CN107681254A - 控制模块及具有该控制模块的多天线装置 - Google Patents

Abstract

一种控制模块及具有该控制模块的多天线装置，控制模块包括：多天线系统，具有复数个天线单元，天线单元包括主天线和第一反射单元，第一反射单元具有第一上金属板、第一下金属板、第一电容以及第一二极管；天线控制单元，电连接每一个天线单元的第一二极管而藉以输出复数个第一直流控制电压，复数个第一直流控制电压用以导通对应的第一二极管；应用程序，由无线芯片接收复数个天线单元的信号强度或对应于复数个天线单元的接收数据率；微处理器，与天线控制单元连接。多天线装置，包括：上面所述的控制模块及无线芯片，无线芯片与控制模块的复数个天线单元的每一个主天线连接。降低多天线装置的成本，保持天线性能多样性。

Description

控制模块及具有该控制模块的多天线装置

技术领域

本发明属于无线传输装置技术领域，具体涉及一种控制模块，并且还涉及具有该控制模块的多天线装置。

背景技术

构建具有调整传输能力的无线网络以及行动通讯装备是相关产业一贯的追求目标，各种无线传输标准的不断演进推动着数据传输率（简称“数据率〈date rate〉”）的提高，例如在现今无线局域网络(WLAN)的IEEE 802.11标准中，从早期802.11a标准的最大原始数据传输率为54Mbps，演进到目前已广泛被使用的802.11ac标准已将单信道速率提高到至少500Mbps。在行动通讯方面，未来热门的第五代行通通讯系统(5G)其标准更是定义了1Gbps的惊人数据传输速率的要求目标。

然而，无线传输标准的制定不但需要具有足够运算处理能力的数字芯片执行信号编码与译码，更需要对应提升的射频电路配合足够频宽与高效率的天线(或天线系统)。实际上，无线产品供货商所能够提供的无线产品的实际数据传输率上限不仅受限于各种射频组件、模拟模块以及数字模块各自的效能限制，更有一大部分的原因是受限于的所有组件与模块硬件配合于软件算法的整合度。传统上，在无线传输过程中，无线数据传输率的增加或减少主要是由无线芯片(wireless chip)的控制与通道状态(外在的传输环境)决定，而射频组件与天线组件处于被动的地位，没有任何掌控权，因此仅由无线芯片的观点寻找提升数据传输率的解决方案仍是有诸多限制的。

发明内容

本发明的首要任务在于提供一种有助于使用独立于无线芯片之外的控制模块控制无线芯片正在使用的复数个天线的特性而藉以提升多天线操作的效能的控制模块。

本发明的另一任务在于提供一种具有该控制模块的多天线装置，该多天线装置有助于在满足达到提升无线传输效能的目的的同时得以尽可能地避免改变无线芯片且无线芯片的设计无需担心各种应用的天线设计以及多天线设计也不必迁就于无线芯片的现有功能或算法而藉以降低无线芯片的高昂的成本、有利于使更多的多天线装置使用共通的无线芯片而藉以使多天线设计的弹性与性能变更也由挂载于多天线装置本身的操作系统中的应用程度与能够独立运作的微处理器来实现、有益于既可降低成本又能保持天线性能多样性而藉以满足产业要求。

本发明的首要任务是这样来完成的，一种控制模块，用以安装于具有一无线芯片的一多天线装置，该控制模块包括：

一多天线系统，该多天线系统具有复数个天线单元，该些天线单元用以连接所述多天线装置的一无线芯片，该天线单元包括一主天线和一第一反射单元，主天线用以产生一单一极化方向的辐射场型，而第一反射单元平行于所述单一极化方向且该第一反射单元部分地围绕该主天线，所述第一反射单元具有一第一上金属板、一第一下金属板、一第一电容以及一第一二极管，其中当该第一二极管导通时，所述第一上金属板、第一下金属板、第一电容以及第一二极管构成一第一矩形闭槽孔结构而作为所述主天线的反射器，其中当所述第一二极管不导通时，所述第一上金属板、第一下金属板以及第一电容构成一第一矩形开槽孔结构而不作为该主天线的反射器；

一天线控制单元，该天线控制单元电性连接每一个所述的天线单元的所述第一二极管而藉以输出复数个第一直流控制电压，该复数个第一直流控制电压与所述的复数个天线单元一对一对应，所述复数个第一直流控制电压用以分别导通所对应的所述第一二极管；

