池222之间(例如，在无线充电接收器线圈224和雷达集成电路316之间)。例如，磁屏蔽被实现为纳米晶体屏蔽。

图7-1和7-2示出了雷达集成电路316相对于智能电话400的主逻辑板702内的组件的示例位置。在所描绘的配置中，在图7-1中示出在主逻辑板702的顶面上实现的组件。这些组件朝向或面向外部观看面板426定向。在图7-2中示出在主逻辑板702的底面上实现的其他组件。这些组件远离外部观看面板426定向并且面向智能电话400的与外部观看面板426相对的后侧。主逻辑板702包括雷达系统102的计算机处理器202、计算机可读介质204和数据处理集成电路318。主逻辑板702还包括pmic226-1和226-2，它们为雷达集成电路316和主逻辑板702提供电力。双pmic设计可以实现相对于单pmic设计的改进的散热和效率。

主逻辑板702还包括无线通信系统220的模块220-1至220-8。这些模块包括wifi^tm和bluetooth^tm收发器模块220-1、蜂窝收发器模块220-2、220-7和220-8、近场通信(nfc)模块220-3、明文接收(ptrx)模块220-5和220-6以及未示出的其他类型的组件，例如功率放大器模块。在该示例中，gnss接收器216也在wifi^tm和bluetooth^tm收发器模块220-1内实现。蜂窝收发器模块220-2、220-7和220-8以及明文接收模块220-4和220-6与低频带、中高频带、高频带或超低频带或其组合相关联。

数据处理集成电路318位于上部分420内，以便于与雷达集成电路316通信，雷达集成电路316在单独的子板上实现。例如，雷达集成电路316处理反射的雷达信号并生成中频拍频信号。中频拍频信号的频率与到用户的一部分的距离有关。雷达集成电路316将中频拍频信号提供给数据处理集成电路318，数据处理集成电路318处理中频拍频信号以确定例如到用户的距离。

尽管未明确示出，但雷达集成电路316包括具有几十千字节(kb)(例如，24kb)量级的容量的存储存储器。在该示例中，用先进先出(fifo)存储器结构实现存储存储器，但是可以实现其他类型的存储器结构。相反，数据处理集成电路318包括具有兆字节(mb)(例如，4mb)量级的存储存储器。数据处理集成电路318还包括直接存储器存取(dma)控制器，其将来自雷达集成电路316的存储存储器的中频拍频信号的样本传送到数据处理集成电路318内的循环缓冲器。

数据处理集成电路318也位于计算机处理器202附近，以促进数据处理集成电路318和计算机处理器202之间的通信。例如，在识别手势时，数据处理集成电路318通知计算机处理器202由用户执行的手势类型。

图8示出了雷达集成电路316相对于智能电话400内的其他天线的示例位置。其他天线的一般位置存在于智能电话400的内部并且相对于智能电话400的外部壳体424示出。在所描绘的配置中，智能电话400包括gnss天线802-1和802-2，其被实现为图2的gnss接收器216的一部分。智能电话400还包括无线广域网(wwan)天线804-1至804-6和wifi^tm天线806-1至806-3，它们被实现为图2的无线通信系统220的一部分。wwan天线804-1到804-6耦合到图7-1和7-2的通信模块220-2到220-8，并且可以与不同的频带相关联。类似地，wifi^tm天线806-1到806-3耦合到图7-1的wifi^tm和bluetooth^tm通信模块220-1。

通常，天线朝向左边缘408或右边缘410定向。然而，一些天线可朝向智能电话400的前侧(例如，面向外部观看面板426)或者智能电话400的后侧(例如，面向相对于外部观看面板426的相对侧)定向。作为示例，wifi^tm天线806-2面向智能电话400的后侧，wwan天线804-6面向智能电话400的前侧，并且其余天线面向智能电话400的左边缘408或右边缘410。

在一些情况下，来自雷达集成电路316的杂散发射可能干扰gnss接收器216的操作并降低gnss接收器216的灵敏度和准确度。为了减少干扰，雷达集成电路316被定位在距离gnss天线802-1和802-2至少20mm处。

