微软AR/VR专利分享更安全实现更高发射功率，降低射频辐射

　　智能眼镜和头显的特定电子元件可以产生射频辐射。所以有必要管制用户可能接触的射频辐射量，以限制对用户的任何潜在不利影响。

　　在名为“Systems and methods for wireless communications in head-mounted devices”的专利申请中，微软就介绍了一种相关的方法。

　　在图1中，电子设备100包括允许无线通信的通信设备。通信设备通过天线元件110发送或接收RF射频信号。天线元件根据一个或多个通信标准在电磁频谱中传输无线通信。不同的国家或司法管辖区根据电子设备用户所经历的射频辐射量来限制射频天线的发射功率100。例如，用户对射频辐射的特定吸收比SAR取决于频率、功率和传输天线与用户身体的接近程度。

　　微软指出，电子设备00的主体102中的天线元件100可以在SAR限制内安全地具有100毫瓦(mW)，150mw，200mw或更高的发射功率。

　　在一个实施例中，至少一个天线元件110位于主体102中。更具体地说，天线元件110可以位于主体102的侧边112和/或主体102的下缘114。例如，主体102的下边缘114可使天线元件110不与用户身体接触并与用户身体间隔1-2厘米。

　　主体102的上缘123可以比侧边112和/或下缘114接触或更靠近所述用户的前额。相对于定位在下边缘114中的天线元件110的相同发射功率、频率和持续时间，若将天线元件110定位在主题102的上边缘123，则将导致更大的射频辐射暴露。

　　微软指出，通过将天线元件110定位在主体102的下边缘114，可以可将SAR降低高达25%。

　　图3是一个头显透视图。电子设备300包括多个天线元件310-1、310-2、310-3。例如，天线元件310-1、310-2、310-3中的每一个可以与不同的通信设备进行电气通信。在其他示例中，多个天线元件310-1、310-2、310-3中的至少两个天线元件310-1、310-2、310-3与单个通信设备进行电气通信。

　　第一天线元件310-1位于远离太阳穴端304的远端322。所述第一天线元件310-1的位置允许所述第一天线元件310-1以相对较少的干扰接收来自位于所述电子设备300中的其他电子元件的传入RF传输。

　　然而，第一天线元件310-1的位置可能导致来自第一天线元件310-1的出射RF传输，使用户头部暴露于更大的RF辐射，并且导致来自用户头部的信号衰减比位于电子设备300上其他位置的另一天线元件更多。

　　第二天线元件310-2可位于所述太阳穴端304上/中，第三天线元件310-3可位于所述主体302上/中。例如，第一天线元件310-1可位于天线孔304，第二天线元件310-2可位于另一个天线孔304。在另一示例中，第一天线元件310-1可位于太阳穴端304的近端部分(更靠近主体302)，第二天线元件310-2可位于太阳穴端304的远端部分(远离主体302)。

　　天线304的天线元件可以是分集天线，主要用于接收RF传输，而位于主体302内/上的第三天线元件310-3可以是用于传输的主天线，允许电子设备300以更高的发射功率进行传输。

　　图4是相对于图3所描述的每个天线元件310 – 1，310 – 2，310 – 3的频率示例分布图。

　　在一个实施例中，天线元件相同，并且可以以相同的频率接收或发射。在另一个实施例中，天线元件中的至少一个不同于另一个，并且可以以不同的频率接收或发射。

　　例如，图4的第一天线元件310-1是分集天线，其在600 MHz至3.7 GHz之间的蜂窝范围内以及在大约1.6 GHz的全球定位系统范围内工作。图4的第二天线元件310-2是在大约2.4 GHz和5.0 GHz以上的Wi-Fi范围内工作的分集天线。图4的第三天线元件310-3是在蜂窝和Wi-Fi范围内工作的主天线。

　　电子设备主体中的天线元件可以放置在不同的位置和/或具有不同的配置。例如，图5示出第一天线元件410-1位于主体402的第一侧(接近第一透镜406-1)，第二天线元件410-2位于主体402的第二一侧(接近第二透镜406-2)。

　　在一个实施例中，第一天线元件410-1为环状天线，第二天线元件410-2为单极天线。第一天线元件410-1和第二天线元件410-2是相同类型的天线元件，例如两者都是环形天线或两者都是单极天线。在另一个实施例中，电子设备400在主体402上/中仅具有一个天线元件，并且电子设备400在主体402上/中具有两个以上的天线元件。

　　环路天线是可用于发射和/或接收射频传输的射频天线。环形天线由导线或金属带等导电材料组成。用于环路天线的可用频率的频谱至少部分地基于环路的周长。

　　单极天线这种射频天线可用于发射和/或接收射频传输。单极天线由导体组成，通常安装在导电表面上。在单极子和地平面之间应用来自发射器的驱动信号，或者对于接收天线，将输出信号用于接收器。

　　在一个实施例中，电子设备400的天线元件410-1、410-2的有效天线长度428至少部分基于电子设备400所使用的期望频率。有效天线长度428至少为环形天线的最小波长的1 / 2。例如，用于发送或接收5.0 GHz Wi-Fi信号的天线，其有效天线长度可能至少为30mm。在另一示例中，用于发射或接收1000mhz低频段蜂窝信号的天线可具有至少15cm的有效天线长度。

　　在一个实施例中，有效天线长度428至少为单极天线最小波长的¼。例如，用于发送或接收5.0 GHz Wi-Fi信号的天线，其有效天线长度可能至少为15mm。在另一示例中，用于发射或接收1000 MHz低频段蜂窝信号的天线可具有至少7.5 cm的有效天线长度。

　　图6和图7显示了图6中的环形天线和图7中的单极天线的测量天线效率。

　　图6的曲线图显示了在较低频率处相对较大的衰减。尽管环路天线在较低频率，特别是在1.0 GHz以下的低频段范围内效率较低，但环路天线在整个中频段，高频段和超高频段都表现出足够的性能。图7则示出单极天线效率图。

　　图8示出无线通信方法734的实施例的流程图。

　　在736，将头显定位在用户头上。如本文所述，主体中的第一RF天线可以位于所述主体的下边缘，或位于所述主体的外侧。

　　在738，用第二天线接收传入传输。在使用第二天线接收输入传输后，方法734包括在740使用第一天线发送输出传输以响应输入传输。

　　微软指出，发明所述的方法允许头显以比传统头显更大的发射功率和/或更低的SAR为用户传输RF信号。在至少一个示例中，在相同的吸收水平下，前框架天线可以比太阳系端天线传输至少4倍以上的功率。

　　名为“Systems and methods for wireless communications in head-mounted devices”的微软专利申请最初在2022年5月提交，并在日前由美国专利商标局公布。

　　需要注意的是，一般来说，美国专利申请接收审查后，自申请日或优先权日起18个月自动公布或根据申请人要求在申请日起18个月内进行公开。注意，专利申请公开不代表专利获批。在专利申请后，美国专利商标局需要进行实际审查，时间可能在1年至3年不等。