本發(fā)明一般涉及傳感器，并且更具體地涉及用于降低移動(dòng)設(shè)備中接近（proximity）和觸摸檢測的的射頻干擾的方法和設(shè)備。

背景技術(shù)：

智能電話和其它移動(dòng)設(shè)備已經(jīng)迅速變得在全世界范圍內(nèi)無處不在。通常在餐廳、在等候室中或在街角看到使用中的移動(dòng)電話和平板計(jì)算機(jī)。移動(dòng)設(shè)備被用于玩游戲、拍照、聆聽音樂、社交聯(lián)網(wǎng)或簡單地經(jīng)由內(nèi)置麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器與另一個(gè)人交談。

移動(dòng)設(shè)備通過使家庭和朋友保持通信、允許將任何時(shí)刻捕捉為照片或視頻，并且提供在緊急情況下聯(lián)系某人的手段而豐富了生活。同時(shí)，移動(dòng)設(shè)備對用戶構(gòu)成某些危險(xiǎn)。當(dāng)駕駛員被傳入的文本消息或進(jìn)行中的電話呼叫所分心時(shí)發(fā)生事故。行人由于更密切關(guān)注移動(dòng)設(shè)備而不是附近的交通而受傷或被殺。此外，存在從移動(dòng)設(shè)備發(fā)出的輻射將被人體吸收并且導(dǎo)致對用戶健康的破壞的潛在可能。

圖1a圖示了移動(dòng)設(shè)備10。移動(dòng)設(shè)備10是觸摸屏平板蜂窩式（蜂窩）電話。在其它實(shí)施例中，移動(dòng)設(shè)備10是平板計(jì)算機(jī)、尋呼機(jī)、GPS接收器、智能手表或其它可穿戴計(jì)算機(jī)、膝上型計(jì)算機(jī)、手持游戲控制臺(tái)或能夠無線電通信的任何其它設(shè)備。

移動(dòng)設(shè)備10包括在移動(dòng)設(shè)備的前側(cè)上的觸摸屏12。觸摸屏12用于顯示圖形用戶界面（GUI）。觸摸屏12上的GUI向用戶呈現(xiàn)如由移動(dòng)設(shè)備10的操作系統(tǒng)確定的反饋、通知和其它信息。觸摸屏12對來自移動(dòng)設(shè)備10的用戶的身體部分的物理觸摸敏感。觸摸屏12利用電阻、電容、聲波、紅外格柵、光學(xué)成像或其它方法來確定用戶的觸摸的存在和位置。

在移動(dòng)設(shè)備10的一個(gè)常見使用場景中，觸摸屏12將按鈕顯示為GUI的部分，并且用戶觸摸觸摸屏上的按鈕的位置以執(zhí)行與按鈕相關(guān)聯(lián)的動(dòng)作。在一個(gè)實(shí)施例中，觸摸屏12顯示3x4電話小鍵盤（keypad）。用戶通過在其中顯示要撥號的期望號碼的位置處觸摸觸摸屏12來在所顯示的小鍵盤上撥號電話號碼。觸摸屏12顯示包括用于字母、數(shù)字和標(biāo)點(diǎn)符號的按鈕的鍵盤連同電話小鍵盤或作為對電話小鍵盤的替換，其中用戶在要在觸摸屏上所顯示的文本輸入字段中錄入的字母、數(shù)字或符號的位置中觸摸屏幕。觸摸屏12還用于觀看所下載或流式傳輸?shù)囊曨l，或玩游戲，其中用戶的觸摸控制視頻的回放或游戲的玩耍。在一些實(shí)施例中，當(dāng)觸摸屏的顯示組件被禁用時(shí)，觸摸屏12對用戶的觸摸敏感。當(dāng)聆聽音樂時(shí)，用戶通過在屏幕12上繪制符號來暫停音樂，或者前進(jìn)到下一音軌，即使在觸摸屏上沒有顯示任何事物。

按鈕14為觸摸屏12提供可替換的用戶輸入機(jī)制。按鈕14執(zhí)行取決于在移動(dòng)設(shè)備10上運(yùn)行的操作系統(tǒng)的編程的功能。在一個(gè)實(shí)施例中，按鈕14將觸摸屏12上的GUI返回到主屏幕，回到先前的GUI屏幕，或者在GUI上打開菜單。在其它實(shí)施例中，按鈕14的功能基于在觸摸屏12上顯示的上下文而改變。

揚(yáng)聲器16向移動(dòng)設(shè)備10的用戶提供可聽反饋。當(dāng)移動(dòng)設(shè)備10接收到傳入消息時(shí)，揚(yáng)聲器16產(chǎn)生可聽通知聲音以提醒用戶所接收到的消息。傳入電話呼叫導(dǎo)致來自揚(yáng)聲器16的響鈴聲音以提醒用戶。在其它實(shí)施例中，當(dāng)接收到傳入電話呼叫時(shí)，經(jīng)由揚(yáng)聲器16播放經(jīng)由觸摸屏12上的GUI可選擇的音樂鈴聲。當(dāng)移動(dòng)設(shè)備10被用于參與電話呼叫時(shí)，移動(dòng)設(shè)備的用戶對麥克風(fēng)17說話，同時(shí)通過揚(yáng)聲器16再生（reproduce）另一對話參與者的語音。當(dāng)用戶觀看電影或玩游戲時(shí)，與電影或游戲相關(guān)聯(lián)的聲音由揚(yáng)聲器16產(chǎn)生以供用戶聽到。

前置（front facing）攝像機(jī)18向移動(dòng)設(shè)備10的操作系統(tǒng)提供視覺反饋。攝像機(jī)18創(chuàng)建面向觸摸屏12的區(qū)域的數(shù)字圖像。在運(yùn)行在移動(dòng)設(shè)備10上的視頻聊天應(yīng)用中使用攝像機(jī)18以在對話期間捕捉用戶面部的視頻。移動(dòng)設(shè)備10向遠(yuǎn)程位置中的另一人員發(fā)射用戶的視頻，并且接收另一人員的流視頻，所述流視頻顯示在觸摸屏12上。攝像機(jī)18還用于自拍或拍取其它圖片。當(dāng)攝像機(jī)18用于拍取圖片時(shí)，觸摸屏12顯示由攝像機(jī)捕捉的圖像使得觸摸屏是電子取景器。所捕捉到的照片存儲(chǔ)在移動(dòng)設(shè)備10內(nèi)的存儲(chǔ)器上以供隨后在觸摸屏12上進(jìn)行查看、在社交網(wǎng)絡(luò)上分享或備份到個(gè)人計(jì)算機(jī)。

外殼20為移動(dòng)設(shè)備10的內(nèi)部組件提供結(jié)構(gòu)支撐和保護(hù)。外殼20由堅(jiān)固的塑料或金屬材料制成以承受如果直接暴露則導(dǎo)致對移動(dòng)設(shè)備10內(nèi)的電路板和其它組件的傷害的環(huán)境危害。在一個(gè)實(shí)施例中，與觸摸屏12相對的外殼20的面板可移除以暴露諸如訂戶標(biāo)識模塊（SIM）卡、閃速存儲(chǔ)器卡或電池之類的移動(dòng)設(shè)備10的可互換部分。外殼20包括觸摸屏12之上的透明玻璃或塑料部分，其在允許通過外殼感測到用戶的觸摸的同時(shí)保護(hù)觸摸屏免受環(huán)境因素?fù)p害。

圖1b圖示了作為電話而操作移動(dòng)設(shè)備10的用戶30。外殼20的一部分被移除以圖示移動(dòng)設(shè)備10內(nèi)的天線32。用戶30將具有揚(yáng)聲器16的移動(dòng)設(shè)備10握持在用戶的耳朵上。麥克風(fēng)17定向?yàn)槌蛴脩?0的嘴部。當(dāng)用戶30說話時(shí)，麥克風(fēng)17檢測和數(shù)字化用戶的語音以供向用戶正在與之說話的人員傳輸。用戶正在與之說話的人員向移動(dòng)設(shè)備10發(fā)射經(jīng)數(shù)字化的語音信號，所述語音信號在揚(yáng)聲器16上再生并且由用戶聽到。用戶30由此通過使用移動(dòng)設(shè)備10與另一人員對話。

