CN205944451U - 具有多天线的电子装置 - Google Patents

Abstract

一种具有多天线的电子装置，包括复数个天线单元；天线选择单元，与复数个天线单元电连接；无线模组，与天线选择单元电连接；处理单元，与天线选择单元及无线模组电连接；当电子装置的无线连接状态为高品质状态时，则由处理单元对天线单元的接收信号强度指示的大小进行比较，且由处理单元控制天线选择单元选择与具有最大值的接收信号强度指示相对应的天线单元作为电子装置的指定接收天线，当为低品质状态时，则由处理单元对天线单元在单位时间内所接收的封包数的大小进行比较，且由处理单元控制天线选择单元选择与在单位时间内接收的最大的封包数相对应的天线单元作为电子装置的指定接收天线。强化无线通信接收能力；降低设计与制造成本。

Description

具有多天线的电子装置

技术领域

本实用新型属于具有无线通信功能的电子产品技术领域，具体涉及一种具有多天线的电子装置。

背景技术

上面提及的电子装置并非限于地如一体电脑、智能电视或笔记本电脑，等等。如业界所知，具有无线通信功能的电子装置的信号收发能力在很大上取决于天线以及无线模组的效能。由于无线模组的技术含量高、开发设计难度大并且制造工艺严苛，因而构成了天线装置中的重要成本因素。例如，如果旨在提升无线资料呑吐量（throughput）而对无线模组进行更改或改良，那么毫无疑问需付出高昂的成本。另一方面，为了提升无线模组的效能，天线的设计也是不可偏废的重要因素，利用多天线实施天线分集或者阵列天线的设计而藉以提升传输效能是目前常见的技术措施。

目前，将各自具有无线通信能力的电子装置优化而使其发挥最佳无线通信效能如前述的无线通信的呑吐量的做法是：针对产品特性，甚至针对所使用的天线数目及产品应用种类（类型）对无线模组本身的软件控制或硬件电路进行设计。这种做法虽然能够奏效，但是对于不同的产品，更改无线模组所产生的成本往往令生产厂商难以承受。

发明内容

本实用新型的任务在于提供一种有助于强化在不同通信品质状态下的无线通信接收能力而藉以提高无线通信的吞吐量以及维持呑吐量的稳定性、有利体现对不同电子装置产品的适应性而藉以降低设计与制造成本的具有多天线的电子装置。

本实用新型的任务是这样来完成的，一种具有多天线的电子装置，包括各自具有不同指向性或不同极化特性的复数个天线单元；一天线选择单元，该天线选择单元与所述的复数个天线单元电连接，并且依据一切换信号从该复数个天线单元中依序选择其中一个天线单元作为接收天线或指定接收天线；一无线模组，该无线模组与所述的天线选择单元电连接，并且依据来自于被选择为所述接收天线的所述天线单元的射频信号而获得一接收信号强度指示（RSSI）以及一单位时间接收封包数；一处理单元，该处理单元与所述天线选择单元以及所述无线模组电连接，藉由该处理单元判断电子装置的无线连接状态是否为一高品质状态或一低品质状态并且将所述切换信号传送至所述天线选择单元；其中：当所述电子装置的无线连接状态为高品质状态时，则由所述处理单元对所述天线单元的所述接收信号强度指示的大小进行比较，且由处理单元控制天线选择单元选择与具有最大值的所述接收信号强度指示相对应的天线单元作为电子装置的指定接收天线，而当所述电子装置的无线连接状态为低品质状态时，则由所述处理单元对所述天线单元在单位时间内所接收的封包数的大小进行比较，且由处理单元控制所述天线选择单元选择与在所述单位时间内接收的最大的封包数相对应的天线单元作为电子装置的指定接收天线。

在本实用新型的一个具体的实施例中，当所述接收信号强度指示大于或等于一预设值时，则由所述处理单元判断所述电子装置的无线连接状态为所述的高品质状态，而当所述接收信号强度指示小于所述预设值时，则由处理单元判断所述电子装置的无线连接状态为低品质状态。

在本实用新型的另一个具体的实施例中，所述的无线模组为WIFI模组。

在本实用新型的又一个具体的实施例中，所述的预设值为-65dBm。

在本实用新型的再一个具体的实施例中，所述的天线选择单元包括一射频切换器。

在本实用新型的还有一个具体的实施例中，所述的电子装置具有一荧屏，所述的复数个天线单元设置在荧屏的周围。

在本实用新型的更而一个具体的实施例中，所述的处理单元包括一微处理器，该微处理器执行一作业系统的驱动程式，并通过驱动程式驱使所述天线选择单元从所述复数个天线单元中选择其中一个天线单元作为所述电子装置的接收天线或指定接收天线。