一应用程序，该应用程序由所述无线芯片接收所述复数个天线单元的信号强度或对应于复数个天线单元的接收数据率；以及

一微处理器，该微处理器与所述天线控制单元连接并且受控于所述应用程序，该微处理器依据所述复数个天线单元的信号强度或对应于复数个天线单元的接收数据率并配合一算法处理程序而藉以控制所述天线控制单元是否导通所述第一二极管的至少其中之一，以改变所述多天线系统的辐射场型而藉以提升通讯效能。

在本发明的一个具体的实施例中，多天线系统的所述复数个天线单元是采用特定几何排列形式所组成的，且利用切换式、扫描式或自适性的方式改变每一个天线单元的所述主天线的辐射场型。

在本发明的另一个具体的实施例中，所述的主天线为槽孔天线或偶极天线。

在本发明的又一个具体的实施例中，所述第一上金属板的一下侧具有一第一下侧连接端以及一第二下侧连接端，所述第一下金属板的一上侧具有一第一上侧连接端以及一第二上侧连接端；所述的第一电容具有一第一端以及一第二端，第一电容的第一端连接所述第一上金属板的所述第一下侧连接端，而第一电容的第二端连接所述第一下金属板的所述第一上侧连接端；所述第一二极管具有一阳极端与一阴极端，第一二极管的阳极端连接所述第一上金属板的所述第二下侧连接端，而第一二极管的阴极端连接所述第一下金属板的所述第二上侧连接端；其中，当所述天线控制单元输出所述的第一直流控制电压时，所述的第一二极管导通而藉以使所述的第一上金属板、第一下金属板、第一电容以及所述的第一二极管构成一第一矩形闭槽孔结构，该第一矩形闭槽孔结构平行于所述主天线，并且第一矩形闭槽孔结构的长边垂直于所述的单一极化方向，该第一矩形闭槽孔结构的长边的长度是所述主天线的操作频率所对应波长的二分之一；其中，当所述天线控制单元不输出所述的第一直流控制电压时，所述第一二极管不导通而藉以使所述第一上金属板、第一下金属板以及所述第一电容构成一第一矩形开槽孔结构。

在本发明的再一个具体的实施例中，当所述的第一上金属板、所第一下金属板以及所述的第一电容构成所述的第一矩形开槽孔结构时，该第一矩形开槽孔结构的长边的长度是所述主天线的操作频率的二分之一频率所对应的波长的四分之一。

在本发明的还有一个具体的实施例中，所述天线控制单元受控于所述微处理器以决定是否输出复数个第二直流控制电压，每一个所述天线单元还包括以平行于所述单一极化方向且部分地围绕所述主天线的一第二反射单元，该第二反射单元具有一第二上金属板、一第二下金属板、一第二电容与一第二二极管，其中所述复数个第二直流控制电压用以一对一地传送至每一个天线单元的所述第二二极管，其中当所述第二二极管接收到所述第二直流控制电压而导通时，所述第二上金属板、第二下金属板、第二电容以及所述第二二极管构成一第二矩形闭槽孔结构，用以作为所述主天线的反射器，其中当所述第二二极管不导通时，所述第二上金属板、第二下金属板以及所述第二电容构成一第二矩形开槽孔结构，以不作为所述主天线的反射器。

在本发明的更而一个具体的实施例中，所述第二上金属板的一下侧具有一第一下侧连接端与一第二下侧连接端，所述第二下金属板的一上侧具有一第一上侧连接端与一第二上侧连接端；所述第二电容具有一第一端与一第二端，该第二电容的第一端连接该第二上金属板的所述第一下侧连接端，而第二电容的所述第二端连接所述第二下金属板的所述第一上侧连接端；所述第二二极管具有一阳极端与一阴极端，第二二极管的所述阳极端连接所述第二上金属板的所述第二下侧连接端，所述第二二极管的所述阴极端连接所述第二下金属板的所述第二上侧连接端；其中，当所述天线控制单元输出所述第二直流控制电压时，所述第二二极管导通而藉以使所述第二上金属板、第二下金属板、第二电容以及所述第二二极管构成一第二矩形闭槽孔结构，该第二矩形闭槽孔结构平行于该主天线并且第二矩形闭槽孔结构的长边垂直于该单一极化方向，第二矩形闭槽孔结构的长边的长度是该主天线的操作频率所对应波长的二分之一；其中，当该天线控制单元不输出所述第一直流控制电压时，所对应的所述第二二极管不导通而藉以使所对应的所述第二上金属板、第二下金属板以及所述的第二电容构成一第二矩形开槽孔结构。