移動(dòng)設(shè)備10通過使用蜂窩網(wǎng)絡(luò)或能夠進(jìn)行語音業(yè)務(wù)的其它網(wǎng)絡(luò)來發(fā)送用戶30的語音信號，并且接收與其對話的人員的語音信號。在各種實(shí)施例中，移動(dòng)設(shè)備10通過Wi-Fi、藍(lán)牙、GSM、CDMA、LTE、HSPA+、WiMAX或其它無線網(wǎng)絡(luò)類型發(fā)射語音信號和其它數(shù)據(jù)。移動(dòng)設(shè)備10通過使用從RF天線32發(fā)出的射頻（RF）電磁波發(fā)射語音信號。移動(dòng)設(shè)備10中的RF放大器向天線32供應(yīng)電流，所述電流包含語音信息并且在射頻處振蕩。天線32通過周圍大氣輻射作為電磁波的電流能量。電磁波到達(dá)蜂窩塔，所述蜂窩塔繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)語音信號以最終被用戶30與之對話的人員接收。

圖1c是移動(dòng)設(shè)備10的RF段33的框圖。RF段33表示位于移動(dòng)設(shè)備10內(nèi)的電路板上的電路系統(tǒng)的部分。RF段33包括微控制器或中央處理單元（CPU）34、RF收發(fā)器36、RF放大器38和天線32。為了使移動(dòng)設(shè)備10接收音頻信號或其它數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，無線電波首先由天線32接收。傳入無線電波的振蕩電場和磁場在天線32中的電子上施加力，使電子振蕩并且在天線中產(chǎn)生電流。RF收發(fā)器36對傳入信號進(jìn)行解調(diào)以消除RF信號并且向CPU 34發(fā)送底層數(shù)據(jù)。

當(dāng)移動(dòng)設(shè)備10正在發(fā)射數(shù)據(jù)時(shí)，CPU 34首先提供要發(fā)射的數(shù)據(jù)。在一個(gè)實(shí)施例中，CPU 34從麥克風(fēng)17接收音頻數(shù)據(jù)并且在音頻數(shù)據(jù)上執(zhí)行數(shù)字信號處理功能。CPU 34執(zhí)行對于音頻數(shù)據(jù)而言所要求的任何數(shù)字信號處理或基帶處理，或者使用單獨(dú)的數(shù)字信號處理器（DSP）或基帶集成電路（IC）。在其它實(shí)施例中，發(fā)送非語音數(shù)據(jù)，例如傳出文本消息或用戶30希望在觸摸屏12上查看的網(wǎng)站的統(tǒng)一資源定位符（URL）。一旦CPU 34已經(jīng)接收到或生成了要發(fā)射的數(shù)據(jù)，從CPU向RF收發(fā)器36發(fā)送數(shù)據(jù)。RF收發(fā)器36通過使用用于移動(dòng)設(shè)備10與之通信的網(wǎng)絡(luò)的頻率調(diào)制數(shù)據(jù)來生成包含要發(fā)射的數(shù)據(jù)的RF信號。

從RF收發(fā)器36向RF放大器38發(fā)送RF信號。RF放大器38放大來自RF收發(fā)器36的信號以生成供天線32發(fā)射的較高功率RF信號。RF放大器38向天線32發(fā)送經(jīng)放大的RF信號。經(jīng)放大的RF信號導(dǎo)致天線32內(nèi)的電子的振蕩電流。振蕩電流產(chǎn)生繞天線32的振蕩磁場和沿天線的振蕩電場。時(shí)變的電場和磁場輻射離開天線32而到周圍環(huán)境中作為RF電磁波。

RF放大器38的輸出功率由CPU 34控制。CPU 34通過配置RF放大器38的增益設(shè)置來控制從天線32發(fā)出的RF信號的強(qiáng)度。從移動(dòng)設(shè)備10接收無線電波的設(shè)備可以是從對于家庭內(nèi)Wi-Fi而言幾英尺遠(yuǎn)到對于鄉(xiāng)村蜂窩服務(wù)而言幾英里遠(yuǎn)，或者潛在地甚至更加遠(yuǎn)離移動(dòng)設(shè)備。RF放大器38的較高增益設(shè)置使較高功率電磁無線電波從移動(dòng)設(shè)備10發(fā)出。在更遠(yuǎn)離移動(dòng)設(shè)備10的位置處接收到較高功率電磁無線電波。

天線32是全向的，即天線近似相等地在每一個(gè)方向上從移動(dòng)設(shè)備10輻射能量。全向天線32為移動(dòng)設(shè)備10給出與蜂窩塔的良好連接性而不考慮移動(dòng)設(shè)備被握持在的角度。然而，由于天線32的全向性質(zhì)，當(dāng)用戶握持移動(dòng)設(shè)備靠近身體部分時(shí)，來自天線的顯著量的RF電磁輻射被輻射到用戶30中，如圖1b中所圖示的那樣。存在與來自移動(dòng)設(shè)備（諸如移動(dòng)設(shè)備10）的由人體吸收的RF輻射有關(guān)的一些健康擔(dān)憂。一些研究表明，由身體吸收的RF能量可能與癌癥和其它疾病有關(guān)聯(lián)。

比吸收率（SAR）是在暴露于RF電磁場時(shí)被人體以其吸收能量的比率的度量。SAR測量對100kHz與10GHz之間的電磁場的暴露。SAR評級通常與蜂窩電話和磁共振成像（MRI）掃描儀關(guān)聯(lián)地使用。

當(dāng)測量由于移動(dòng)設(shè)備10的SRA時(shí)，將移動(dòng)設(shè)備放置在處于交談位置中的頭部處，如圖1b中所圖示的那樣。然后在整個(gè)頭部中具有最高吸收率的位置處測量SAR值，所述位置一般是頭部最接近于天線32的部分。在美國，聯(lián)邦通信委員會(huì)（FCC）要求移動(dòng)設(shè)備具有在包含吸收最多RF能量的1克組織的質(zhì)量的體積之上取得的處于或低于1.6瓦特每千克（W/kg）的SAR水平。在歐洲，歐洲電工標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)（CENELEC）指定在吸收最多RF能量的10克組織上平均的2W/kg的SAR限制。

限制來自移動(dòng)設(shè)備10的SAR的規(guī)定有效限制當(dāng)使用時(shí)靠近用戶30的身體的移動(dòng)設(shè)備的RF功率。限制RF輸出限制信號強(qiáng)度并且可以危害移動(dòng)設(shè)備10到蜂窩電話發(fā)射塔的連接性。圖2a-2c示出SAR與移動(dòng)設(shè)備10距用戶30的距離的關(guān)系的圖表。在圖2a和2b中，RF放大器38具有恒定功率輸出。在圖2a中，CPU 34已經(jīng)將RF放大器38配置用于高RF功率和移動(dòng)設(shè)備10到蜂窩電話發(fā)射塔的良好連接性。線40圖示了在恒定RF功率輸出的情況下，SAR在移動(dòng)設(shè)備10移動(dòng)更加遠(yuǎn)離用戶30（即在圖2a中的圖表上更加靠右）時(shí)降低。當(dāng)移動(dòng)設(shè)備10移動(dòng)更加靠近用戶30時(shí)，SAR增加。

從移動(dòng)設(shè)備10發(fā)出的輻射在輻射行進(jìn)更加遠(yuǎn)離天線32時(shí)衰減，或在幅度方面降低。當(dāng)移動(dòng)設(shè)備10直接靠近用戶30的頭部時(shí)，從天線32發(fā)出的許多輻射集中在頭部的小區(qū)域上，導(dǎo)致高SAR。當(dāng)移動(dòng)設(shè)備10更加遠(yuǎn)離用戶30時(shí)，輻射擴(kuò)散開并且以較低能量水平撞擊用戶身體的較大區(qū)域。當(dāng)移動(dòng)設(shè)備10被舉起到頭部時(shí)撞擊用戶30的許多輻射將在移動(dòng)設(shè)備以一定距離被握持時(shí)錯(cuò)過用戶。

線40示出當(dāng)被配置用于高RF功率和良好連接性時(shí)，移動(dòng)設(shè)備10將在移動(dòng)設(shè)備被握持在用戶30的身體部分的距離d內(nèi)時(shí)超過SAR規(guī)定限制42。在一個(gè)實(shí)施例中，移動(dòng)設(shè)備10在被配置用于高功率輸出時(shí)超過SAR規(guī)定限制42所在的距離d是10毫米（mm）。如圖2a中所配置的移動(dòng)設(shè)備10包括良好的連接性但是在與SAR規(guī)定的依從外。

確保移動(dòng)設(shè)備10的SAR保持在規(guī)定限制42以下的一種解決方案是降低移動(dòng)設(shè)備的RF輸出功率，如圖2b所圖示的那樣。線44示出當(dāng)移動(dòng)設(shè)備10移動(dòng)得更加遠(yuǎn)離用戶30時(shí)，SAR降低，如圖2a的配置一樣。然而，在圖2b中，移動(dòng)設(shè)備10被配置用于較低RF輸出，并且在移動(dòng)設(shè)備抵靠用戶30握持時(shí)不超過SAR規(guī)定限制42。較低RF輸出使移動(dòng)設(shè)備10依從SAR規(guī)定，但是降低移動(dòng)設(shè)備的連接性。

