CN102055084A - 无线终端电子设备接插装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种无线终端电子设备接插装置，包括标准USB接头，标准USB接头包括容纳USB母头的开放空间部分和具有USB接触管脚的支撑件，其中无线终端电子设备的内部功能模块嵌设于支撑件中，内部功能模块与USB接触管脚连接。采用该种结构的无线终端电子设备接插装置，不仅保证了良好的射频性能和电气连接性能，而且实现了最小化的USB无线通信终端设备，降低了设计难度和开发周期，进一步降低了系统的功耗，不仅结构简单牢固，体积较小，而且使用便捷，节能降耗，工作性能稳定可靠，同时适用范围较为广泛，能够应用于当前比较流行的USB无线上网卡通信终端、GPS跟踪器、GPS定位仪、RFID设备、Wi-Fi网卡以及其他存储卡等其他设备上。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信领域，特别涉及无线终端设备技术领域，具体是指一种无线终端电子设备接插装置。
背景技术
USB接口是目前在PC、上网本，手机、PDA等便携式电子设备以及工业级应用产品中接插外置设备以及内嵌式模块或设备时应用最广泛的标准接口。随着USB接口的终端设备，如无线上网卡(GSM/GPRS/EDGE，TD-SCDMA，WCDMA，CDMA，Wi-Fi等)、USB存储卡(T-Flash卡等存储卡)、GPS定位器或者GPS+无线通信系统的跟踪器、无线蓝牙收发器等其他设备的应用变得越来越广泛。如何提升USB接口设备的尺寸、功耗和成本成为各生产厂家能否在市场上取得成功至关重要的决定因素。
由于无线通信系统的技术的不断演进以及生产工艺的不断提升，无线通信系统的解决方案将会变的越来越简单，因此透过对各系统解决方案的优化设计，使得在设计一个无线通信设备时可以不断的压缩电路板、设备的尺寸。
一个标准的USBA-plug接头的内部空间可以分解为两个部分，其中上半部分为开放空间用于插入USB母头之用；下半部分为USB 4个接触式金手指管脚，其有相应的塑胶件进行支撑，以保证其符合USB A-plug的标准规范。
在USB的协议标准里，其内部结构请参阅图1所示，其中俯视效果图中的黑色为USB接口中的4个金手指管脚；典型的，一个USB A-plug接口的标准无线通信终端的系统结构请参阅图2所示，其中，虚线框内代表现有的SIP或者SOC的单芯片架构实现方案。
标准无线通信终端设备系统中有大量的芯片组和外围零件组成，其主要有数字和模拟基带处理器芯片组、射频收发器、功率放大器、前端模块、天线开关(可以是单频段、单模或者多频段、多模制式)、时钟模块、音频相关(一般的上网卡、或者模块应用没有该功能)、电源管理模块、内存芯片组、以及相应的接口连接器、外围电路等部分。
此外一个标准的无线GPS跟踪器(即GPS+2G，也可以是TD-SCDMA、WCDMA、CDMA等3G技术或LTE等后续无线通信系统的技术演进)的结构请参阅图3所示，其中，虚线框代表GPS/Wi-Fi/RFID/Wimax等现有的SIP或者SOC单芯片架构实现方案，虚线框内代表现有的SIP或者SOC的单芯片方案。
GPS跟踪器的标准系统主要由基带处理器、射频收发器、功率放大器、前端模块、内存、电源管理线路、系统接口、GPS处理器、GPS射频、以及相应的外围线路等部分组成。
显而易见，由于目前系统解决方案的局限性，给设计、制造商在整个终端产品的设计、调试、测试都带来一定得难度，同时有时为了达到更好的产品外观形态，可能会牺牲部分产品功能、性能，以此才在激烈的市场竞争中占有一定的先机。
发明内容
本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种能够实现无线终端电子设备的相应功能、结构简单牢固、体积较小、使用便捷、节能降耗、工作性能稳定可靠、适用范围较为广泛的无线终端电子设备接插装置。
为了实现上述的目的，本发明的无线终端电子设备接插装置具有如下构成：
该无线终端电子设备接插装置，包括标准USB接头，所述的标准USB接头包括容纳USB母头的开放空间部分和具有USB接触管脚的支撑件，其主要特点是，所述的无线终端电子设备的内部功能模块嵌设于所述的支撑件中，且所述的内部功能模块与所述的USB接触管脚相连接。
该无线终端电子设备接插装置中的内部功能模块可以包括主电路板和承载于该主电路板上的多芯片系统结构或者单芯片系统结构。
该无线终端电子设备接插装置中的USB接触管脚设置于所述的主电路板的正面，所述的多芯片系统结构或者单芯片系统结构设置于所述的主电路板的反面，且所述的多芯片系统结构或者单芯片系统结构通过主电路板上的金属过孔与所述的USB接触管脚相连接。