在本实用新型的进而一个具体的实施例中，所述处理单元对所述电子装置的无线连接状态为高品质状态或低品质状态进行周期性判断。

在本实用新型的又更而一个具体的实施例中，在所述天线选择单元自所述的复数个天线单元中依序选择其中一个天线单元作为所述接收天线的过程中，每一个天线单元作为接收天线以获得所述接收信号强度指示的时间至少为一个接收封包的时间长度。

在本实用新型的又进而一个具体的实施例中，所述的电子装置为一体电脑、智能电脑或笔记本电脑。

本实用新型提供的技术方案的技术效果在于：由于不论是在低信号衰减的高品质状态还是在高信号衰减的低品质状态，都能选择指定的接收天线，因而得以强化在不同通信品质状态下的无线通信接收能力，提高无线通信的呑吐量以及维持呑吐量的稳定性；由于能适应多样性应用的不同电子装置产品，因而得以降低设计与制造成本。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的具有多天线的电子装置的电路方框图。

图2为本实用新型实施例提供的具有多天线的电子装置的天线单元的示意图。

图3为本实用新型实施例提供的无线模块与控制模块整合的电路方框图。

图4为本实用新型实施例提供的具有多天线的电子装置的控制流程图。

图5为本实用新型实施例提供的具有多天线的电子装置的处理单元利用驱动程序执行的控制流程图。

具体实施方式

为了能够更进一步了解本实用新型的特征和技术内容，申请人在下面将结合附图作详细说明，但是说明以及附图并非用于限制本实用新型，任何依据本实用新型所作出的形式而非实质性的变化均应视为本实用新型的保护范围。

本实用新型实施例的电子装置是具有无线通信能力的电子装置，且具有复数个天线单元(两个以上的天线单元)，所述天线单元例如应用于无线广域广域网络(WWAN)、长期演进技术(LTE)频段，以及无线局域网络(WLAN)或WiFi(包含2.4GHz及5GHz)的应用，但本实用新型并不因此限定。所述的电子装置例如是一体计算机、智能电视或笔记本电脑，但本实用新型也不因此限定。

请参照图1，在本实用新型实施例中，具有多天线的电子装置包括复数个天线单元11、天线选择单元12、无线模组13以及处理单元14。

天线选择单元12电性连接复数个天线单元11，无线模组13电性连接天线选择单元12，处理单元14电性连接天线选择单元12与无线模组13。复数个天线单元11、天线选择单元12以及处理单元14独立于无线模组13之外经整合而能够成为一个独立的控制模组100。

复数个天线单元11各自具有不同的指向性或极化特性。复数个天线单元11是设置于电子装置上的不同位置。

请参照图2，电子装置以智能电视为例，前述复数个天线单元11是各自设置于智能电视的荧屏15的周围，藉此各个天线单元11可提供彼此相异的信号收发特性。然而，本实用新型并不限定所述天线单元11的设置方式与位置。依据天线单元11的特性以及因应环境状况对于外部信号源(例如无线存取器(Access point))的衰减、反射或多重路径影响，复数个天线单元11各自作为接收天线时可得到强弱不同的接收信号，例如以接收信号强度指示(RSSI)代表收讯强弱。

天线选择单元12例如包括射频切换器，受控于处理单元14产生的切换信号。射频切换器也可替换为二极管、晶体管等半导体开关，但本实用新型并不因此限定。天线选择单元12依据切换信号SW依序选择复数个天线单元11的其中之一作为接收天线，且依据切换信号SW而选择复数个天线单元11的其中之一做为电子装置的指定接收天线（该指定接收天线实质上为较佳接收天线，以下同）。

天线选择单元12周期性的且依序选择复数个天线单元11的其中之一作为接收天线，每一个天线单元11作为接收天线时，无线模组13可得到对应的接收信号强度指示(RSSI)，藉此可以实时性地获得有关连接状态质量的信息。在天线选择单元12依序选择复数个天线单元11的其中之一作为接收天线的过程中，每一个天线单元作为接收天线以获得接收信号强度指示(RSSI)的时间至少是一个接收封包的时间长度。例如，对无线模组13而言，接收完一个封包则能取得对应于该封包的接收信号强度指示(RSSI)。当所述天线单元11依序被切换为接收天线的频率越快，则越能快速地实时获得各个天线单元11收讯强弱的变化。