图9示出了具有集成雷达系统102的智能电话900的示例实施方式。智能电话900被成形为矩形棱柱，其高度大于长度和宽度。另外，长度大于宽度。智能电话900以纵向定向示出，其中高度沿垂直y轴，长度沿水平x轴，宽度沿垂直于x和y轴的z轴。长度和高度在智能电话900的第一外部平面上形成矩形平面。第一外部平面与观看平面902共存并且具有顶边缘904、与顶边缘相对的底边缘906、左边缘908和与左边缘908相对的右边缘910。

在左边缘908和右边缘910之间居中的中心平面912将第一外部平面分成两部分并且垂直于顶边缘904和底边缘906。中心平面912将智能电话900的接近左边缘908的左部分914与智能电话900的接近右边缘910的右边缘部分916分开。在顶边缘904和底边缘906之间居中的中间平面918将第一外部平面分成两部分并垂直于左边缘908和右边缘906。中间平面918将智能电话900的接近顶边缘904的上部分920与智能电话900的接近底边缘906的下部分922分开。

智能电话900的外部包括外部壳体924和外部观看面板926。外部壳体924具有大约160毫米(mm)的垂直高度、大约75mm的水平长度和大约8.2mm的宽度。例如，外部壳体924可以由金属材料构成。

外部观看面板926形成智能电话900的外表面(例如，观看平面902)。外部观看面板926具有约152mm的垂直高度(hg)和约67mm的水平长度(lg)。外部观看面板926包括用于定位在智能电话900内部(例如，定位在外部观看面板926下方)的各种组件的切口。参考图10进一步描述这些组件。

可以使用在显示屏内发现的各种类型的玻璃或塑料形成外部观看面板926。在一些实施方式中，外部观看面板926具有介于约4和10之间的介电常数(例如，相对介电常数)，其衰减或扭曲雷达信号。这样，外部观看面板926对于雷达信号是不透明或半透明的，并且可以使得发射或接收的雷达信号的一部分被反射。

雷达集成电路316还定位在外部观看面板926下方并靠近顶边缘904(例如，在智能电话900的上部分920内)。雷达集成电路316具有大约5mm的垂直高度(hr)、大约6.5mm的水平长度(lr)和大约0.85mm的厚度(沿着每个维度在+/-0.1mm内)。该有限的覆盖区使雷达集成电路316能够装配在图10所示的扬声器210和红外传感器214-3之间。另外，雷达集成电路316安装在图10所示的外部壳体924和显示元件1002之间。雷达集成电路316的垂直高度可以类似于位于顶边缘904附近的其他组件，以避免减小显示元件1002的尺寸。

在该示例实施方式中，雷达集成电路316包括一个发射天线302和三个接收天线304-1至304-3。三个接收天线304-1至304-3以l排列定位，第一接收天线304-1的中心和第二接收天线304-2的中心之间的垂直距离(d12)约为2.5mm，并且第二接收天线304-2的中心与第三接收天线304-3的中心之间的水平距离(d23)约为2.5mm。发射天线302的中心与第一接收天线304-1的中心之间的距离(dt1)约为3.5mm。通常，发射天线302相对于第三接收天线304-3偏移，使得dt1大于d23。

发射天线302和接收天线304-1至304-3朝向(例如，面向)外部观看面板926定向。这样，雷达集成电路316通过外部观看面板926辐射(例如，发射和接收通过外部观看面板926传播的雷达信号)。如果外部观看面板926表现为衰减器，如上所述，雷达系统102可以调整发射的雷达信号的频率或转向角，以减轻衰减器的影响，而不是增加发射功率。这样，雷达系统102可以实现增强的准确度和更长的范围，用于在不增加功耗的情况下检测和跟踪用户。

在该示例中，雷达集成电路316发射和接收频率在大约57和64ghz之间的雷达信号。这减轻了与使用例如低于20ghz的频率的无线通信系统220的干扰。发射和接收具有毫米波长的雷达信号进一步使雷达集成电路316能够实现上述覆盖区。