该无线终端电子设备接插装置中的主电路板上还设置有至少一个外围元件单元，所述的外围元件单元可以设置于该主电路板的正面或者反面，且所述的外围元件单元与所述的多芯片系统结构或者单芯片系统结构相连接。
该无线终端电子设备接插装置中的外围元件单元中可以包括电阻、电容、电感、LED、时钟模块中的一种或者几种。
该无线终端电子设备接插装置中的单芯片系统结构中可以包括一个SIP芯片或者SOC芯片。
该无线终端电子设备接插装置中的SIP芯片内部包括基带处理模块、射频收发模块和电源管理模块，所述的基带处理模块与所述的射频收发模块相连接，所述的电源管理模块分别与所述的基带处理模块、射频收发模块相连接。
该无线终端电子设备接插装置中的基带处理模块包括数字基带处理器和模拟基带处理器。
该无线终端电子设备接插装置中的基带处理模块为基带处理器晶圆，所述的射频收发模块为射频处理器晶圆，所述的电源管理模块为电源管理器晶圆，所述的基带处理器晶圆、射频处理器晶圆、电源管理器晶圆均封装设置于所述的SIP芯片内部。
该无线终端电子设备接插装置中的基带处理模块、射频收发模块和电源管理模块均设置于单晶圆裸芯片上，且所述的SIP芯片内部还包括射频功率放大器晶圆，所述的射频功率放大器晶圆与所述的射频收发模块相连接，所述的单晶圆裸芯片和射频功率放大器晶圆均封装设置于所述的SIP芯片内部。
该无线终端电子设备接插装置中的基带处理模块、射频收发模块可以均为包含支持GSM/GPRS/EDGE移动通信技术、3G/3.5G移动通信技术、4G移动通信技术、LTE移动通信技术、GPS无线通信技术、WiMax无线通信技术、WiFi无线通信技术、BT无线通信技术、RFID无线通信技术或者Zigbee无线通信技术的单模单系统的处理器系统；或者所述的基带处理模块、射频收发模块也可以均为包含支持GSM/GPRS/EDGE移动通信技术、3G/3.5G移动通信技术、4G移动通信技术、LTE移动通信技术、GPS无线通信技术、WiMax无线通信技术、WiFi无线通信技术、BT无线通信技术、RFID无线通信技术和Zigbee无线通信技术中至少两种技术的多模多系统的处理器系统。
该无线终端电子设备接插装置中的3G/3.5G移动通信技术包括WCDMA/HSPA技术、TD-SCDMA/HSPA技术和CDMA2000 1xEV-DO技术。
该无线终端电子设备接插装置中的HSPA技术包括HSDPA技术和HSUPA技术。
该无线终端电子设备接插装置中的SOC芯片内部包括基带处理模块、射频收发模块、电源管理模块和射频功率放大模块，所述的基带处理模块通过所述的射频收发模块与所述的射频功率放大模块相连接，所述的电源管理模块分别与所述的基带处理模块、射频收发模块和射频功率放大模块相连接。
该无线终端电子设备接插装置中的基带处理模块包括数字基带处理器和模拟基带处理器。
该无线终端电子设备接插装置中的基带处理模块、射频收发模块、电源管理模块和射频功率放大模块均设置于同一晶圆上，所述的晶圆封装设置于所述的SOC芯片内部。
该无线终端电子设备接插装置中的基带处理模块、射频收发模块和射频功率放大模块可以均为包含支持GSM/GPRS/EDGE移动通信技术、3G/3.5G移动通信技术、4G移动通信技术、LTE移动通信技术、GPS无线通信技术、WiMax无线通信技术、WiFi无线通信技术、BT无线通信技术、RFID无线通信技术或者Zigbee无线通信技术的单模单系统的处理器系统；或者所述的基带处理模块、射频收发模块和射频功率放大模块也可以均为包含支持GSM/GPRS/EDGE移动通信技术、3G/3.5G移动通信技术、4G移动通信技术、LTE移动通信技术、GPS无线通信技术、WiMax无线通信技术、WiFi无线通信技术、BT无线通信技术、RFID无线通信技术和Zigbee无线通信技术中至少两种技术的多模多系统的处理器系统。
该无线终端电子设备接插装置中的3G/3.5G移动通信技术包括WCDMA/HSPA技术、TD-SCDMA/HSPA技术和CDMA2000 1xEV-DO技术。
该无线终端电子设备接插装置中的HSPA技术包括HSDPA技术和HSUPA技术。
该无线终端电子设备接插装置中的多芯片系统结构中可以包括至少二个SIP芯片、至少二个SOC芯片、一个SIP芯片和至少一个SOC芯片、或者一个SOC芯片和至少一个SIP芯片。
该无线终端电子设备接插装置中的SIP芯片内部包括基带处理模块、射频收发模块和电源管理模块，所述的基带处理模块与所述的射频收发模块相连接，所述的电源管理模块分别与所述的基带处理模块、射频收发模块相连接。
该无线终端电子设备接插装置中的基带处理模块包括数字基带处理器和模拟基带处理器。