圖2c圖示了將移動(dòng)設(shè)備10的SAR維持在規(guī)定限制42以下的另一解決方案。當(dāng)移動(dòng)設(shè)備10被握持在距用戶30大于d的距離處時(shí)，由線46圖示的移動(dòng)設(shè)備的RF輸出功率在類似于圖2a中圖示的較高功率設(shè)置的水平處。當(dāng)移動(dòng)設(shè)備10在用戶30的距離d（即在圖2a的配置中SAR將會(huì)超過規(guī)定限制42所在的距離）內(nèi)移動(dòng)時(shí)，移動(dòng)設(shè)備的RF輸出降低以保持在規(guī)定限制以下。在距離d內(nèi)降低的RF輸出由線48圖示，其類似于圖2b的線44。如圖2c中所配置的，移動(dòng)設(shè)備10包括在距用戶30大于d的距離處被握持時(shí)的良好的連接性，以及當(dāng)在用戶的距離d內(nèi)被握持時(shí)保持在SAR規(guī)定限制42以下的降低的RF輸出。

為了實(shí)現(xiàn)圖2c中圖示的配置，移動(dòng)設(shè)備10包括用于檢測距用戶30的距離的接近傳感器。當(dāng)接近傳感器檢測到用戶30在接近傳感器的距離d內(nèi)時(shí)，CPU 34降低RF放大器38的RF功率輸出以防止SAR上升到規(guī)定限制42以上。當(dāng)接近傳感器檢測到在移動(dòng)設(shè)備10的距離d內(nèi)沒有人體時(shí)，CPU 34增加RF功率輸出以改進(jìn)連接性。

移動(dòng)設(shè)備制造商的一個(gè)目標(biāo)是改進(jìn)接近傳感器的精確性。不精確的接近讀數(shù)導(dǎo)致移動(dòng)設(shè)備10的高功率模式在用戶30的距離d內(nèi)被啟用，違反SAR規(guī)定。不精確的接近讀數(shù)還導(dǎo)致移動(dòng)設(shè)備10的低功率模式在用戶30的距離d外被啟用，導(dǎo)致連接性的不必要的降級。精確的接近傳感器提供在移動(dòng)設(shè)備被移動(dòng)到人體的距離d內(nèi)時(shí)RF功率輸出的立即減小，和在移動(dòng)設(shè)備被移動(dòng)到人體的距離d外時(shí)RF功率輸出的立即增加。

當(dāng)接近傳感器靠近天線32而同時(shí)天線被用于RF傳輸時(shí)，實(shí)現(xiàn)精確的接近讀數(shù)是困難的。使用在通過天線32的傳輸中的RF信號由于天線與接近傳感器的感測元件之間的RF耦合而導(dǎo)致電容式觸摸感測中的干擾。由于使用在經(jīng)由天線32的RF通信中的協(xié)議，時(shí)間復(fù)用RF通信和電容感測是困難的。RF通信與電容式觸摸感測同時(shí)發(fā)生。來自天線32的RF能量到達(dá)執(zhí)行電容式觸摸感測的IC并且干擾用戶的接近的精確讀取。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

存在降低移動(dòng)設(shè)備中的接近和觸摸檢測的RF干擾的需要。因此，在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明是一種制作接近傳感器的方法，包括以下步驟：提供感測節(jié)點(diǎn)，提供中間節(jié)點(diǎn)，提供耦合在感測節(jié)點(diǎn)與中間節(jié)點(diǎn)之間的第一電容器，以及提供耦合在中間節(jié)點(diǎn)與接地電位之間的第二電容器。

在另一實(shí)施例中，本發(fā)明是一種制作接近傳感器的方法，包括以下步驟：提供感測節(jié)點(diǎn)，以及提供耦合在感測節(jié)點(diǎn)與接地電位之間的第一電容器。

在另一實(shí)施例中，本發(fā)明是一種接近傳感器，其包括感測節(jié)點(diǎn)和中間節(jié)點(diǎn)。第一電容器耦合在感測節(jié)點(diǎn)與中間節(jié)點(diǎn)之間。第二電容器耦合在中間節(jié)點(diǎn)與接地電位之間。

在另一實(shí)施例中，本發(fā)明是一種接近傳感器，其包括感測節(jié)點(diǎn)。第一電容器耦合在感測節(jié)點(diǎn)與接地電位之間。

附圖說明

圖1a-1c圖示了具有RF發(fā)射能力的移動(dòng)設(shè)備；

圖2a-2c圖示了在使用和不使用接近傳感器的情況下，SAR與對于移動(dòng)設(shè)備而言距人體的距離的關(guān)系；

圖3a-3b圖示了包括接近傳感器的移動(dòng)設(shè)備；

圖4a-4c圖示了用作接近感測元件的天線、周圍屏蔽區(qū)域和人類手指之間的電場；

圖5圖示了電容式觸摸控制器的內(nèi)部組件；

圖6圖示了由RF信號導(dǎo)致的電容式觸摸控制器的干擾；

圖7a-7d圖示了具有集成RF阻擋器（blocker）級的電容式觸摸控制器；以及

圖8圖示了通過使用RF阻擋器級的電容式觸摸控制器的干擾中的降低。

具體實(shí)施方式

在參考附圖的以下描述中在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中描述本發(fā)明，在附圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同或類似的元件。雖然在用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的的最佳模式方面描述本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將領(lǐng)會(huì)到的是，意圖在于涵蓋如可以包括在如由隨附權(quán)利要求及其如由以下公開內(nèi)容和附圖支持的等同物限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的替換物、修改和等同物。

圖3a圖示了移動(dòng)設(shè)備10，其中觸摸屏12和外殼20的部分被移除以顯露具有CPU 34的印刷電路板（PCB）50、電容式觸摸控制器56以及形成或布置在PCB上的感測元件58。在其它實(shí)施例中，使用柔性印刷電路（FPC）而不是PCB 50。電容式觸摸控制器56和感測元件58形成用于移動(dòng)設(shè)備10的接近傳感器。在一些實(shí)施例中，使用不要求單獨(dú)的感測元件的接近傳感器。導(dǎo)電跡線62將感測元件58連接到電容式觸摸控制器56。導(dǎo)電跡線66提供CPU 34與電容式觸摸控制器56之間的通信。

PCB 50提供用于安裝電子部分和形成提供移動(dòng)設(shè)備10的功能所必要的導(dǎo)電跡線的基座。PCB 50包括如實(shí)現(xiàn)移動(dòng)設(shè)備10的功能所要求的未被圖示的其它電路元件和半導(dǎo)體封裝。PCB 50包括對于移動(dòng)設(shè)備10而言必要的所有電子部分。在其它實(shí)施例中，跨多個(gè)PCB拆分用于移動(dòng)設(shè)備10的電子部分。PCB 50包括附加部分，諸如通用串行總線（USB）端口、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）、閃速存儲(chǔ)器、圖形處理單元（GPU）或芯片上系統(tǒng)（SoC）。

電容式觸摸控制器56是被設(shè)計(jì)成測量感測元件58的自電容或固有電容的IC。自電容是在導(dǎo)電元件（例如感測元件58）與接地電位（potential）之間測量的電容。當(dāng)要檢測的導(dǎo)電對象（例如用戶30的膝部、手指、手掌或面部）未存在于感測元件58附近時(shí)，感測元件的自電容Csensor是環(huán)境電容Cenv。Cenv通過與感測元件附近的環(huán)境相互作用的來自感測元件58的電場來確定。特別地，來自感測元件58的電場與諸如屏蔽區(qū)域、跡線、功率和接地平面、導(dǎo)電通孔和IC之類的附近導(dǎo)電材料相互作用。當(dāng)用戶30的身體部分存在于感測元件58附近時(shí)，感測元件的自電容Csensor是Cenv加上可歸因于身體部分的電容Cuser。利用Cenv的值來校準(zhǔn)電容式觸摸控制器56，并且從感測元件58的總自電容減去Cenv。其余電容是可歸因于在感測元件58的接近區(qū)域中的用戶30的身體部分的自電容，即Cuser。在實(shí)踐中，電容式觸摸控制器56內(nèi)的可配置的電容器組取消或抵消對自電容的Cenv貢獻(xiàn)，留下要測量的Cuser，盡管在其它實(shí)施例中使用從Csensor隔離出Cuser的其它方法。