为了便于手势识别，雷达集成电路316位于与左边缘908或右边缘910相比更靠近中心平面912处。这改善了雷达集成电路316的可见性，用于检测用户执行的手势。它还降低了用户使用与运动相关的非手势意外地与雷达系统102交互的概率，从而降低了雷达系统102的误报率。此外，因为雷达集成电路316从外部观看面板926后面对用户不可见，用户可能相对于中心平面912执行手势。通过将雷达集成电路316定位在用户的参考点附近，雷达系统102更好地定位以区分与不同方向相关联的手势(例如，区分左滑动和右滑动)。用于将雷达集成电路316定位在所示位置存在若干其他优点和折中，如下面参考图10-13进一步描述的。

图10示出了雷达集成电路316相对于智能电话900的上部分920内的其他组件的示例位置。智能电话900的所描绘内部包括雷达集成电路316、扬声器210、相机212、接近传感器214-1、环境光传感器214-2、红外传感器214-3、另一个红外传感器214-4和显示元件1002。

传感器平面1004与图9的外部观看面板926相交，并且垂直于左边缘908和右边缘910。传感器平面1004将外部观看面板926的接近顶边缘904的上部分1006与外部观看面板926的接近图9的底边缘906的下部分1008分开。传感器平面1004平行于顶边缘904并且与底边缘906相比更靠近顶边缘904。在该示例中，显示元件1002的顶边缘与外部观看面板926的顶边缘之间的距离(dgd)约为5.7毫米。

雷达集成电路316、扬声器210、相机212、接近传感器214-1、环境光传感器214-2和红外传感器214-3位于外部观看面板926的上部分1006下方。显示元件1002位于外部观看面板926的下部分1008下方。

红外传感器214-3和214-4用于面部识别。为了节省电力，红外传感器214-3和214-4在不使用时以关闭状态操作。然而，与将红外传感器214-3和214-4从关闭状态转换到开启状态相关联的预热序列可能需要大量时间，例如半秒或更长。这可能导致面部识别的执行延迟。为了减少该时间延迟，雷达系统102主动检测用户到达或接近智能电话900，并在用户触摸智能电话900之前启动预热序列。这样，红外传感器214-3和214-4可以更快地处于开启状态并减少用户等待面部识别完成的时间。

显示元件1002实现图2的显示器208，并且显示通过外部观看面板926看到的图像。如图所示，雷达集成电路316的发射天线302和接收天线304-1至304-3朝向(例如，面向)与显示元件1002相同的方向定向，使得雷达集成电路316向正在观看显示器208的用户发射雷达信号。

在该示例中，雷达集成电路316位于红外传感器214-3和扬声器210之间。用于将雷达集成电路316放置在中心平面912附近的一个折衷是将雷达集成电路316放置在扬声器210附近。例如，雷达集成电路316和扬声器210之间的距离(dsr)约为0.85mm或更小。为了减少来自扬声器210的机械振动的影响，雷达集成电路316与扬声器210机械隔离。如果智能电话900包括智能电话900的下部分922内的另一个扬声器，则可以将低音扬声器集成在另一个扬声器而不是扬声器210内，以便将低音扬声器放置得远离雷达集成电路316。

图11示出了雷达集成电路316相对于智能电话900内的电力系统218的组件的示例位置。在所描绘的配置中，电力系统218包括图2的电池222和无线充电接收器线圈224。无线充电接收器线圈224位于电池222下方(例如，电池222沿着z轴位于无线充电接收器线圈224和外部观看面板926之间)。

在一些实施方式中，用于无线传输用于无线充电的功率的频率也用于雷达操作。作为示例，雷达集成电路316生成频率在大约30和500千赫兹(khz)之间的中频拍频信号，并且无线充电信号的频率在大约110和150khz之间。为了减轻无线充电期间生成的干扰，雷达集成电路316位于距无线充电接收器线圈224至少54mm的距离(dcr)处。这减少了雷达系统102所经历的ac耦合和干扰，从而提高了雷达系统102的灵敏度和精度。在一些实施方式中，磁屏蔽被放置在无线充电接收器线圈224和电池222之间(例如，在无线充电接收器线圈224和雷达集成电路316之间)。例如，磁屏蔽被实现为纳米晶体屏蔽。