该无线终端电子设备接插装置中的基带处理模块为基带处理器晶圆，所述的射频收发模块为射频处理器晶圆，所述的电源管理模块为电源管理器晶圆，所述的基带处理器晶圆、射频处理器晶圆、电源管理器晶圆均封装设置于所述的SIP芯片内部。
该无线终端电子设备接插装置中的基带处理模块、射频收发模块和电源管理模块均设置于单晶圆裸芯片上，且所述的SIP芯片内部还包括射频功率放大器晶圆，所述的射频功率放大器晶圆与所述的射频收发模块相连接，所述的单晶圆裸芯片和射频功率放大器晶圆均封装设置于所述的SIP芯片内部。
该无线终端电子设备接插装置中的基带处理模块、射频收发模块可以均为包含支持GSM/GPRS/EDGE移动通信技术、3G/3.5G移动通信技术、4G移动通信技术、LTE移动通信技术、GPS无线通信技术、WiMax无线通信技术、WiFi无线通信技术、BT无线通信技术、RFID无线通信技术或者Zigbee无线通信技术的单模单系统的处理器系统；或者所述的基带处理模块、射频收发模块也可以均为包含支持GSM/GPRS/EDGE移动通信技术、3G/3.5G移动通信技术、4G移动通信技术、LTE移动通信技术、GPS无线通信技术、WiMax无线通信技术、WiFi无线通信技术、BT无线通信技术、RFID无线通信技术和Zigbee无线通信技术中至少两种技术的多模多系统的处理器系统。
该无线终端电子设备接插装置中的3G/3.5G移动通信技术包括WCDMA/HSPA技术、TD-SCDMA/HSPA技术和CDMA2000 1xEV-DO技术。
该无线终端电子设备接插装置中的HSPA技术包括HSDPA技术和HSUPA技术。
该无线终端电子设备接插装置中的SOC芯片内部包括基带处理模块、射频收发模块、电源管理模块和射频功率放大模块，所述的基带处理模块通过所述的射频收发模块与所述的射频功率放大模块相连接，所述的电源管理模块分别与所述的基带处理模块、射频收发模块和射频功率放大模块相连接。
该无线终端电子设备接插装置中的基带处理模块包括数字基带处理器和模拟基带处理器。
该无线终端电子设备接插装置中的基带处理模块、射频收发模块、电源管理模块和射频功率放大模块均设置于同一晶圆上，所述的晶圆封装设置于所述的SOC芯片内部。
该无线终端电子设备接插装置中的基带处理模块、射频收发模块和射频功率放大模块均为包含支持GSM/GPRS/EDGE移动通信技术、3G/3.5G移动通信技术、4G移动通信技术、LTE移动通信技术、GPS无线通信技术、WiMax无线通信技术、WiFi无线通信技术、BT无线通信技术、RFID无线通信技术或者Zigbee无线通信技术的单模单系统的处理器系统；或者所述的基带处理模块、射频收发模块和射频功率放大模块均为包含支持GSM/GPRS/EDGE移动通信技术、3G/3.5G移动通信技术、4G移动通信技术、LTE移动通信技术、GPS无线通信技术、WiMax无线通信技术、WiFi无线通信技术、BT无线通信技术、RFID无线通信技术和Zigbee无线通信技术中至少两种技术的多模多系统的处理器系统。
该无线终端电子设备接插装置中的3G/3.5G移动通信技术包括WCDMA/HSPA技术、TD-SCDMA/HSPA技术和CDMA2000 1xEV-DO技术。
该无线终端电子设备接插装置中的HSPA技术包括HSDPA技术和HSUPA技术。
该无线终端电子设备接插装置中的标准USB接头的后部还具有天线区域，所述的天线区域中设置有天线功能模块，所述的天线功能模块与所述的无线终端电子设备的内部功能模块相连接。
该无线终端电子设备接插装置中的无线终端电子设备的内部功能模块的厚度不超过1.9mm。
该无线终端电子设备接插装置中的无线终端电子设备可以为支持第二代无线通信技术和/或第三代无线通信技术和/或第四代无线通信技术和/或更高级的无线通信技术的终端电子设备，或者为GPS定位电子设备、Wi-Fi网卡设备、Wimax电子设备或者RFID电子设备。
采用了该发明的无线终端电子设备接插装置，由于其中巧妙利用了标准的USB A-plug接头的结构，将内部空间中下半部分的USB接触管脚及其相应的塑胶支撑件充分利用，将无线通信终端的内部功能模块整个嵌入该支撑件内部，同时还可以在USB接头之外(包括但不限于)保留有相应的天线空间区域，从而保证了良好的射频性能，实现了最小化的USB无线通信终端设备，不仅如此，整个装置采用多芯片或者单芯片封装方式，降低了设计难度和开发周期，同时USB的接触管脚直接采用电路板上的金手指，并用电路板的连线与内部功能模块的主芯片相连接，从而保证了良好的连接性能，而且使得整个设备的尺寸几乎接近USBA-plug接头的尺寸，进一步降低了系统的功耗，不仅结构简单牢固，体积较小，而且使用便捷，节能降耗，工作性能稳定可靠，同时适用范围较为广泛，能够应用于当前比较流行的USB无线上网卡通信终端、GPS跟踪器、GPS定位仪、RFID设备、Wi-Fi网卡以及其他存储卡等其他设备上。