如果Cuser（即所測量的可歸因于用戶30的感測元件58的自電容）近似地等于零，電容式觸摸控制器56經(jīng)由存儲(chǔ)器映射標(biāo)志以及中斷向CPU 34報(bào)告缺乏或沒有接近。如果Cuser超過與人體部分相關(guān)聯(lián)的閾值，電容式觸摸控制器56以類似的方式報(bào)告接近。除指示接近或其缺乏的標(biāo)志之外，電容式觸摸控制器56向CPU 34報(bào)告針對每一個(gè)Cuser測量的與Cuser成比例的數(shù)字值，是否檢測到接近。CPU 34使用用于簡單應(yīng)用的接近標(biāo)志，其中僅需要接近或缺乏接近，并且使用數(shù)字Cuser值來實(shí)現(xiàn)更高級的功能。

電容式觸摸控制器56通過首先使用電容器組取消Cenv并且然后將其余電容Cuser轉(zhuǎn)換成成比例的電壓電位來對感測元件58的自電容進(jìn)行感測。在一些實(shí)施例中，感測元件58的整個(gè)自電容Csensor被轉(zhuǎn)換成成比例的電壓并且然后被降低了與Cenv成比例的電壓。使用模數(shù)轉(zhuǎn)換器將與Cuser成比例的所得到的電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字值。處理數(shù)字Cuser值以確定Cuser是否超過確認(rèn)接近的閾值。

感測元件58是在PCB 50的表面上形成的方形銅塊，盡管在其它實(shí)施例中其它形狀和其它導(dǎo)電材料被用于感測元件。在一個(gè)實(shí)施例中，相同物理元件被用于天線32和感測元件58二者。在其中單個(gè)物理元件用于天線32和感測元件58的實(shí)施例中，電容器和電感器被用于對RF信號進(jìn)行濾波以免到達(dá)電容式觸摸控制器56并且對較低頻率信號進(jìn)行濾波以免到達(dá)RF放大器38和RF收發(fā)器36。在其它實(shí)施例中，任何導(dǎo)電元件被用于感測元件58。

感測元件58經(jīng)由電場與諸如導(dǎo)電跡線、通孔和接地平面之類的附近導(dǎo)電材料以及用戶30的膝部、手指、手掌或面部相互作用。當(dāng)向感測元件58施加電荷時(shí)，朝向感測元件吸引任何附近的導(dǎo)電材料內(nèi)的相反電荷。當(dāng)增加靠近感測元件58的導(dǎo)電材料量時(shí)，較大量的電荷被吸引到感測元件以用于給定電壓。因此，感測元件58的自電容是靠近感測元件的導(dǎo)電材料的量的函數(shù)。具有到接地電位處的電路節(jié)點(diǎn)的導(dǎo)電路徑的導(dǎo)電材料對自電容具有較大影響，因?yàn)榻拥毓?jié)點(diǎn)提供到導(dǎo)電材料中的附加電荷源。感測元件58通過接地節(jié)點(diǎn)將相反電荷吸引到附近的導(dǎo)電材料中。

導(dǎo)電跡線62將感測元件58連接到電容式觸摸控制器56。在一些實(shí)施例中，使用多個(gè)感測元件，其中每一個(gè)感測元件利用不同的導(dǎo)電跡線分別地連接到電容式觸摸控制器56。在一個(gè)實(shí)施例中，感測元件被用于實(shí)現(xiàn)按鈕14，其中在按鈕上感測到用戶30的接近時(shí)激活按鈕。電容式觸摸控制器56操縱感測元件58的電壓并且經(jīng)由導(dǎo)電跡線62檢測感測元件的自電容。

導(dǎo)電跡線66將CPU 34連接到電容式觸摸控制器56。跡線66包括用于對于CPU 34與電容式觸摸控制器56之間的通信而言必要的重置、中斷、數(shù)據(jù)、地址、時(shí)鐘、使能和其它信號的線路。在一個(gè)實(shí)施例中，CPU 34通過使用內(nèi)部集成電路（I²C）協(xié)議與電容式觸摸控制器56通信。在其它實(shí)施例中使用其它通信協(xié)議。

電容式觸摸控制器56的一些功能由CPU 34通過使用連接到電容式觸摸控制器上的引腳的單個(gè)導(dǎo)電跡線66控制，諸如啟用或禁用感測。通過由CPU 34從電容式觸摸控制器56內(nèi)的硬件寄存器讀取或向其寫入而實(shí)行其它功能。從電容式觸摸控制器56內(nèi)部的存儲(chǔ)器映射硬件寄存器讀取原始Cuser值。寄存器還被CPU 34用于設(shè)置電容式觸摸控制器56報(bào)告接近時(shí)的Cuser的閾值。利用電容式觸摸控制器56上的分立輸入或輸出引腳以及電容式觸摸控制器內(nèi)的硬件寄存器實(shí)現(xiàn)某個(gè)功能。通過CPU 34切換（toggle）電容式觸摸控制器的重置輸入引腳或者通過CPU向電容式觸摸控制器內(nèi)的軟重置寄存器進(jìn)行寫入來重置電容式觸摸控制器56。

天線32緊密地物理接近于感測元件58。從天線32發(fā)出的RF輻射被感測元件58接收并且引起跡線62上的RF信號。跡線62上的RF信號到達(dá)電容式觸摸控制器56并且干擾測量感測元件58的自電容的電容式觸摸控制器。當(dāng)使用天線32的RF傳輸與電容式觸摸控制器56得出電容讀數(shù)同時(shí)發(fā)生時(shí)，接近檢測的精確性降級。在其它實(shí)施例中，其中天線32更加遠(yuǎn)離移動(dòng)設(shè)備10內(nèi)的感測元件58，所接收到的RF信號的強(qiáng)度降低，但是由感測元件58接收到的來自RF信號的干擾保持明顯并且導(dǎo)致不精確的接近讀數(shù)。

在圖3b中，用戶30將移動(dòng)設(shè)備10舉起到他或她的頭部。感測元件58的自電容由于感測元件和用戶之間的電場的相互作用而增加。在移動(dòng)設(shè)備10布置成接近用戶30之前，在移動(dòng)設(shè)備前方的區(qū)域被空氣占據(jù)，空氣具有對自電容的比用戶的頭部更小的影響。電容式觸摸控制器56檢測感測元件58的自電容中的上升，并且通知CPU 34用戶30的接近。CPU 34因此降低RF放大器38的功率輸出，使得移動(dòng)設(shè)備10保持依從SAR規(guī)定。

圖4a是圖示了形成在PCB的頂表面上的感測元件58的PCB 50的部分橫截面?？蛇x的屏蔽區(qū)域60在感測元件58周圍形成在PCB 50的頂表面上?？蛇x的屏蔽區(qū)域70形成在與感測元件58和屏蔽區(qū)域60相對的PCB 50的底表面上?？蛇x覆蓋物（overlay）72形成在感測元件58和屏蔽區(qū)域60之上以用于感測元件和屏蔽區(qū)域的物理隔離和保護(hù)。

PCB 50由與環(huán)氧酚醛棉紙、環(huán)氧樹脂、樹脂、玻璃織物、毛玻璃、聚酯和其它增強(qiáng)纖維或織物的組合的一層或多層聚四氟乙烯預(yù)浸漬（預(yù)浸）、FR-4、FR-1、CEM-1或CEM-3形成。對于移動(dòng)設(shè)備10的功能而言必要的電子組件（諸如導(dǎo)電跡線和IC）形成或布置在PCB 50的表面上。在一個(gè)實(shí)施例中，使用多層PCB 50，其包括PCB的頂表面和底表面之間的層上的電子組件。在PCB 50的不同表面上或不同層處的組件通過形成在PCB中的導(dǎo)電通孔連接。

感測元件58和屏蔽區(qū)域60連同導(dǎo)電跡線形成為PCB 50上的金屬層。在一個(gè)實(shí)施例中，感測元件58、屏蔽區(qū)域60和PCB 50上的跡線通過使用諸如絲網(wǎng)印刷、光刻或PCB研磨之類的減性方法由單個(gè)均勻金屬層形成。在其它實(shí)施例中，使用諸如物理氣相沉積（PVD）、化學(xué)氣相沉積（CVD）、電鍍、無電式電鍍或另一合適金屬沉積工藝之類的加性或半加性方法。屏蔽區(qū)域70從與感測元件58和屏蔽區(qū)域60類似的工藝形成。