无线模组13依据来自于被选择为接收天线的天线单元11的射频信号而获得接收信号强度指示(RSSI)与单位时间接收封包数。单位时间接收封包数例如是每200毫秒(ms)收到的封包数，或每300毫秒(ms)收到的封包数，但本实用新型并不限定单位时间的长度。无线模组13具有信号强度侦测单元、调变解调单元，可将信号强度、接收到的封包数目(简称为接收封包数)传送给处理单元14。目前商业化的无线模组例如WIFI模组皆可达到上述功能。

处理单元14判断电子装置的无线连接（即“无线连线”，以下同）状态是否为高质量状态或低质量状态，且传送切换信号SW至天线选择单元12。当电子装置的无线连接状态是高质量状态，则处理单元14比较复数个天线单元11的接收信号强度指示(RSSI)的大小，且处理单元14控制天线选择单元12选择与具有最大值的接收信号强度指示(RSSI)所对应的天线单元11作为电子装置的指定接收天线。当电子装置的无线连接状态是低质量状态，则处理单元14比较复数个天线单元11的单位时间接收封包数的大小，且处理单元14控制天线选择单元12控制与在所述单位时间接收的最大的封包数相对应的天线单元11作为电子装置的指定接收天线。

本实用新型实施例的处理单元14、天线选择单元12与复数个天线单元11是独立于无线模组13，而能够整合成为一个独立的控制模组100，例如是一个独立于无线模组13之外的控制电路板连接复数个天线单元11，所述控制电路板至少包括处理单元14，而天线选择单元12可以设置于控制电路板上。天线选择单元12也可以是独立于控制电路板外的多个开关，每一个开关例如对应一个天线单元11，所述多个开关可各自与对应的天线单元11整合在一起。基于上述，本实用新型实施例的控制模组100可以整合于现有的任何无线模组13，并且在不需修改无线模组13设定的情况下，依据收讯情况选择指定的接收天线，而达到提升收讯效果的目的。并且，基于不需修改成本高昂的无线模组13的情况，当应用于各式各样不同的电子装置时，只需花费低成本的控制模组100，并将控制模组100与无线模组13做整合，不需修改无线模组13的原本功能，而能达到提升无线模组13的收讯效果的目的。

请参照图3，以下举例说明不改变无线模组13的功能而提升无线模组13的收讯效果的一个方案，参照图3，无线模组13例如是设计为使用一个主天线与一个副天线，主天线连接主通信端口MA，副天线连接副通信端口AUX，假设固定一个天线为主天线，而复数个天线单元11用以择一选定作为副天线。包括复数个天线单元11、天线选择单元12与处理单元14的控制模组100其运作独立于无线模组13，控制模组100依据无线模组13在副通信端口AUX所得到连接质量自行决定复数个天线单元11的其中之一做为指定的接收天线(副天线)。因此，在不需修改无线模组13的情况下，无线模组13的通信质量(例如吞吐量)可以被优化。

请参照图4，图4示意了处理单元14的逻辑判断流程。在步骤S100中，已知无线模组13依据来自于被选择为接收天线的天线单元11的射频信号而获得接收信号强度指示(RSSI)与单位时间接收封包数。处理单元14由无线模组13获得接收信号强度指示(RSSI)与单位时间接收封包数。接着，进行步骤S200，判断电子装置的无线连接状态是否为高质量状态或低质量状态，且传送切换信号SW至天线选择单元12。在步骤S200中，当接收信号强度指示(RSSI)大于或等于默认值时，处理单元14判断电子装置的无线连接状态为高质量状态。当接收信号强度指示(RSSI)小于默认值时，处理单元14判断电子装置的无线连接状态为低质量状态。所述默认值例如是-65dBm，但本实用新型并不因此限定。例如用于符合WIFI规格的无线局域网络应用环境，默认值指定的范围为-65dBm至-70dBm。作为判断连接状态质量的默认值是用于区别所接收的无线信号是处于高衰减或者低衰减的情况，接收信号强度指示(RSSI)为负值，接收信号强度指示(RSSI)越大(越接近零)代表衰减越小。当处在低衰减的情况，例如大于-65dBm，由于接收到的无线信号明显较强，而每一个天线单元11所接收信号的接收信号强度指示(RSSI)则能直接反应实际信号吞吐量(throughput)的差异，因此本实用新型实施例在此情况利用接收信号强度指示(RSSI)的大小选择指定的接收天线。相对的，当处在高衰减的情况，例如接收信号强度指示(RSSI)小于-65dBm，如此不容易利用接收信号强度指示(RSSI)区分实际信号吞吐量(throughput)的差异，尤其在衰减很大的情况，不同天线单元11的接收信号强度指示(RSSI)皆会趋于相同(或称为饱和)于一个很低的值，因此本实用新型实施例在此情况利用判断单位时间接收封包数的大小以比较每一个天线单元11的收讯强弱。因此在步骤S200之后，依据无线连接状态的质量，分别进行步骤S300和步骤S400。