附图说明
图1为现有技术中USB的协议标准中规定的USB接口内部结构示意图。
图2为现有技术中USB A-plug接口的标准无线通信终端的系统结构示意图。
图3为现有技术中标准的无线GPS跟踪器的系统结构示意图。
图4为本发明的无线通信系统的SIP或SOC单芯片方案的内部结构图。
图5为本发明的不含存储卡和音频功能的无线通信终端一个SIP或SOC单芯片方案的内部结构图。
图6为本发明的无线终端电子设备接插装置内部结构示意图。
图7为采用本发明的结构的WCDMAUSB无线上网卡系统原理示意图。
图8为采用本发明的结构的GPS跟踪器的系统原理事宜图。
图9为本发明的无线终端电子设备接插装置实际装配结构示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明。
首先对本发明中所出现的英文缩写的专有名词进行必要解释：
●USB Universal Serial Bus 通用串行总线
●WiFi Wireless Fidelity IEEE 802.11b无线宽带
●GPS Global Positioning System 全球定位系统
●RFID Radio Frequency Identification 无线射频识别
●SIP System In Package 系统化封装
●SOC System On Chip 系统单芯片
●LED Light-emitting diode 发光二极管
●GSM Global System for Mobile Communications 全球移动通信系统
●GRPS General Packet Radio Service 通用分组无线服务技术
●EDGE Enhanced Data rates for GSM Evolution 增强数据率GSM演进
●WCDMA Wide band Code Division Multiple Access 宽带码分多址
●TD-SCDMA Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access 时分-同步码分多址存取
●CDMA Code Division Multiple Access 码分多址
●HSDPA High Speed Downlink Packet Access 高速下行链路分组接入技术
●HSUPA High Speed Uplink Packet Access 高速上行链路分组接入技术
●HSPA High Speed Packet Access 高速分组接入技术
●LTE Long Term Evolution 3G长期演进技术
(它改进并增强了3G的空中接入技术，采用OFDM和MIMO作为其无线网络演进的基础性技术)
●WiMax Worldwide Interoperability for Microwave Access 全球微波互联接入即802.16
●BT Blue Tooth 蓝牙
●Zigbee：中文翻译为“紫蜂”，是IEEE 802.15.4协议的代名词，是一种短距离、低功耗的无线通信技术
●EVDO(EV-DO)实际上是三个单词的缩写：Evolution(演进)、Data Only。
其全称为：CDMA2000 1xEV-DO，是CDMA2000 1x演进(3G)的一条路径的一个阶段。
这一路径有两个发展阶段，第一阶段叫1xEV-DO，即“Data Only”，它可以使运营商利用一个与IS-95或CDMA2000相同频宽的CDMA载频就可实现高达2.4Mbps的前向数据传输速率，目前已被国际电联ITU接纳为国际3G标准，并已具备商用化条件。第二阶段叫1xEV-DV。1xEV-DV意为“Data and Voice”，它可以在一个CDMA载频上同时支持话音和数据。2001年10月3GPP2决定以朗讯、高通等公司为主提出的L3NQS标准为框架，同时吸收摩托罗拉、诺基亚等提出的1xTREME标准的部分特点，来制定1xEV-DV标准。2002年6月，该标准最终确定下来，其可提供6Mbps甚至更高的数据传输速率。
请参阅图4至图9所示，该无线终端电子设备接插装置，包括标准USB接头，所述的标准USB接头包括容纳USB母头的开放空间部分和具有USB接触管脚的支撑件，其中，所述的无线终端电子设备的内部功能模块嵌设于所述的支撑件中，且所述的内部功能模块与所述的USB接触管脚相连接。