感測元件58、屏蔽區(qū)域60、屏蔽區(qū)域70和PCB 50上的跡線包括一層或多層的鋁（Al）、銅（Cu）、錫（Sn）、鎳（Ni）、金（Au）、銀（Ag）、氧化銦錫（ITO）、印刷導(dǎo)電油墨或其它合適的導(dǎo)電材料。導(dǎo)電跡線形成在與感測元件58相同的PCB的表面上。在其它實(shí)施例中，導(dǎo)電跡線形成在與感測元件58相對的PCB的表面上或當(dāng)使用多層PCB時(shí)形成在中間層上。導(dǎo)電通孔被用于在組件和跡線在PCB的不同表面或?qū)由蠒r(shí)連接PCB 50上的移動(dòng)設(shè)備10的各種組件。導(dǎo)電通孔將屏蔽區(qū)域60連接到屏蔽區(qū)域70，使得電容式觸摸控制器56將兩個(gè)屏蔽區(qū)域驅(qū)動(dòng)到類似的電壓電位。

屏蔽區(qū)域60和70提供噪聲阻擋功能，以及用于感測元件58的方向性。屏蔽區(qū)域60和70提供在除期望感測的方向之外的每一個(gè)方向上大體上圍繞感測元件58的電磁屏蔽。來自感測元件58的電場與屏蔽區(qū)域60和70相互作用，屏蔽區(qū)域60和70對自電容而不是與屏蔽區(qū)域相對的具有關(guān)于感測元件的動(dòng)態(tài)電容的其它對象有穩(wěn)定的影響。屏蔽區(qū)域60和70還降低電磁噪聲，其影響所檢測到的電容的精確性。甚至在具有屏蔽區(qū)域60的情況下，感測元件58也從天線32接收到顯著量的干擾。

在屏蔽區(qū)域60和70在底部和側(cè)面上圍繞感測元件58的情況下，如圖4a-4c中所圖示的，身體部分在布置在與屏蔽區(qū)域70相對的感測元件58之上時(shí)被檢測到。當(dāng)用戶30的手指或其它身體部分布置在PCB 50的背側(cè)上（即在PCB的與感測元件58的相對側(cè)上）時(shí)，屏蔽區(qū)域70限制電容式觸摸控制器56的檢測能力。在具有全向天線32的一些實(shí)施例中，不使用屏蔽區(qū)域70，使得用戶30的身體部分被檢測到，無論身體部分是在移動(dòng)設(shè)備10的前側(cè)還是背側(cè)上。在沒有屏蔽區(qū)域70的情況下，檢測到接近，并且當(dāng)用戶30的身體部分在移動(dòng)設(shè)備10的背側(cè)上的接近區(qū)域內(nèi)（例如用戶將移動(dòng)設(shè)備設(shè)置在他或她的膝部）時(shí)，CPU 34降低移動(dòng)設(shè)備10的RF功率輸出。在其它實(shí)施例中，既不使用屏蔽區(qū)域60也不使用屏蔽區(qū)域70。

屏蔽區(qū)域60和70電氣連接到電容式觸摸控制器56。在對感測元件的自電容進(jìn)行感測時(shí)，電容式觸摸控制器56將屏蔽區(qū)域60和70驅(qū)動(dòng)到與感測元件58類似的電壓電位。在其它實(shí)施例中，屏蔽區(qū)域60和70電氣連接到接地電位。將屏蔽區(qū)域60和70連接到接地電位提供由于提供被吸引到感測元件的電荷源的地所引起的感測元件58的自電容的Cenv分量的增加。較高Cenv要求電容式觸摸控制器56內(nèi)的較大電容器組以抵消較高Cenv。

為了對感測元件58的自電容進(jìn)行感測，電容式觸摸控制器56將感測元件58驅(qū)動(dòng)到直流（DC）電壓電平，或者在比來自RF放大器38的RF信號低的頻率處的電壓，并且感測達(dá)到電壓所需的電荷量。將屏蔽區(qū)域60和70驅(qū)動(dòng)到與感測元件58類似的電壓電位的電容式觸摸控制器56通過降低感測元件在屏蔽區(qū)域中吸引的電荷量來降低自電容。

覆蓋物72為感測元件58提供物理隔離和保護(hù)。覆蓋物72通過保護(hù)感測元件58免受諸如灰塵、污垢、雨水和風(fēng)之類的環(huán)境危害來增加移動(dòng)設(shè)備10的魯棒性。在一個(gè)實(shí)施例中，覆蓋物72是集成到外殼20中的塑料或玻璃片。覆蓋物72是半透明的、透明的或不透明的。覆蓋物72由具有足以允許電場在感測元件58與布置成接近感測元件的用戶30的身體部分之間傳播的電場電容率的材料形成。

圖4b圖示了當(dāng)沒有人體部分處于感測元件的接近區(qū)域中時(shí)感測元件58與屏蔽區(qū)域60和70之間的電場。電場80在感測元件58和屏蔽區(qū)域60之間延伸。電場82在感測元件58和屏蔽區(qū)域70之間延伸。電場80和82是與感測元件58和周圍的導(dǎo)電材料相互作用的電場的簡化圖示。在實(shí)踐中，電場是復(fù)雜的并且不僅延伸到屏蔽區(qū)域60和70，而且延伸到靠近感測元件58的任何導(dǎo)電材料，諸如電容器、電感器、IC、導(dǎo)電通孔和導(dǎo)電跡線。在不使用屏蔽區(qū)域60和70的實(shí)施例中，電場80和82不延伸到屏蔽區(qū)域而是延伸到其它周圍導(dǎo)電材料，例如電容器、電感器、IC、導(dǎo)電跡線和導(dǎo)電通孔。感測元件58的環(huán)境自電容Cenv是來自與屏蔽區(qū)域60和70相互作用的感測元件和當(dāng)用戶30不在接近區(qū)域中時(shí)接近感測元件的其它導(dǎo)電材料的電場80和82的測量。

當(dāng)電荷存在于感測元件58上時(shí)，電場80和82朝向感測元件吸引屏蔽區(qū)域60和70內(nèi)的相反電荷。當(dāng)在對象的原子中存在相比于質(zhì)子數(shù)目的過量電子時(shí)，存在負(fù)電荷。當(dāng)相比于質(zhì)子數(shù)目存在不足的電子時(shí)存在正電荷。帶負(fù)電荷的材料吸引正電荷，并且?guī)д姾傻牟牧衔?fù)電荷。當(dāng)?shù)谝粚ο缶哂姓姾蓵r(shí)，附近導(dǎo)電對象中的電子被吸引到第一對象，從而在附近對象中產(chǎn)生負(fù)電荷區(qū)域。當(dāng)?shù)谝粚ο缶哂胸?fù)電荷時(shí)，附近導(dǎo)電對象中的電子被排斥，從而在附近對象中產(chǎn)生正電荷區(qū)域。負(fù)電荷和正電荷是相反物。

在圖4c中，用戶30的手指84接近感測元件58。雖然圖示了手指，但是也能夠檢測膝部、手掌、面部或其它導(dǎo)電對象。電場86將與感測元件58上的電荷相反的電荷吸引到手指84尖。被吸引在手指84中的電荷提升必須由電容式觸摸控制器56供應(yīng)到感測元件58以達(dá)到感測元件的給定電壓電位的電荷總量。由于每電壓的電荷是定義電容的公式，因此具有吸引到感測元件58的附加電荷的附加導(dǎo)電材料提升感測元件的自電容。在圖4c中，Cenv由電場80和82表示，并且Cuser由電場86表示。Csensor是Cenv和Cuser的和。

電容式觸摸控制器56測量到感測元件58的自電容已經(jīng)上升并且因此Cuser上升。在電容式觸摸控制器56的硬件寄存器內(nèi)設(shè)置標(biāo)志，并且電容式觸摸控制器斷言給CPU 34的中斷信號。CPU 34接收中斷并且執(zhí)行與新的接近讀數(shù)相關(guān)聯(lián)的程序代碼。在移動(dòng)設(shè)備10的情況中，CPU 34執(zhí)行降低RF放大器38的RF功率輸出以防止超過SAR規(guī)定限制42的代碼。在其它實(shí)施例中，其中電容感測用于實(shí)現(xiàn)按鈕14，CPU 34執(zhí)行當(dāng)感測到接近時(shí)與按鈕的按壓相關(guān)聯(lián)的程序代碼。