在本发明的进而一个具体的实施例中，当所述第二上金属板、第二下金属板以及所述第二电容构成所述第二矩形开槽孔结构时，所述第二矩形开槽孔结构的长边的长度是所述主天线的操作频率的二分之一频率所对应的波长的四分之一。

本发明的另一任务是这样来完成的，一种具有控制模块的多天线装置，包括：

如权利要求所述的控制模块；以及

一无线芯片，该无线芯片与控制模块的复数个天线单元的每一个主天线连接而藉以获得复数个天线单元的信号，并且获得复数个天线单元的信号强度或对应于复数个天线单元的接收数据率。

在本发明的又更而一个具体的实施例中，所述的多天线装置是笔记型计算机、膝上型计算机、平板计算机、一体计算机、智能电视、小型基站、无线路由器或智能手机。

本发明提供的控制模块及具有控制模块的多天线装置的技术效果在于：使用独立于无线芯片之外的控制模块控制无线芯片所正在使用的复数个天线的特性以提升多天线操作的效能。藉此，在达成了提升多天线装置整体的通讯效能的目的时，能够尽可能地避免改变无线芯片(包括版本、规格或无线芯片的性能等)，无线芯片的设计不须顾虑各种应用的天线设计，多天线设计也不须迁就于无线芯片的现有功能或算法，使高昂成本的无线芯片的设计变更是非必要的，可以对更多种的多天线装置使用共通的无线芯片，多天线设计的弹性与性能变更也由挂载于多天线装置本身的操作系统中的应用程序与能够独立运作的微处理器来实现；既可降低多天线装置的低成本又能保持天线性能多样性而藉以满足产业要求。

附图说明

图1是本发明实施例提供的用以安装于具有无线芯片的多天线装置的控制模块的方块图。

图2A是本发明实施例提供的天线单元的主天线与第一反射单元的示意图。

图2B是本发明实施例提供的天线单元的主天线与第一反射单元的架构示意图。

图3A是本发明实施例提供的天线单元在第一二极管导通状态的原理示意图。

图3B是本发明实施例提供的天线单元在第一二极管不导通状态的原理示意图。

图4是本发明实施例提供的天线单元作为外露式天线的示意图。

图中：1.控制模块，2.无线芯片，3.多天线系统，30.天线单元，31.主天线，33.第一反射单元，331.第一上金属板，331a.第一下侧连接端，331b，第二下侧连接端，332.第一下金属板，332a.第一上侧连接端，332b.第二上侧连接端，333.第一电容，334.第一二极管，34a.第一导线，34b.第二导线，4.天线控制单元，41.控制器，411.开关，412.直流电源，5.微处理器，6.应用层，61.应用程序，7.外露式天线，75.第一壳体，77.第二壳体，CT1.第一信号，d.距离，L，L′.长边，V1.第一直流控制电压，X、Y、Z.轴。

具体实施方式

为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明之详细说明与附图，但是此等说明与所附图式仅是用来说明本发明，而非对本发明的权利范围作任何的限制。

本发明实施例并不限定具有控制模块的多天线装置其无线传输所使用无线标准的种类，例如可应用于IEEE 802.11标准、蓝牙(Bluetooth)通讯标准，或是长期演进技术标准(LTE)，或是未来的第五代行动通讯标准(5G)。本发明实施例所提及的多天线装置依据应用情况可以有多种实施态样，多天线装置例如但不限于是笔记型计算机、膝上型计算机、平板计算机、一体计算机、智能电视、小型基站、无线路由器或智能手机。多天线装置的各个天线单元与天线部件并不限于是外露式或是隐藏式的。