当电子装置的无线连接状态是高质量状态，则进行步骤S300，处理单元14比较复数个天线单元11各自的接收信号强度指示(RSSI)的大小，且处理单元14控制天线选择单元12选择具有最大值的接收信号强度指示(RSSI)所对应的天线单元11做为电子装置的指定接收天线。当电子装置的无线连接状态是低质量状态，则进行步骤S400，处理单元14比较复数个天线单元11各自的单位时间接收封包数的大小，且处理单元14控制天线选择单元12选择最大的单位时间接收封包数所对应的天线单元11做为电子装置的指定接收天线。在步骤S300或S400结束后，再次回到步骤S100。也就是说，在实际应用的情况，当电子装置进行无线通讯的运作功能时，处理单元14能够周期性地判断电子装置的无线连接状态是否为高质量状态或低质量状态，并做天线的选择与切换。

在一实施例中，处理单元14包括微处理器，微处理器执行操作系统的驱动程序，并通过驱动程序驱使天线选择单元12选择复数个天线单元11的其中之一做为电子装置的接收天线或指定接收天线。所述驱动程序例如以韧体或软件方式安装于电子装置的操作系统，在当电子装置启动时则可自行开启运作。然而，上述处理单元14的实现方式仅式用以举例，本实用新型并不因此限定。

请参照图5，基于图4的流程图，处理单元14在电子装置的操作系统的驱动程序执行的程序内容例如图5所示。首先，在步骤S500中，执行连接状态判断器，判断连接状态质量是高质量状态或是低质量状态，步骤S500对应于图4的步骤S200。接着，在步骤S510中，输出状态旗标，状态旗标表示了连接状态质量，并依据状态旗标更新状态线程(thread)。低封包更新状态线程(步骤S520)对应于高衰减的低质量状态，单位时间接收到的封包数较少。高封包更新状态线程(步骤S530)对应于低衰减的高质量状态，单位时间接收到的封包数较多。当连接状态判断器判断为低质量状态，状态旗标例如设定为低封包状态旗标LOW，进入低封包更新状态线程(步骤S520)，在每次进入低封包更新状态线程(步骤S520)后，都再次判断是否为低封包状态旗标(步骤S540)，若状态旗标没有改变(连接状态质量仍为低封包数的低质量状态)，则结果为是(True)，执行低封包算法(步骤S550)，低封包算法(步骤S550)对应于图4的步骤S400的逻辑运算。若状态旗标已改变，回到步骤S500。低封包算法(步骤S550)结束后，不能立刻决定目前的指定接收天线，因为经过算法的运算时间后的连接状态可能已改变，故需要回到低封包更新状态线程(步骤S520)，再次确认状态旗标是否改变。若在步骤S540中判断结果不是低封包数的低质量状态(状态旗标改变)，则结果为否(False)，回到连接状态判断器(步骤S500)，重新判断连接状态。若步骤S540中判断结果为是(True)，则代表连接状态质量仍然为低质量状态，则可以依据低封包算法(步骤S550)的结果选定指定的接收天线。

另一方面，对于高质量状态，步骤S510输出状态旗标HIGH代表高封包状态旗标。进入高封包更新状态线程(步骤S530)后，判断是否为高封包状态旗标(步骤S560)，若状态旗标(HIGH)没有改变，仍为高封包数的高质量状态，则结果为是(True)，执行高封包算法(步骤S570)，高封包算法的内容对应于图4的步骤S300的逻辑运算。高封包算法(步骤S570)结束后回到高封包更新状态线程(步骤S530)，在决定指定接收天线之前，再次判断是否仍为高封包状态旗标(步骤S560)。若在步骤S560中判断结果仍是高封包数的高质量状态，则结果为是(True)，依据高封包算法(步骤S570)的结果选定指定接收天线。若在步骤S560中判断结果不是高封包数的高质量状态，则结果为否(False)，回到连接状态判断器(步骤S500)。

再者，在本实用新型实施例中的天线单元的应用频带例如是对应于2.4GHz的无线网络应用频带，也可以是对应于LTE 700 (698MHz–787MHz)的频带，或者是GSM 850、GSM900的频带(其频率范围分别是824–960MHz与880–960MHz)。可替换的，天线单元的应用频带可以是对应于GSM 1800/1900/UMTS (1710–2170 MHz)频带，或是LTE 2300/2500 (2300–2690 MHz)的频带，或是5GHz的无线网络应用频带。然而，上述频带仅是用以举例，本实用新型并不因此限定天线单元的应用频带。