圖5是電容式觸摸控制器56的內(nèi)部組件的框圖。偏移補(bǔ)償100包括可配置的電容器組，其被調(diào)節(jié)成近似地取消Cenv的影響使得由于用戶30的接近所引起的電容Cuser被隔離并且被精確地測量。來自寄存器106的數(shù)字值基于Cenv的先前測量而配置偏移補(bǔ)償100中的電容器組。偏移補(bǔ)償100中的可配置電容器組被用于生成與之前檢測到的Cenv近似地成比例的電壓。偏移補(bǔ)償100還生成與Csensor（即感測元件58的總自電容）近似地成比例的電壓。偏移補(bǔ)償100從與Csensor成比例的電壓減去與Cenv成比例的電壓以產(chǎn)生與Cuser近似地成比例的電壓。與Cuser成比例的電壓從偏移補(bǔ)償100輸出到模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）102。Cuser、Csensor和Cenv每一個(gè)是由電容式觸摸控制器56和感測元件58形成的接近傳感器的不同電容值。

ADC 102從偏移補(bǔ)償100接收與Cuser（即可歸因于用戶30的感測元件58的自電容的部分）近似地成比例的模擬信號。ACD 102將來自偏移補(bǔ)償100的模擬輸入轉(zhuǎn)換成與Cuser近似地成比例的數(shù)字值，并且將數(shù)字值輸出到數(shù)字處理單元104。

數(shù)字處理單元104從ADC 102接收與Cuser近似地成比例的數(shù)字值并且將值寫入到寄存器106中的硬件寄存器。寫入到寄存器106中的寄存器的數(shù)字Cuser值通過讀取寄存器而對CPU 34可用。存儲(chǔ)在寄存器106的硬件寄存器中并且被CPU 34配置的不同數(shù)字值指示必須達(dá)到閾值Cuser以報(bào)告接近。如果來自ADC 102的數(shù)字Cuser值超過來自寄存器106的閾值，數(shù)字處理單元104使寄存器106中的接近狀態(tài)標(biāo)志變?yōu)檫壿嫛?”，并且CPU 34被中斷以處理接近事件。

數(shù)字處理單元104在每次感測元件58的自電容被轉(zhuǎn)換成新的Cuser值時(shí)將Cuser的數(shù)字值存儲(chǔ)在寄存器106中。在一個(gè)實(shí)施例中，數(shù)字處理單元104將來自ADC 102的原始Cuser值存儲(chǔ)在寄存器106中。在其它實(shí)施例中，數(shù)字處理單元104在存儲(chǔ)在寄存器106之前調(diào)節(jié)Cuser值，例如通過針對Cenv的漂移調(diào)節(jié)Cuser或者通過對高頻噪聲進(jìn)行濾波。

寄存器106包含被CPU 34用來配置電容式觸摸控制器56或者被電容式觸摸控制器用來向CPU報(bào)告接近和其它信息的各種存儲(chǔ)器映射硬件寄存器。寄存器106的一些硬件寄存器被制造商設(shè)置用于制造商期望在移動(dòng)設(shè)備10的壽命內(nèi)永久地設(shè)置或直到被制造商的更新所修改的配置方面。寄存器106包括用于在用戶30的接近狀態(tài)已經(jīng)改變（即用戶已經(jīng)進(jìn)入或離開感測元件58的接近區(qū)域）時(shí)通知CPU 34的中斷請求（IRQ）位。寄存器106還包括用于Cuser的新讀數(shù)或Cenv的新校準(zhǔn)的完成的IRQ位。除其它用途之外，寄存器106尤其被CPU 34用于設(shè)置在視為檢測到接近時(shí)的Cuser的閾值，重置電容式觸摸控制器56，并且設(shè)置周期性電容讀取以其發(fā)生的頻率。

寄存器106包括由移動(dòng)設(shè)備10的制造商設(shè)置的只讀寄存器。一個(gè)只讀寄存器被用于存儲(chǔ)參考Cenv讀數(shù)，制造商在移動(dòng)設(shè)備10處于已知狀態(tài)的情況下計(jì)算所述參考Cenv讀數(shù)。參考Cenv讀數(shù)被用于驗(yàn)證在沒有用戶30處于接近區(qū)域中的情況下有效地得出后續(xù)的Cenv讀數(shù)，并且還被用于在沒有其它Cenv值可用時(shí)檢測接近。寄存器106中的另一只讀寄存器被用于存儲(chǔ)感測元件58的自電容的溫度系數(shù)。感測元件58的自電容具有與移動(dòng)設(shè)備10的溫度近似地線性的關(guān)系。定義感測元件58的自電容與移動(dòng)設(shè)備10的溫度之間的關(guān)系的系數(shù)存儲(chǔ)在寄存器106中以供數(shù)字處理單元104用于精確地調(diào)節(jié)Cuser讀數(shù)以計(jì)及溫度改變。

屏蔽控制108在使用時(shí)將屏蔽區(qū)域60和70驅(qū)動(dòng)到與偏移補(bǔ)償100驅(qū)動(dòng)感測元件58類似的電壓電位。將屏蔽區(qū)域60和70驅(qū)動(dòng)到與感測元件58類似的電壓電位降低屏蔽區(qū)域?qū)μ炀€的自電容的影響。將屏蔽區(qū)域60和70驅(qū)動(dòng)到與感測元件58類似的電壓的屏蔽控制108的功能可以通過CPU 34使用寄存器106中的硬件寄存器來啟用和禁用。屏蔽控制108經(jīng)由電容式觸摸控制器56上的屏蔽引腳或節(jié)點(diǎn)109電氣連接到屏蔽區(qū)域60和70。

電容式觸摸控制器56經(jīng)由電容感測引腳或節(jié)點(diǎn)110電氣連接到感測元件58。在一些實(shí)施例中，多個(gè)傳感器元件經(jīng)由多個(gè)輸入引腳連接到電容式觸摸控制器56。多個(gè)傳感器元件被用于改進(jìn)接近感測的精確性，或者被用于感測移動(dòng)設(shè)備10上的多個(gè)位置處的接近。

CPU 34經(jīng)由蜂窩和其它網(wǎng)絡(luò)通過RF收發(fā)器36、RF放大器38和天線32進(jìn)行通信。RF放大器38電氣連接到天線32。RF放大器38生成行進(jìn)到天線32并且作為電磁輻射向外廣播的RF信號。感測元件58處于天線32的物理接近區(qū)域中。來自天線32的電磁輻射行進(jìn)通過感測元件58并且在感測元件中的電子上產(chǎn)生力。感測元件58中的電子隨來自天線32的力振蕩，從而產(chǎn)生振蕩電流。感測元件58從天線32接收到的振蕩RF電流經(jīng)由感測引腳110進(jìn)入電容式觸摸控制器56。RF能量到達(dá)偏移補(bǔ)償100并且導(dǎo)致感測元件58的所測量的自電容中的誤差。

圖6圖示了由感測元件58接收到的來自天線32的RF信號導(dǎo)致的電容式觸摸控制器56的接近讀數(shù)中的誤差。圖6是其中來自RF放大器38的信號的頻率在水平軸上的圖表。圖6的圖表在豎直軸上示出ADC 102的數(shù)字輸出。對于一個(gè)實(shí)施例，函數(shù)112圖示了在針對從500兆赫茲（MHz）到4吉赫茲（GHz）的RF放大器38的頻率范圍的在ADC 102的數(shù)字輸出中觀察到的誤差。500MHz到4GHz近似地對應(yīng)于全LTE頻譜，LTE是蜂窩電話用于通信的常用技術(shù)。

通過將RF函數(shù)生成器連接到RF放大器38來繪制函數(shù)112。函數(shù)生成器為RF放大器38提供未經(jīng)調(diào)制的RF載波信號，其從500MHz的低端頻率掃掠到4GHz的高頻率，并且提供2瓦特（W）或33分貝毫瓦（dBm）的RF放大器的輸出功率。函數(shù)生成器通過采取一系列頻率步長（step）來從低到高地掃掠，其中每一個(gè)步長在比前一步長高的頻率處。在函數(shù)生成器的每一個(gè)頻率步長處，電容式觸摸控制器56測量感測元件58的電容，并且從寄存器106記錄ADC 102的輸出。頻率與ADC 102輸出的關(guān)系的數(shù)據(jù)點(diǎn)被繪制在圖表上作為函數(shù)112。函數(shù)112是ADC 102輸出誤差在頻率范圍上的函數(shù)。

函數(shù)112圖示出RF干擾對電容感測具有顯著影響。流到電容式觸摸控制器56中的RF能量降低所感測到的電容值，并且因此要求在感測元件58的接近區(qū)域內(nèi)的用戶30的身體部分來至少將自電容提高針對要被檢測的給定頻率的所繪制誤差。在其它實(shí)施例中，由電容式觸摸控制器56接收到的RF能量提高ADC 102的輸出并且導(dǎo)致當(dāng)用戶30未處于接近區(qū)域中時(shí)的接近讀數(shù)。