请参照图1，图1是本发明实施例提供的用以安装于具有无线芯片的多天线装置的控制模块的方块图。所述控制模块1包括多天线系统3、天线控制单元4、应用程序61以及微处理器5。多天线系统3具有复数个天线单元30，天线单元30用以连接多天线装置的无线芯片2，每一个天线单元30包括主天线31以及第一反射单元33，主天线31用以产生单一极化方向的辐射场型，天线单元30将于后续的图2A实施例说明。微处理器5连接天线控制单元4，且受控于应用程序61。无线芯片2连接控制模块1的多天线系统3的每一个天线单元30，获得复数个天线单元30的信号，并获得复数个天线单元30的信号强度或对应于这些复数个天线单元30的接收数据率，且将天线单元30的信号强度或对应于天线单元30的接收数据率传送至位于应用层6的应用程序61，所述应用层6是基于多天线装置的系统架构的操作系统的应用层。无线芯片2并不控制复数个天线单元30的收发信号能力(天线效率、辐射场型等天线参数)的变化，仅是将复数个天线单元30作为信号收发的组件以藉由复数个天线单元30传送或接收无线信号。复数个天线单元30的收发信号能力(天线效率、辐射场型等天线参数)的改变，或改变与否，是受控于天线控制单元4。应用程序61由无线芯片2接收天线单元30的信号强度或对应于天线单元30的接收数据率。基于应用程序61的指示，微处理器5依据天线单元30的信号强度或对应于天线单元30的接收数据率，配合算法处理程序，以控制天线控制单元4是否导通所述第一二极管334(图1中未示出，参照图2A)的至少其中之一，以改变多天线系统3的辐射场型，藉以提升通讯效能。上述的算法处理程序可以软件方式存在于应用程序61中运作，或者是存入微处理器5的韧体。另外，上述的这些天线单元30例如是采用特定几何排列形式所组成（依产品应用而决定，例如是多天线装置机壳内的四周、外露式的直线排列或矩形排列），且利用切换式、扫描式或自适性的方式改变每一个天线单元30的主天线31的辐射场型，在这种应用的情况，上述的算法程序包括主天线31的开关切换，主天线31的开关切换包括影响主天线31的指向性、天线效率、阻抗频宽等天线性能的控制因素，但不包括改变主天线31的极化方向。

另外，应用程序61也可以由微处理器5获得天线控制单元4对于各个天线单元30的控制状况，例如让研发人员或多天线装置的使用者监看天线的选择结果与工作模式。应用程序61是属于开放式系统互联通讯参考模型(OSI)的应用层6的软件，应用程序61的执行可单纯依赖于多天线装置本身的操作系统，或者是不仅包括一个执行于多天线装置本身的操作系统中的软件，也包括一个外部监控多天线装置运作的软件，以网络登入方式对多天线装置进行远程设定或监看。换句话说，应用程序61并不限定于只执行于多天线装置本身，也包括由外部与多天线装置联机控制的软件程序。

接着参照图2A，主天线31产生单一极化方向的辐射场型，所述单一极化方向在图2A中是平行于Z轴。第一反射单元33以平行于所述单一极化方向且部分地围绕主天线31，在图2A中也就是第一反射单元33平行于Z轴，且围绕主天线31的路径在X-Y平面的投影是部分包覆主天线31在X-Y平面的投影。以垂直于主天线31的单一极化方向来看(即在X-Y平面)，第一反射单元33不可以完全围绕在主天线的31的四周，如此则会在第一反射单元33形成反射器时让主天线31的电磁波难以发射出去(因为，以X-Y平面来看，主天线31的四周都是反射器)。第一反射单元33可例如设置于可挠式基板(在图2A中未示出)，第一反射单元33具有第一上金属板331、第一下金属板332、第一电容333以及第一二极管334。当第一二极管334导通时，第一上金属板331、第一下金属板332、第一电容333与第一二极管334构成第一矩形闭槽孔结构，用以作为主天线31的反射器。当第一二极管334不导通时，第一上金属板331、第一下金属板332以及第一电容333构成第一矩形开槽孔结构，以不作为主天线31的反射器，第一反射单元33的原理将于后续的图2B实施例中说明。天线控制单元4电性连接每一个天线单元30的第一二极管334，用以输出复数个第一直流控制电压(V1)，第一直流控制电压(V1)与天线单元30为一对一对应即一一对应，所述复数个第一直流控制电压(V1)用以分别导通所对应的第一二极管334。

再参照图2A与图2B。本发明实施例利用切换第一反射单元33的状态，以达到辐射场型可调整的目的。第一反射单元33仅部分围绕主天线31以实现反射效果。图2B是将图2A的以水平(X-Y平面)围绕主天线的第一反射单元33展开，以帮助说明第一反射单元33的工作机制。图2A的主天线31是偶极天线，例如是半波长偶极天线。另外，主天线31也可以例如替换为闭槽孔天线。