综上所述，本实用新型实施例所提供的具有多天线的电子装置不论是在低信号衰减的高质量状态还是在高信号衰减的低质量状态，都能选择指定的接收天线，藉此提高无线通信的吞吐量(throughput)与维持吞吐量的稳定度。并且，天线选择单元与处理单元可独立于无线模组，针对多样性应用的不同电子装置产品，在不需修改无线模组的情况下，达到独立于无线模组的天线选择控制，大幅降低产品开发成本与简化产品设计的困难度，也可提升产品设计的弹性（即灵活性）。并且，本实用新型实施例所提供的天线设计至少可以应用于无线广域网络(WWAN)的LTE 700 (698MHz–787MHz)、GSM 850(824–960MHz)、GSM 900(880–960MHz)、GSM 1800/1900/UMTS (1710–2170 MHz)、LTE 2300/2500 (2300–2690MHz)、2.4GHz无线局域网络(WLAN)以及5GHz的WiFi无线局域网络等应用。

Claims (10)

1.一种具有多天线的电子装置，其特征在于包括各自具有不同指向性或不同极化特性的复数个天线单元；一天线选择单元(12)，该天线选择单元(12)与所述的复数个天线单元(11)电连接，并且依据一切换信号从该复数个天线单元(11)中依序选择其中一个天线单元作为接收天线或指定接收天线；一无线模组(13)，该无线模组(13)与所述的天线选择单元(12)电连接，并且依据来自于被选择为所述接收天线的所述天线单元的射频信号而获得一接收信号强度指示以及一单位时间接收封包数；一处理单元(14)，该处理单元(14)与所述天线选择单元(12)以及所述无线模组(13)电连接，藉由该处理单元(14)判断电子装置的无线连接状态是否为一高品质状态或一低品质状态并且将所述切换信号传送至所述天线选择单元(12)；其中：当所述电子装置的无线连接状态为高品质状态时，则由所述处理单元(14)对所述天线单元(11)的所述接收信号强度指示的大小进行比较，且由处理单元(14)控制天线选择单元(12)选择与具有最大值的所述接收信号强度指示相对应的天线单元作为电子装置的指定接收天线，而当所述电子装置的无线连接状态为低品质状态时，则由所述处理单元(14)对所述天线单元(11)在单位时间内所接收的封包数的大小进行比较，且由处理单元(14)控制所述天线选择单元(12)选择与在所述单位时间内接收的最大的封包数相对应的天线单元作为电子装置的指定接收天线。

2.根据权利要求1所述的具有多天线的电子装置，其特征在于当所述接收信号强度指示大于或等于一预设值时，则由所述处理单元(14)判断所述电子装置的无线连接状态为所述的高品质状态，而当所述接收信号强度指示小于所述预设值时，则由处理单元(14)判断所述电子装置的无线连接状态为低品质状态。

3.根据权利要求1所述的具有多天线的电子装置，其特征在于所述的无线模组(13)为WIFI模组。

4.根据权利要求2所述的具有多天线的电子装置，其特征在于所述的预设值为-65dBm。

5.根据权利要求1所述的具有多天线的电子装置，其特征在于所述的天线选择单元(12)包括一射频切换器。

6.根据权利要求1所述的具有多天线的电子装置，其特征在于所述的电子装置具有一荧屏(15)，所述的复数个天线单元(11)设置在荧屏(15)的周围。

7.根据权利要求1所述的具有多天线的电子装置，其特征在于所述的处理单元(14)包括一微处理器，该微处理器执行一作业系统的驱动程式，并通过驱动程式驱使所述天线选择单元(12)从所述复数个天线单元(11)中选择其中一个天线单元作为所述电子装置的接收天线或指定接收天线。

8.根据权利要求1所述的具有多天线的电子装置，其特征在于所述处理单元(14)对所述电子装置的无线连接状态为高品质状态或低品质状态进行周期性判断。

9.根据权利要求1所述的具有多天线的电子装置，其特征在于在所述天线选择单元(12)自所述的复数个天线单元(11)中依序选择其中一个天线单元作为所述接收天线的过程中，每一个天线单元作为接收天线以获得所述接收信号强度指示的时间至少为一个接收封包的时间长度。

10.根据权利要求1至9任一权利要求所述的具有多天线的电子装置，其特征在于所述的电子装置为一体电脑、智能电脑或笔记本电脑。