其中，所述的内部功能模块可以包括主电路板和承载于该主电路板上的多芯片系统结构或者单芯片系统结构，所述的USB接触管脚设置于所述的主电路板的正面，所述的多芯片系统结构或者单芯片系统结构设置于所述的主电路板的反面，且所述的多芯片系统结构或者单芯片系统结构通过主电路板上的金属过孔与所述的USB接触管脚相连接。
不仅如此，该无线终端电子设备接插装置中的单芯片系统结构中可以包括一个SIP芯片或者SOC芯片；所述的多芯片系统结构中可以包括至少二个SIP芯片、至少二个SOC芯片、一个SIP芯片和至少一个SOC芯片、或者一个SOC芯片和至少一个SIP芯片。
其中，该无线终端电子设备接插装置中的SIP芯片内部包括基带处理模块、射频收发模块和电源管理模块，所述的基带处理模块与所述的射频收发模块相连接，所述的电源管理模块分别与所述的基带处理模块、射频收发模块相连接；所述的基带处理模块包括数字基带处理器和模拟基带处理器；所述的基带处理模块为基带处理器晶圆，所述的射频收发模块为射频处理器晶圆，所述的电源管理模块为电源管理器晶圆，所述的基带处理器晶圆、射频处理器晶圆、电源管理器晶圆均封装设置于所述的SIP芯片内部。
或者，该无线终端电子设备接插装置中的基带处理模块、射频收发模块和电源管理模块均设置于单晶圆裸芯片上，且所述的SIP芯片内部还包括射频功率放大器晶圆，所述的射频功率放大器晶圆与所述的射频收发模块相连接，所述的单晶圆裸芯片和射频功率放大器晶圆均封装设置于所述的SIP芯片内部。
同时，上述的基带处理模块、射频收发模块可以均为包含支持GSM/GPRS/EDGE移动通信技术、3G/3.5G移动通信技术、4G移动通信技术、LTE移动通信技术、GPS无线通信技术、WiMax无线通信技术、WiFi无线通信技术、BT无线通信技术、RFID无线通信技术或者Zigbee无线通信技术的单模单系统的处理器系统；或者所述的基带处理模块、射频收发模块也可以均为包含支持GSM/GPRS/EDGE移动通信技术、3G/3.5G移动通信技术、4G移动通信技术、LTE移动通信技术、GPS无线通信技术、WiMax无线通信技术、WiFi无线通信技术、BT无线通信技术、RFID无线通信技术和Zigbee无线通信技术中至少两种技术的多模多系统的处理器系统。所述的3G/3.5G移动通信技术包括WCDMA/HSPA技术、TD-SCDMA/HSPA技术和CDMA2000 1xEV-DO技术；所述的HSPA技术包括HSDPA技术和HSUPA技术。
同时，该无线终端电子设备接插装置中的SOC芯片内部包括基带处理模块、射频收发模块、电源管理模块和射频功率放大模块，所述的基带处理模块通过所述的射频收发模块与所述的射频功率放大模块相连接，所述的电源管理模块分别与所述的基带处理模块、射频收发模块和射频功率放大模块相连接；所述的基带处理模块包括数字基带处理器和模拟基带处理器；所述的基带处理模块、射频收发模块、电源管理模块和射频功率放大模块均设置于同一晶圆上，所述的晶圆封装设置于所述的SIP芯片内部。
而且，上述的基带处理模块、射频收发模块和射频功率放大模块可以均为包含支持GSM/GPRS/EDGE移动通信技术、3G/3.5G移动通信技术、4G移动通信技术、LTE移动通信技术、GPS无线通信技术、WiMax无线通信技术、WiFi无线通信技术、BT无线通信技术、RFID无线通信技术或者Zigbee无线通信技术的单模单系统的处理器系统；或者所述的基带处理模块、射频收发模块和射频功率放大模块也可以均为包含支持GSM/GPRS/EDGE移动通信技术、3G/3.5G移动通信技术、4G移动通信技术、LTE移动通信技术、GPS无线通信技术、WiMax无线通信技术、WiFi无线通信技术、BT无线通信技术、RFID无线通信技术和Zigbee无线通信技术中至少两种技术的多模多系统的处理器系统。所述的3G/3.5G移动通信技术包括WCDMA/HSPA技术、TD-SCDMA/HSPA技术和CDMA2000 1xEV-DO技术；所述的HSPA技术包括HSDPA技术和HSUPA技术。
同时，该无线终端电子设备接插装置中的主电路板上还设置有至少一个外围元件单元，所述的外围元件单元可以设置于该主电路板的正面或者反面，且所述的外围元件单元与所述的多芯片系统结构或者单芯片系统结构相连接；所述的外围元件单元中可以包括电阻、电容、电感、LED、时钟模块中的一种或者几种。
而且，该无线终端电子设备接插装置中的标准USB接头的后部还具有天线区域，所述的天线区域中设置有天线功能模块，所述的天线功能模块与所述的无线终端电子设备的内部功能模块相连接。
该无线终端电子设备接插装置中的无线终端电子设备的内部功能模块的厚度不超过1.9mm。
该无线终端电子设备接插装置中的无线终端电子设备可以为支持第二代无线通信技术和/或第三代无线通信技术和/或第四代无线通信技术和/或更高级的无线通信技术的终端电子设备，或者为GPS定位电子设备、Wi-Fi网卡设备、Wimax电子设备或者RFID电子设备。