再参照图2B，主天线31主要是用于产生线性极化的辐射场型，在图2B中是偶极天线的垂直极化辐射场型(在图2B中，所述垂直极化方向是平行Z轴)。图2B的控制器41是天线控制单元4的一部分，控制器41受控于来自于微处理器5的第一控制讯号CT1以决定是否利用第一导线34a与第二导线34b输出第一直流控制电压V1，第一直流控制电压V1使第一导线34a的直流电位大于第二导线34b的直流电位。第一反射单元33包括的第一上金属板331、第一下金属板332、第一电容333与第一二极管334都可以设置于一片可挠式基板，例如是可挠式印刷电路板(FPCB，Flexible Printed Circuit Board)，第一上金属板331与第一下金属板332可以印刷电路技术实现。第一电容333与第一二极管334可用表面黏着技术装设于可挠式印刷电路板，且依后续所述的连接关系连接第一上金属板331与第一下金属板332。第一上金属板331电性连接第一导线34a，第一上金属板331的下侧具有第一下侧连接端331a与第二下侧连接端331b。第一下金属板332电性连接第二导线34b，第一下金属板332的上侧具有第一上侧连接端332a与第二上侧连接端332b。第一电容333具有第一端与第二端，第一电容333的第一端连接第一上金属板331的第一下侧连接端331a，第一电容333的第二端连接第一下金属板332的第一上侧连接端332a。第一二极管334具有阳极端与阴极端，第一二极管334的阳极端连接第一上金属板331的第二下侧连接端331b，第一二极管334的阴极端连接第一下金属板332的第二上侧连接端332b。第一反射单元33与主天线31(如偶极天线或闭槽孔天线)的距离d较佳是主天线31的操作频率所对应波长的0.15倍至0.5倍(即0.15λ至0.5λ)，但本发明并不因此限定。在图2A中，第一反射单元33在以距离d为半径的圆周部分地围绕主天线31。

控制器41包括受控于第一控制讯号CT1的开关411与直流电压源4122，开关411用以切换是否传送直流电源412的第一直流控制电压V1至第一二极管334。第一直流控制电压V1的值需要是大于第一二极管334的导通电压(临界电压)。依据第一二极管334的导通与否，第一反射单元33的两种状态将于以下说明。第一反射单元33的第一种状态如下所述：当天线控制单元4的控制器41利用第一导线34a与第二导线34b输出第一直流控制电压V1时，第一二极管334导通。

参照图3A，图3A是本发明实施例提供的天线单元在第一二极管334导通状态的原理示意图，第一上金属板331与第一下金属板332之间利用第一二极管334彼此导通，并且第一电容334对主天线31的操作频率而言总是视为导通，使得对于主天线31的操作频率而言，第一上金属板331、第一下金属板332、第一电容333与第一二极管334构成第一矩形闭槽孔结构，用以作为主天线31的反射板。再参照图3A，第一矩形闭槽孔结构平行于主天线31，第一矩形闭槽孔结构的长边L垂直于主天线的单一极化方向(所述单一极化方向在图中是平行于Z轴)，第一矩形闭槽孔结构的长边L的长度是主天线31的操作频率所对应波长的二分之一(即0.5λ)。基于第一矩形闭槽孔的半波长槽孔结构，主天线31会激发第一矩形闭槽孔结构上的电流，使得第一矩形闭槽孔成为共振反射体，因此影响整体的辐射场型，使得第一反射单元产生反射的效果。在实际应用时，例如当主天线31是操作在2.4GHz时，第一矩形闭槽孔结构的长边L约为62公厘(mm)左右(2.4GHz的电磁波在真空中的波长的二分之一)，若提高可挠式微波基板材料的介电系数，则可依据的介电系数而进一步缩短长边L的实际长度。第一反射单元33的第二种状态如下所述：当天线控制单元4的控制器41不利用第一导线34a与第二导线34b输出第一直流控制电压V1时，第一二极管334不导通。