图12-1和12-2示出了雷达集成电路316相对于智能电话900的主逻辑板1202内的组件的示例位置。在所描绘的配置中，在图12-1中示出在主逻辑板1202的顶面上实现的组件。这些组件朝向或面向外部观看面板926。在图12-2中示出在主逻辑板1202的底面上实现的其他组件。这些组件远离外部观看面板926定向并面向智能电话900的与外部观看面板926相对的后侧。主逻辑板1202包括雷达系统102的计算机处理器202、计算机可读介质204和数据处理集成电路318。主逻辑板1202还包括pmic226-1和226-2，它们为雷达集成电路316和主逻辑板1202提供电力。双pmic设计可以实现相对于单pmic设计的改进的散热和效率。

主逻辑板1202还包括无线通信系统220的模块220-1至220-8。这些模块包括wifi^tm和bluetooth^tm收发器模块220-1、蜂窝收发器模块220-2、220-7和220-8、近场通信(nfc)模块220-3、明文接收(ptrx)模块220-5和220-6以及未示出的其他类型的组件，例如功率放大器模块。在该示例中，gnss接收器216也在wifi^tm和bluetooth^tm收发器模块220-1内实现。蜂窝收发器模块220-2、220-7和220-8以及明文接收模块220-4和220-6与低频带、中高频带、高频带或超低频带或其组合相关联。

数据处理集成电路318位于上部分920内，以便于与雷达集成电路316通信，雷达集成电路316在单独的子板上实现。例如，雷达集成电路316处理反射的雷达信号并生成中频拍频信号。中频拍频信号的频率与到用户的一部分的距离有关。雷达集成电路316将中频拍频信号提供给数据处理集成电路318，数据处理集成电路318处理中频拍频信号以确定例如到用户的距离。

尽管未明确示出，但雷达集成电路316包括具有几十千字节(kb)(例如，24kb)量级的容量的存储存储器。在该示例中，用先进先出(fifo)存储器结构实现存储存储器，但是可以实现其他类型的存储器结构。相反，数据处理集成电路318包括具有兆字节(mb)(例如，4mb)的量级的存储存储器。数据处理集成电路318还包括直接存储器存取(dma)控制器，其将来自雷达集成电路316的存储存储器的中频拍频信号的样本传送到数据处理集成电路318内的循环缓冲器。

数据处理集成电路318也位于计算机处理器202附近，以促进数据处理集成电路318和计算机处理器202之间的通信。例如，在识别手势时，数据处理集成电路318通知计算机处理器202由用户执行的手势类型。

图13示出了雷达集成电路316相对于智能电话900内的其他天线的示例位置。其他天线的一般位置存在于智能电话900的内部，并且相对于智能电话900的外部壳体924示出。在所描绘的配置中，智能电话900包括gnss天线1302-1和1302-2，其被实现为图1的gnss接收器216的一部分。智能电话900还包括无线广域网(wwan)天线1304-1至1304-7和wifi^tm天线1306-1至1306-3，它们被实现为图2的无线通信系统220的一部分。wwan天线1304-1到1304-7耦合到图12的通信模块220-2到220-8，并且可以与不同的频带相关联。类似地，wifi^tm天线1306-1到1306-3耦合到wifi^tm和bluetooth^tm通信模块220-1。

通常，天线朝向左边缘908或右边缘910定向。然而，一些天线可以朝向智能电话900的前侧(例如，面向外部观看面板926)或者智能电话900的后侧(例如，面向相对于外部观看面板926的相对侧)定向。作为示例，wifi^tm天线1306-2面向智能电话900的后侧，wwan天线1304-7面向智能电话900的前侧，并且其余天线面向智能电话900的左侧或右侧。

在一些情况下，来自雷达集成电路316的杂散发射可能干扰gnss接收器216的操作并降低gnss接收器216的灵敏度和准确度。为了减少干扰，雷达集成电路316被定位在距离gnss天线1302-1和1302-2至少20mm处。

结论

尽管使用特定于特征的语言描述了使用具有集成雷达系统的智能设备的技术和包括其的装置，但是应该理解，所附权利要求的主题不必限于特定特征。相反，具体特征被公开为具有集成雷达系统的智能设备的示例实施方式。