在实际使用当中，本发明的基本思想是根据USB A-plug接头内部的空间结构，将整个无线通信系统的主板放入此部分空间，从而给改产品带来革命性的创新，同时也会给产品带来极大的竞争力，最终使得产品有较高的市场占有率。
本发明的基本技术路线是基于无线通信系统技术的不断演进和生产工艺的不断提升，从而实现了独特的无线通信终端的产品形态。
在设计系统解决方案时，随着不断采用先进的技术和生产工艺，可以不断减小系统解决方案芯片的数量和各个芯片的尺寸。因此能够有足够的技术和先进的生产工艺来实现无线通信系统的单芯片(包括但不限于)解决方案，包含(但不限于)SOC(System on Chip，系统单芯片)或者SIP(System in a Package，系统化封装)的解决方案。对于SIP方案，通过其对应的设计技术、以及封装工艺来实现把整个系统封装同一个封装之内，其封装形式不限。相对应的SOC的方案，通过创新的设计技术、先进的生产工艺以及一定的封装工艺技术，可以在同一颗芯片晶圆上实现真正意义上的单芯片系统解决方案。无线通信系统的SIP或SOC单芯片方案的内部结构请参阅图4所示，其中，各个虚线框的含义如下：
同时还可以将以上三部分虚线框内的系统实现SIP或SOC单芯片解决方案。
该SIP芯片内部主要包含数字基带处理器晶圆、模拟基带处理器晶圆、射频收发器晶圆、电源管理器晶圆以及其他功能模块晶圆或者包含以上功能的单晶圆裸芯片与射频功率放大器晶圆等其他不同工艺晶圆裸芯片通过封装工艺封装在同一个芯片封装内，封装的方式不限。该SIP芯片内基带处理器(含数字基带处理器和模拟基带处理器)、射频收发器以及其他功能模块主要是包含GSM/GPRS/EDGE、3G/3.5G(WCDMA/HSPA(HSDPA/HSUPA)、TD-SCDMA/HSPA、CDMA2000 1xEV-DO)、4G、LTE以及其他无线通信系统，如GPS、WiMax、WiFi、BT、RFID、Zigbee等单模单系统或多模多系统的处理器系统。
该SOC芯片内部主要包含单芯片晶圆，其晶圆在制造时可以将数字基带、模拟基带、电源管理、射频收发器以及射频功率放大器等完全设置在同一颗晶圆上，其结构更简单，生产、测试、封装更方便。该SOC芯片内基带处理器(含数字基带处理器和模拟基带处理器)、射频收发器以及射频功率放大器等主要是包含GSM/GPRS/EDGE、3G/3.5G(WCDMA/HSPA(HSDPA/HSUPA)、TD-SCDMA/HSPA、CDMA2000 1xEV-DO)、4G、LTE以及其他无线通信系统，如GPS、WiMax、WiFi、BT、RFID、Zigbee等单模单系统或多模多系统的处理器系统。
如此在无线通信系统的外围仅仅是一定数量的被动电阻、容器件，和一些相应的外围辅助线路。借助通过SIP和/或SOC的系统解决方案，在终端产品设计时可以尽可能的压缩产品的尺寸、外形，同时技术的提升也会使系统功耗得到进一步的优化。
请参阅图5所示，其为一个SIP或SOC方案不含存储卡和音频功能的无线通信终端结构图：
根据前面所述，标准的USB A-plug接头内部空间的下半部分为USB 4个金手指管脚，其有相应的塑胶件进行支撑。本发明充分利用了这部分塑胶件的空间，将无线通信终端整个嵌入该塑胶件空间，在USB接头之外(包括但不限于)仅留有相应的天线空间区域以保证良好的射频性能。如此可以实现最小化的USB无线通信终端设备。
再请参阅图6所示，其中的区域I为天线空间，但不限于天线，或者也可以不需要该区域I；●为PCB上金属孔，用于连接USB金手指到单芯片的USB管脚上；且外围零件1、外围零件2、外围零件3均可以包含电阻、电容、电感、LED、指示灯、时钟模块等元件。
上述方案有如下几个优点：
(1)采用单芯片封装，降低设计难度和开发周期；
(2)整个系统内嵌在标准USB A-plug接头的内部；
(3)USB的4个金手指管脚采用电路板上的金手指，并用电路板的连线与主芯片相连，保证良好的连接性能；
(4)整个设备的尺寸几乎接近USB A-plug接头的尺寸；
(5)通过技术的演进和生产工艺的提升，进一步降低了系统的功耗。
同时，本发明的USB接头的无线通信系统、T-Flash存储卡等设备装置的具体实现过程如下：(以单芯片无线通信设备解决方案为示，包括但不限于单芯片解决方案)
1、采用单芯片方案设计终端系统原理图，以WCDMA USB无线上网卡为例，其系统原理框图请参阅图7所示：
其中，该WCDMA无线上网卡方案的SIP主芯片内部主要包含WCDMA/(GSM/GPRS/EDGE)基带处理器(含数字基带及模拟基带)晶圆(包含各种功能接口，如USB，串口等)、电源管理器晶圆、射频收发器晶圆或包含以上功能的单晶圆以及射频功率放大器等其他不同工艺外围功能模块晶圆。