请参照图3B，图3B是本发明实施例提供的天线单元在第一二极管334不导通状态的原理示意图，对于主天线31的操作频率而言，第一上金属板331与第一下金属板332是利用第一电容333彼此导通，故此时第一上金属板331、第一下金属板332与第一电容333构成第一矩形开槽孔结构，其中第一二极管334的位置是此开槽孔的开口处。第一矩形开槽孔结构的长边L’(近似于第一矩形闭槽孔结构的长边L)的长度是主天线31的操作频率的二分之一频率所对应的波长的四分之一，基于第一矩形开槽孔的四分之一波长开槽孔结构，例如：当主天线31是操作在2.4GHz时，第一矩形开槽孔结构是操作频率为1.2GHz的四分之一波长开槽孔结构，其并不是2.4GHz频率的共振反射体。因此，主天线31即使激发第一矩形开槽孔结构上的电流，第一矩形开槽孔结构上的电流大致上不影响主天线31的辐射场型。

在又一实施例中，图1的天线控制单元4受控于微处理器5不但决定是否输出复数个第一直流控制电压(如前面实施例所述)，微处理器5更控制天线控制单元4以决定是否输出复数个第二直流控制电压，图1的每一个天线单元30除了第一反射单元33更可包括以平行于所述单一极化方向且部分地围绕主天线31的第二反射单元。所述第二反射单元的工作机制相同于图2A的第一反射单元33的工作机制。第二反射单元具有第二上金属板、第二下金属板、第二电容与第二二极管，其中第二上金属板、第二下金属板、第二电容与第二二极管分别模拟于第一上金属板331、第一下金属板332、第一电容333与第一二极管334。详细的说，第二直流控制电压用以一对一地传送至每一个天线单元的第二二极管，其中当第二二极管接收到第二直流控制电压而导通时，第二上金属板、第二下金属板、第二电容与第二二极管构成第二矩形闭槽孔结构，用以作为主天线的反射器，其中当第二二极管不导通时，第二上金属板、第二下金属板与第二电容构成一第二矩形开槽孔结构，以不作为主天线的反射器。再者，模拟于图2B的第一反射单元的工作机制，第二反射单元的第二上金属板藉由一第三导线(参考第一导线34a)电性连接天线控制单元的控制器，第二上金属板的一下侧具有一第一下侧连接端与一第二下侧连接端；其中，第二下金属板藉由一第四导线(参考第二导线34b)电性连接天线控制单元的控制器，第二下金属板的一上侧具有一第一上侧连接端与一第二上侧连接端；其中，第二电容具有一第一端与一第二端，第二电容的第一端连接第二上金属板的第一下侧连接端，第二电容的第二端连接第二下金属板的第一上侧连接端；其中，第二二极管具有一阳极端与一阴极端，第二二极管的阳极端连接第二上金属板的第二下侧连接端，第二二极管的阴极端连接第二下金属板的第二上侧连接端。第二反射单元与主天线31的距离d较佳是主天线31的操作频率所对应波长的0.15倍至0.5倍(即0.15λ至0.5λ)，但本发明并不因此限定。第二反射单元在以距离d为半径的圆周部分地围绕主天线31。当天线控制单元(4)的控制器利用该第三导线与第四导线输出第二直流控制电压时，第二二极管导通，以使第二上金属板、第二下金属板、第二电容与第二二极管构成一第二矩形闭槽孔结构，其中第二矩形闭槽孔结构平行于主天线，第二矩形闭槽孔结构的长边垂直于主天线的单一极化方向，第二矩形闭槽孔结构的长边的长度是主天线的操作频率所对应波长的二分之一；其中，当天线控制单元(4)的控制器不利用第二导线与第四导线输出第一直流控制电压时，所对应的第二二极管不导通，以使所对应的第二上金属板、第二下金属板与第二电容构成一第二矩形开槽孔结构。当第二上金属板、第二下金属板与第二电容构成第二矩形开槽孔结构时，第二矩形开槽孔结构的长边的长度是主天线的操作频率的二分之一频率所对应的波长的四分之一。基于以上所述，第二反射单元的上述技术特征可轻易地模拟于图2B的第一反射单元33，不再赘述，且雷同的图式也予以省略。第一反射单元(33)与第二反射单元的设置是各自部分围绕主天线(31)，依据天线控制单元4(受控于微处理器5)的控制而可各别地或共同地控制主天线(31)的辐射场型。

经由以上说明，需要进一步补充的是，本发明实施例的天线单元可包括一个主天线及至少一个(或多个)反射单元，且每一个反射单元皆平行于(主天线的)单一极化方向，且每一个反射单元是各自部分地围绕此主天线，每一个反射单元可各自改变主天线的辐射场型，或是共同地改变主天线的辐射场型，前述的第一反射单元与第二反射单元仅是用以举例，本发明实施例并不限定天线单元(30)所具有的反射单元的数量。