在一個(gè)實(shí)施例中，圖6中的Y軸上所圖示的ADC 102的輸出中的改變4000對應(yīng)于感測元件58的自電容中的近似地1pF的改變。函數(shù)112示出對于一些頻率，由來自天線32的RF信號導(dǎo)致的誤差超過3pF。在一個(gè)實(shí)施例中，檢測接近的電容閾值改變?yōu)?.01pF。對于大部分LTE頻譜，由RF能量導(dǎo)致的誤差大于要檢測的閾值電容，從而在用戶30的檢測方面產(chǎn)生困難。

此外，用于經(jīng)由天線32的RF通信的協(xié)議包括使得難以對使用天線來廣播RF信號和使用電容式觸摸控制器56和感測元件58的電容測量進(jìn)行時(shí)間復(fù)用的約束。時(shí)間復(fù)用將會(huì)允許感測元件58的電容讀取僅在天線32不在廣播RF信號時(shí)發(fā)生，這降低了在電容式觸摸控制器56中導(dǎo)致的干擾。當(dāng)時(shí)間復(fù)用不可能時(shí)，RF放大器38在電容式觸摸控制器56執(zhí)行接近讀取的同時(shí)使用天線32來進(jìn)行廣播。

圖7a-7d圖示了附加有集成RF阻擋器級的電容式觸摸控制器56。

圖7a示出電容器120，形成在電容式觸摸控制器56的半導(dǎo)體管芯上的集成無源器件（IPD）。在其它實(shí)施例中，電容器120是與電容式觸摸控制器56封裝在一起的分立組件，或者是安裝在PCB 50上的單獨(dú)的組件。電容器120耦合在電容式觸摸控制器56的電容感測引腳110和接地節(jié)點(diǎn)122之間以使RF信號分流到接地節(jié)點(diǎn)。使用天線32廣播的RF信號由感測元件58接收并且進(jìn)入電容式觸摸控制器56。電容器120提供直接分流電容以在RF能量進(jìn)入偏移補(bǔ)償100之前將RF能量疏散到接地節(jié)點(diǎn)122。

電容器120對于在RF范圍中的頻率而言近似短路。電容器120充當(dāng)對于來自RF放大器38的RF能量的到接地節(jié)點(diǎn)122的連接，RF能量由于天線32與感測元件58之間的RF耦合而進(jìn)入電容式觸摸控制器56。在RF能量進(jìn)入通過使用電容器120耦合到接地節(jié)點(diǎn)122的電容式觸摸控制器56的情況下，進(jìn)入偏移補(bǔ)償100的RF能量的量降低。接近讀數(shù)更精確，因?yàn)榻档瓦M(jìn)入偏移補(bǔ)償100的RF能量降低由RF信號導(dǎo)致的對測量的干擾。

電容器120對于在電容式觸摸控制器56用于對感測元件58的自電容進(jìn)行感測的范圍中的較低頻率而言近似開路。電容器120不提供針對用于感測自電容的低頻信號的到地的有效連接。由電容式觸摸控制器56用于對感測元件58的自電容進(jìn)行感測的信號不受電容器120的顯著影響，并且在感測元件和偏移補(bǔ)償100之間流動(dòng)。電容器120將從天線32接收到的高頻RF信號分流到接地節(jié)點(diǎn)122而同時(shí)對偏移補(bǔ)償100用于對感測元件58的自電容進(jìn)行感測的信號具有可忽略的影響。

CPU 34經(jīng)由蜂窩和其它網(wǎng)絡(luò)通過RF收發(fā)器36、RF放大器38和天線32進(jìn)行通信。當(dāng)廣播RF信號時(shí)，RF放大器38向天線32輸出RF信號。天線32從RF放大器38接收RF信號并且生成從天線發(fā)出的電磁波。電磁波行進(jìn)通過感測元件58并且在感測元件中生成電流。來自天線32的顯著量的RF能量到達(dá)電容式觸摸控制器56。進(jìn)入電容式觸摸控制器56的RF信號經(jīng)由電容器120被分流到接地節(jié)點(diǎn)122。電容器120具有針對RF信號的低電阻抗，并且以顯著低于到偏移補(bǔ)償100中的路徑的阻抗為RF能量提供到接地節(jié)點(diǎn)122的路徑。因此，經(jīng)由電容感測引腳110進(jìn)入電容式觸摸控制器56的RF能量被分流到接地節(jié)點(diǎn)122，從而降低進(jìn)入偏移補(bǔ)償100的RF能量的量。

電容器120有效降低由來自RF放大器38的RF信號導(dǎo)致的干擾，但是還增加了接地節(jié)點(diǎn)122與感測元件58之間的總電容。接地電位與感測元件58之間的電容是由電容式觸摸控制器56測量以確定接近的電容，因此在接地節(jié)點(diǎn)122與感測元件之間添加電容器直接增加自電容的Cenv分量。用于電容器120的電容器的值越大，Cenv變得越大。較高的Cenv值要求偏移補(bǔ)償100中的較大電容器組以取消或抵消Cenv，這潛在地增加了電容式觸摸控制器56的半導(dǎo)體管芯上的電容器組的物理尺寸要求。

圖7b圖示了具有提供RF信號到接地節(jié)點(diǎn)122的間接分流的電容器130和電容器132的RF阻擋器級。電容器130和132是形成在電容式觸摸控制器56的半導(dǎo)體管芯上的IPD。在其它實(shí)施例中，電容器130和132是與電容式觸摸控制器一起封裝的分立組件，或者是安裝或形成在PCB 50上的單獨(dú)的組件。電容器130耦合在電容感測引腳110與屏蔽引腳109之間。電容器132耦合在屏蔽引腳109與接地節(jié)點(diǎn)122之間。通過電容感測引腳110進(jìn)入電容式觸摸控制器56的RF信號通過電容器130和132分流到接地節(jié)點(diǎn)122，這降低了進(jìn)入偏移補(bǔ)償100的RF信號的強(qiáng)度。

電容器130和132對于在RF范圍中的頻率而言近似短路。電容器130在電容感測引腳110與屏蔽引腳109之間提供針對RF信號的路徑。電容器130通過耦合在屏蔽引腳109與接地節(jié)點(diǎn)之間來為RF信號完成到接地節(jié)點(diǎn)122的路徑。電容器130和132為RF信號提供的到接地節(jié)點(diǎn)122的路徑是間接的，因?yàn)槠帘慰刂?08的輸出提供電容感測引腳110與接地節(jié)點(diǎn)之間的中間節(jié)點(diǎn)。由于與天線32的耦合而由感測元件58接收的RF能量通過電容器130流動(dòng)到屏蔽引腳109，然后通過電容器132流動(dòng)到接地節(jié)點(diǎn)122。在RF信號進(jìn)入通過使用電容器130和132耦合到接地節(jié)點(diǎn)122的電容式觸摸控制器56的情況下，進(jìn)入偏移補(bǔ)償100的RF能量的量降低。接近讀數(shù)更加精確，因?yàn)榻档瓦M(jìn)入偏移補(bǔ)償100的RF能量降低了由RF信號導(dǎo)致的對測量的干擾。

電容器130和132對于由電容式觸摸控制器56用于對感測元件58的自電容進(jìn)行感測的范圍中的較低頻率而言近似開路。電容器130和132不為用于對感測元件58的自電容進(jìn)行感測的信號提供到接地節(jié)點(diǎn)122的顯著連接。電容式觸摸控制器56的正常操作不受電容器130和132的顯著影響。電容器130和132將RF信號分流到接地節(jié)點(diǎn)122而同時(shí)對偏移補(bǔ)償100用于對感測元件58的自電容進(jìn)行感測的信號具有較少影響。

相比于將電容感測引腳直接分流到接地節(jié)點(diǎn)，電容感測引腳110到接地節(jié)點(diǎn)122的間接連接降低對感測元件58的自電容的影響。在電容器120將電容感測引腳110直接分流到接地節(jié)點(diǎn)122的情況下，如圖7a中所示，所測量的感測元件58的自電容直接受影響。電容器120在電容感測引腳110與接地節(jié)點(diǎn)122之間添加電容，該電容為被測量以確定感測元件58的自電容的電容。然而，耦合在電容感測引腳110與屏蔽引腳109之間的電容器130不顯著增加感測元件58的自電容，因?yàn)槠帘慰刂?08將屏蔽引腳109驅(qū)動(dòng)到與電容感測引腳110處的電壓近似地相等的電壓。將屏蔽引腳109和電容感測引腳110驅(qū)動(dòng)到近似地相同的電壓降低在屏蔽引腳與電容感測引腳之間添加的電容對由偏移補(bǔ)償100測量的環(huán)境電容的影響。由于電容器130和132提供比由電容器120導(dǎo)致的增加更小的在由電容式觸摸控制器56測量的環(huán)境電容中的增加，因此，電容器130和132的電容值大于電容器120的電容值。較大的電容值增加電容器130和132作為到接地節(jié)點(diǎn)122的對于RF信號的短路的有效性。