该WCDMA无线上网卡方案的S0C主芯片主要是单晶圆芯片，其芯片封装内只含有一颗裸芯片晶圆，其在设计时已经将WCDMA/(GSM/GPRS/EDGE)基带处理器(含数字基带及模拟基带)(包含各种功能接口，如USB，串口等)、电源管理器、射频收发器、射频功率放大器等其他功能模块设计在同一颗晶圆芯片上。
相应的工作原理如下：
(1)当上网卡插入电脑后，USB的VBUS电源通过主电路板上的USB金手指的管脚1(USB VBUS 5.0V/500mA，电源输入)，管脚4(USB GND，接地管脚)给上网卡供电，上网卡复位结束后启动应用软件，稳定后上网卡准备就绪；
(2)典型的，当用户打开网络浏览器，打开某个网页的服务时。数据/命令流，流向为：PC发出命令；命令从USB的数据总线上传送到上网卡的主电路板上的USB金手指；主电路板上USB数据总线金手指的管脚2(USB D-，数据总线)，管脚3(USB D+，数据总线)与主芯片中USB控制器的USB总线管脚相连；命令传送进入主芯片的USB控制器；USB控制器将命令传送到处理器；处理器响应命令，开启连接网络的服务，同时也会从原路返回给PC一个应答信号；处理器打开射频通路，并与远程基站建立连接；发送连接网络的请求；基站收到上网卡的请求后，后端服务器连接到对应网页的服务器，并将数据下载传送到基站；基站将数据发送到上网卡；上网卡收到网页数据后，从原路将所有数据返回到PC；PC收到数据后，将数据在浏览器上显示出来。至此完成一个数据服务。
(3)当没有任何服务请求时，则上网卡处于一个待机状态，随时等待PC或者基站的命令启动相应的服务。
GPS跟踪器的系统原理框图请参阅图8所示
其中，该GPS跟踪器方案典型的，如WCDMA/(GSM/GPRS/EDGE)的GPS跟踪器，其SIP主芯片其内部主要包含WCDMA/(GSM/GPRS/EDGE)基带处理器(含数字基带及模拟基带)晶圆(包含各种功能接口，如USB，串口等)、电源管理器晶圆、射频收发器晶圆或包含以上功能的单晶圆以及射频功率放大器等其他不同工艺外围功能模块晶圆，同时内部也包含了GPS相关的基带处理器模块、GPS射频接收器、LNA低噪放大器、GPS时钟模块(或放置在芯片外部)。
该WCDMA/(GSM/GPRS/EDGE)的GPS跟踪器，其SOC主芯片主要是单晶圆芯片，其芯片封装内只包含一颗裸芯片晶圆，其在设计时将WCDMA/(GSM/GPRS/EDGE)基带处理器(含数字基带及模拟基带)(包含各种功能接口，如USB，串口等)、电源管理器、射频收发器、射频功率放大器等其他功能模块，以及GPS相关的基带处理器模块、GPS射频接收器、LNA低噪放大器、GPS时钟模块(或放置在芯片外部)完全设计在同一颗晶圆芯片上。
相应的工作原理如下：
(1)如上网卡工作原理类似，当GPS跟踪器插入PC后，USB的VBUS电源通过主电路板上的USB金手指的管脚1(USB VBUS 5.0V/500mA，电源输入)，管脚4(USB GND，接地管脚)给整个设备供电，设备启动。一旦启动GPS服务，此时GPS将会实时的将当前的位置信息传送给处理器。
(2)当PC打开位置信息实时显示界面，则位置信息会实时的从处理器传送到USB控制器；USB控制器从主芯片的USB口输出；经过主电路板的USB走线，从USB总线金手指的管脚2(USB D-，数据总线)，管脚3(USB D+，数据总线)传送到PC的USB接口；数据从USB口传送到PC，PC将数据传送到应用软件；应用软件将位置信息实时的显示在屏幕上。至此用户可以实时的看到当前的位置信息。
(3)同时如果有需求，用户可以打开位置信息传送到远程端的服务，则处理器收到传送给远程端的命令后，将通过SMS短信息或者实时数据上传的服务将位置信息传送到远程端，其传送原理类似上网卡的应用。
2、根据USB A-plug接头的标准尺寸要求，需要控制整个电路板含零件(或加上保护塑胶件)的总高度不超过1.9mm(2.25mm-USB外铁壳的厚度为0.35mm＝1.9mm)。主电路板的设计请参阅图6所示，其中正面为USB标准的4个金手指管脚(剩余空间在满足USB协议定义的空间外，其余部分也可用于放置外围零件)，反面放置系统的芯片(组)和大部分外围零件。
3、给电路板装配天线及天线的保护外壳装置。
4、装配电路板的保护塑胶件。
5、装配USB的金属外壳。
其实际装配示意图请参阅图9所示。