接着，请参照图4，图4是本发明实施例提供的天线单元作为外露式天线的示意图。外露式天线7包括第一壳体75与第二壳体77，第一壳体75大致为长直棒状(平行于Z轴)，第二壳体77的半径大于第一壳体75的半径，第一壳体75内设有天线单元的主天线31，第二壳体77内设有第一反射单元33。主天线31是具有两个正极分支与两个负极分支的半波长偶极天线，主天线31的馈线部分则在图中省略。在第二壳体77内的第一反射单元33是以图2A所述的方式部分地围绕主天线31。上述的外露式天线7可用于各种多天线装置，如机顶盒(Set-top Box)、无线网络基地台、无线路由器等具有多天线的无线电子装置，但不限于此。在另一实施例中，分别容置主天线31与第一反射单元33的第一壳体75与第二壳体77可以改为单一个壳体以同时容置主天线31与第一反射单元33，使用不同的壳体的差异在于壳体的体积及外观样貌，通常是为了考虑缩小外露式天线的整体体积(或直径)，或者是考虑产品的美观程度。

综上所述，本发明实施例所提供的控制模块及具有控制模块的多天线装置是使用独立于无线芯片之外的控制模块控制无线芯片所正在使用的复数个天线的特性以提升多天线操作的效能。藉此，在达成了提升多天线装置整体的通讯效能的目的时，能够尽可能地避免改变无线芯片(包括版本、规格或无线芯片的性能等)，无线芯片的设计不须顾虑各种应用的天线设计，多天线设计也不须迁就于无线芯片的现有功能或算法，使得高昂成本的无线芯片的设计变更是非必要的，可以对更多种的多天线装置使用共通的无线芯片，多天线设计的弹性与性能变更也由挂载于多天线装置本身的操作系统中的应用程序与能够独立运作的微处理器来实现。提供了一种应用于多天线装置的低成本且保持天线性能多样性的解决方式。

以上所述仅为本发明之实施例，其并非用以局限本发明之专利范围。

Claims (10)

1.一种控制模块，用以安装于具有一无线芯片的一多天线装置，其特征在于该控制模块包括：

一多天线系统，该多天线系统具有复数个天线单元，该些天线单元用以连接所述多天线装置的一无线芯片，该天线单元包括一主天线和一第一反射单元，主天线用以产生一单一极化方向的辐射场型，而第一反射单元平行于所述单一极化方向且该第一反射单元部分地围绕该主天线，所述第一反射单元具有一第一上金属板、一第一下金属板、一第一电容以及一第一二极管，其中当该第一二极管导通时，所述第一上金属板、第一下金属板、第一电容以及第一二极管构成一第一矩形闭槽孔结构而作为所述主天线的反射器，其中当所述第一二极管不导通时，所述第一上金属板、第一下金属板以及第一电容构成一第一矩形开槽孔结构而不作为该主天线的反射器；

一天线控制单元，该天线控制单元电性连接每一个所述的天线单元的所述第一二极管而藉以输出复数个第一直流控制电压，该复数个第一直流控制电压与所述的复数个天线单元一对一对应，所述复数个第一直流控制电压用以分别导通所对应的所述第一二极管；

一应用程序，该应用程序由所述无线芯片接收所述复数个天线单元的信号强度或对应于复数个天线单元的接收数据率；以及

一微处理器，该微处理器与所述天线控制单元连接并且受控于所述应用程序，该微处理器依据所述复数个天线单元的信号强度或对应于复数个天线单元的接收数据率并配合一算法处理程序而藉以控制所述天线控制单元是否导通所述第一二极管的至少其中之一，以改变所述多天线系统的辐射场型而藉以提升通讯效能。

2.根据权利要求1所述的控制模块，其特征在于多天线系统的所述复数个天线单元是采用特定几何排列形式所组成的，且利用切换式、扫描式或自适性的方式改变每一个天线单元的所述主天线的辐射场型。