CPU 34經(jīng)由蜂窩和其它網(wǎng)絡(luò)通過RF收發(fā)器36、RF放大器38和天線32進(jìn)行通信。當(dāng)經(jīng)由天線32廣播RF信號時(shí)，RF放大器38向天線32輸出RF信號。天線32從RF放大器38接收RF信號并且生成從天線發(fā)出的電磁輻射。感測元件58從天線32接收無線電波并且在感測元件中生成到達(dá)電容式觸摸控制器56的RF信號。進(jìn)入電容式觸摸控制器56的RF信號經(jīng)由電容器130和132被分流到接地節(jié)點(diǎn)122。電容器130和132具有針對RF信號的低電阻抗。電容器130和132以顯著低于到偏移補(bǔ)償100中的路徑的阻抗的為RF信號提供到接地節(jié)點(diǎn)122的路徑。因此，經(jīng)由電容感測引腳110進(jìn)入電容式觸摸控制器56的RF能量大體上被分流到接地節(jié)點(diǎn)122，而進(jìn)入偏移補(bǔ)償100的RF能量的量被降低。

電容器130和132在沒有在感測元件58的所測量的自電容中的顯著增加的情況下有效降低由來自RF放大器38的RF信號導(dǎo)致的干擾。電容感測引腳110與接地節(jié)點(diǎn)122之間的電容不被電容器130和132顯著增加，因?yàn)槠帘我_109提供被驅(qū)動(dòng)到與電容感測引腳110近似地相同的電壓的中間節(jié)點(diǎn)。電容器130和132不要求偏移補(bǔ)償100中的較大電容器組，因?yàn)殡娙萜?30和132不顯著增加Cenv。

電容器132增加屏蔽引腳109與接地節(jié)點(diǎn)122之間的電容。然而，屏蔽引腳109被屏蔽控制108中的緩沖器驅(qū)動(dòng)，其將屏蔽引腳從電容感測引腳110隔離。屏蔽引腳109與接地節(jié)點(diǎn)122之間的電容不顯著影響偏移補(bǔ)償100的操作。屏蔽引腳109與接地節(jié)點(diǎn)122之間的電容不被電容式觸摸控制器56內(nèi)的電容器組取消，其將需要更大以補(bǔ)償電容器132。

圖7c圖示了在不使用屏蔽區(qū)域的情況下的實(shí)施例。在沒有屏蔽區(qū)域70的情況下，感測元件58的自電容受移動(dòng)設(shè)備10的背側(cè)以及前側(cè)上的接近區(qū)域中的身體部分影響。在不使用屏蔽區(qū)域的情況下，屏蔽控制108的輸出仍舊提供電容器130與132之間的中間節(jié)點(diǎn)，其被驅(qū)動(dòng)到與感測元件58類似的電壓。在一些實(shí)施例中，不使用屏蔽控制108。使用單位增益緩沖放大器或其它方法來提供中間節(jié)點(diǎn)以將中間節(jié)點(diǎn)從感測元件58隔離而同時(shí)將電路節(jié)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)到與感測元件類似的電壓。

圖7d圖示了其中將同一物理元件用作RF天線和感測元件的實(shí)施例。電感器134耦合在電容感測引腳110與天線32之間。電感器134降低來自RF放大器38的RF信號的幅度而同時(shí)對用于測量天線32的自電容的來自電容式觸摸控制器56的較低頻率信號具有可忽略的影響。RF放大器38經(jīng)由電容器133電氣連接到天線32。電容器133將RF放大器38從天線32的DC電壓偏移隔離開，并且降低用于檢測天線的自電容的較低頻率信號的幅度。電容器133允許來自RF放大器38的較高頻率RF信號傳遞到天線32以供傳輸?shù)街車髿庵?。在一個(gè)實(shí)施例中，電容器133是22皮法（pF）電容器，并且電感器134是180納亨（nH）電感器。

RF放大器38和電容式觸摸控制器56二者都電氣連接到天線32。在沒有電容器133和電感器134的情況下，RF放大器38和電容感測引腳110的輸出通過PCB 50上的跡線一起短路。RF放大器38的輸出通過電容式觸摸控制器56被驅(qū)動(dòng)到DC電壓，或者被驅(qū)動(dòng)到在比RF放大器的輸出低的頻率處變化的電壓。將RF放大器38的輸出驅(qū)動(dòng)到DC或低頻電壓干擾了RF放大器的輸出電路系統(tǒng)，這降低信號強(qiáng)度或者導(dǎo)致來自RF放大器的輸出信號的不期望的修改。利用電容式觸摸控制器56的輸出驅(qū)動(dòng)RF放大器38的輸出導(dǎo)致對RF放大器電路系統(tǒng)的破壞。

在沒有電感器134的情況下，來自RF放大器38的RF信號流動(dòng)到電容式觸摸控制器56中而沒有衰減，這造成用戶30的接近的不精確的讀數(shù)。甚至在由電感器134提供的RF信號的衰減的情況下，RF能量也未被完全消除。電容式觸摸控制器56接收到顯著量的RF能量，這導(dǎo)致接近的不精確的讀數(shù)。

圖8圖示了在具有和沒有將電容感測引腳110上的RF能量分流到接地節(jié)點(diǎn)122的RF阻擋器級的情況下在ADC 102的數(shù)字輸出處觀察到的誤差。函數(shù)112論證了在沒有用于500MHz與4GHz之間的RF信號的RF阻擋器級的情況下看到的誤差。在沒有RF阻擋器級的情況下，來自RF放大器38的RF能量的影響可以等同于超過3pF的誤差。函數(shù)136圖示了當(dāng)使用圖7a的電容器120或圖7b-7d的電容器130和132作為RF阻擋器級時(shí)在500MHz到4GHz的頻率范圍上ADC 102的數(shù)字輸出。函數(shù)136示出通過使用RF阻擋器級而顯著降低來自RF能量的電容讀數(shù)中的誤差。

用于驅(qū)動(dòng)天線32的RF輸出功率可以高達(dá)2W（33dBm），而電容式觸摸控制器56的電容測量檢測到能量水平中的小得多的改變。由于蜂窩網(wǎng)絡(luò)協(xié)議約束，對RF和電容感測操作進(jìn)行時(shí)間復(fù)用是困難的。因此，在高功率和寬范圍的頻率處的傳輸與電容式觸摸控制器56的電容感測測量同時(shí)發(fā)生。進(jìn)入電容式觸摸控制器56的RF能量破壞電容測量。使用電容器120或電容器130和132形成的集成到電容式觸摸控制器56中的RF阻擋器級將RF信號分流到接地電位并且防止顯著的RF功率進(jìn)入偏移補(bǔ)償100而破壞電容感測測量。電容器120為RF信號提供到地的直接分流，而電容器130和132提供到地的間接分流。電容器120具有比電容器130和132低的值，因?yàn)殡娙萜?20直接影響電容感測引腳110上的電容。屏蔽控制108的輸出提供電容感測引腳110與接地節(jié)點(diǎn)122之間的中間節(jié)點(diǎn)，其降低電容器130和132對電容感測引腳110的電容的影響。

包括集成的RF阻擋器級的電容式觸摸控制器56導(dǎo)致近乎理想的對偏移補(bǔ)償100的輸入，其中跨LTE頻譜沒有觀察到明顯誤差。降低接近感測中的誤差允許用戶30的精確的接近檢測。精確的接近檢測允許RF放大器38的RF輸出在移動(dòng)設(shè)備10處于用戶的接近區(qū)域內(nèi)時(shí)被適當(dāng)降低，從而防止SAR規(guī)定的違反。精確的接近檢測還允許RF功率在移動(dòng)設(shè)備10被移動(dòng)離開用戶30時(shí)適當(dāng)增加，從而改進(jìn)移動(dòng)設(shè)備與蜂窩電話塔的連接性。

雖然已經(jīng)詳細(xì)說明了本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將領(lǐng)會(huì)到，可以在不脫離于如隨附權(quán)利要求中所闡述的本發(fā)明的范圍的情況下做出對那些實(shí)施例的修改和適配。