3.根据权利要求1或2所述的控制模块，其特征在于所述的主天线为槽孔天线或偶极天线。

4.根据权利要求1所述的控制模块，其特征在于所述第一上金属板的一下侧具有一第一下侧连接端以及一第二下侧连接端，所述第一下金属板的一上侧具有一第一上侧连接端以及一第二上侧连接端；所述的第一电容具有一第一端以及一第二端，第一电容的第一端连接所述第一上金属板的所述第一下侧连接端，而第一电容的第二端连接所述第一下金属板的所述第一上侧连接端；所述第一二极管具有一阳极端与一阴极端，第一二极管的阳极端连接所述第一上金属板的所述第二下侧连接端，而第一二极管的阴极端连接所述第一下金属板的所述第二上侧连接端；其中，当所述天线控制单元输出所述的第一直流控制电压时，所述的第一二极管导通而藉以使所述的第一上金属板、第一下金属板、第一电容以及所述的第一二极管构成一第一矩形闭槽孔结构，该第一矩形闭槽孔结构平行于所述主天线，并且第一矩形闭槽孔结构的长边垂直于所述的单一极化方向，该第一矩形闭槽孔结构的长边的长度是所述主天线的操作频率所对应波长的二分之一；其中，当所述天线控制单元不输出所述的第一直流控制电压时，所述第一二极管不导通而藉以使所述第一上金属板、第一下金属板以及所述第一电容构成一第一矩形开槽孔结构。

5.根据权利要求4所述的控制模块，其特征在于当所述的第一上金属板、所第一下金属板以及所述的第一电容构成所述的第一矩形开槽孔结构时，该第一矩形开槽孔结构的长边的长度是所述主天线的操作频率的二分之一频率所对应的波长的四分之一。

6.根据权利要求1所述的控制模块，其特征在于所述天线控制单元受控于所述微处理器以决定是否输出复数个第二直流控制电压，每一个所述天线单元还包括以平行于所述单一极化方向且部分地围绕所述主天线的一第二反射单元，该第二反射单元具有一第二上金属板、一第二下金属板、一第二电容与一第二二极管，其中所述复数个第二直流控制电压用以一对一地传送至每一个天线单元的所述第二二极管，其中当所述第二二极管接收到所述第二直流控制电压而导通时，所述第二上金属板、第二下金属板、第二电容以及所述第二二极管构成一第二矩形闭槽孔结构，用以作为所述主天线的反射器，其中当所述第二二极管不导通时，所述第二上金属板、第二下金属板以及所述第二电容构成一第二矩形开槽孔结构，以不作为所述主天线的反射器。

7.根据权利要求6所述的控制模块，其特征在于所述第二上金属板的一下侧具有一第一下侧连接端与一第二下侧连接端，所述第二下金属板的一上侧具有一第一上侧连接端与一第二上侧连接端；所述第二电容具有一第一端与一第二端，该第二电容的第一端连接该第二上金属板的所述第一下侧连接端，而第二电容的所述第二端连接所述第二下金属板的所述第一上侧连接端；所述第二二极管具有一阳极端与一阴极端，第二二极管的所述阳极端连接所述第二上金属板的所述第二下侧连接端，所述第二二极管的所述阴极端连接所述第二下金属板的所述第二上侧连接端；其中，当所述天线控制单元输出所述第二直流控制电压时，所述第二二极管导通而藉以使所述第二上金属板、第二下金属板、第二电容以及所述第二二极管构成一第二矩形闭槽孔结构，该第二矩形闭槽孔结构平行于该主天线并且第二矩形闭槽孔结构的长边垂直于该单一极化方向，第二矩形闭槽孔结构的长边的长度是该主天线的操作频率所对应波长的二分之一；其中，当该天线控制单元不输出所述第一直流控制电压时，所对应的所述第二二极管不导通而藉以使所对应的所述第二上金属板、第二下金属板以及所述的第二电容构成一第二矩形开槽孔结构。

8.根据权利要求7所述的控制模块，其特征在于当所述第二上金属板、第二下金属板以及所述第二电容构成所述第二矩形开槽孔结构时，所述第二矩形开槽孔结构的长边的长度是所述主天线的操作频率的二分之一频率所对应的波长的四分之一。

9.一种具有控制模块的多天线装置，其特征在于包括：

如权利要求所述的控制模块；以及

一无线芯片，该无线芯片与控制模块的复数个天线单元的每一个主天线连接而藉以获得复数个天线单元的信号，并且获得复数个天线单元的信号强度或对应于复数个天线单元的接收数据率。

10.根据权利要求9所述的具有控制模块的多天线装置，其特征在于所述的多天线装置是笔记型计算机、膝上型计算机、平板计算机、一体计算机、智能电视、小型基站、无线路由器或智能手机。