同时，本发明的基本出发点是采用单(多)芯片系统解决方案，透过系统的优化设计，将整个系统完全嵌入在USB A-plug接头内部空间，使无线通信终端设备尺寸压缩到最小。对于需要外插SIM/USIM卡的通信终端设备可以采用号码烧录的方式将设备与移动号码进行捆绑，但也不限于采用此方法。虽然本发明中仅仅以当前比较流行的USB无线上网卡通信终端和GPS跟踪器为例进行说明，但显而易见，所有符合本发明思路的其他无线通信系统的使用方案均应该包含在本发明的基本思想所覆盖的范围之内，如GPS定位仪、RFID设备、Wi-Fi网卡等等。同样，所有符合本发明思路的其他存储卡等其他设备也在本发明的基本思想所覆盖的范围之内。
采用了上述的无线终端电子设备接插装置，由于其中巧妙利用了标准的USB A-plug接头的结构，将内部空间中下半部分的USB接触管脚及其相应的塑胶支撑件充分利用，将无线通信终端的内部功能模块整个嵌入该支撑件内部，同时还可以在USB接头之外(包括但不限于)保留有相应的天线空间区域，从而保证了良好的射频性能，实现了最小化的USB无线通信终端设备，不仅如此，整个装置采用多芯片或者单芯片封装方式，降低了设计难度和开发周期，同时USB的接触管脚直接采用电路板上的金手指，并用电路板的连线与内部功能模块的主芯片相连接，从而保证了良好的连接性能，而且使得整个设备的尺寸几乎接近USB A-plug接头的尺寸，进一步降低了系统的功耗，不仅结构简单牢固，体积较小，而且使用便捷，节能降耗，工作性能稳定可靠，同时适用范围较为广泛，能够应用于当前比较流行的USB无线上网卡通信终端、GPS跟踪器、GPS定位仪、RFID设备、Wi-Fi网卡以及其他存储卡等其他设备上。
在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。
Claims (36)
1.一种无线终端电子设备接插装置，包括标准USB接头，所述的标准USB接头包括容纳USB母头的开放空间部分和具有USB接触管脚的支撑件，其特征在于，所述的无线终端电子设备的内部功能模块嵌设于所述的支撑件中，且所述的内部功能模块与所述的USB接触管脚相连接。
2.根据权利要求1所述的无线终端电子设备接插装置，其特征在于，所述的内部功能模块包括主电路板和承载于该主电路板上的多芯片系统结构或者单芯片系统结构。
3.根据权利要求2所述的无线终端电子设备接插装置，其特征在于，所述的USB接触管脚设置于所述的主电路板的正面，所述的多芯片系统结构或者单芯片系统结构设置于所述的主电路板的反面，且所述的多芯片系统结构或者单芯片系统结构通过主电路板上的金属过孔与所述的USB接触管脚相连接。
4.根据权利要求3所述的无线终端电子设备接插装置，其特征在于，所述的主电路板上还设置有至少一个外围元件单元，所述的外围元件单元设置于该主电路板的正面或者反面，且所述的外围元件单元与所述的多芯片系统结构或者单芯片系统结构相连接。
5.根据权利要求4所述的无线终端电子设备接插装置，其特征在于，所述的外围元件单元中包括电阻、电容、电感、LED、时钟模块中的一种或者几种。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的无线终端电子设备接插装置，其特征在于，所述的单芯片系统结构中包括一个SIP芯片或者SOC芯片。
7.根据权利要求6所述的无线终端电子设备接插装置，其特征在于，所述的SIP芯片内部包括基带处理模块、射频收发模块和电源管理模块，所述的基带处理模块与所述的射频收发模块相连接，所述的电源管理模块分别与所述的基带处理模块、射频收发模块相连接。
8.根据权利要求7所述的无线终端电子设备接插装置，其特征在于，所述的基带处理模块包括数字基带处理器和模拟基带处理器。
9.根据权利要求7所述的无线终端电子设备接插装置，其特征在于，所述的基带处理模块为基带处理器晶圆，所述的射频收发模块为射频处理器晶圆，所述的电源管理模块为电源管理器晶圆，所述的基带处理器晶圆、射频处理器晶圆、电源管理器晶圆均封装设置于所述的SIP芯片内部。
10.根据权利要求7所述的无线终端电子设备接插装置，其特征在于，所述的基带处理模块、射频收发模块和电源管理模块均设置于单晶圆裸芯片上，且所述的SIP芯片内部还包括射频功率放大器晶圆，所述的射频功率放大器晶圆与所述的射频收发模块相连接，所述的单晶圆裸芯片和射频功率放大器晶圆均封装设置于所述的SIP芯片内部。
11.根据权利要求7所述的无线终端电子设备接插装置，其特征在于，所述的基带处理模块、射频收发模块均为包含支持GSM/GPRS/EDGE移动通信技术、3G/3.5G移动通信技术、4G移动通信技术、LTE移动通信技术、GPS无线通信技术、WiMax无线通信技术、WiFi无线通信技术、BT无线通信技术、RFID无线通信技术或者Zigbee无线通信技术的单模单系统的处理器系统；或者所述的基带处理模块、射频收发模块均为包含支持GSM/GPRS/EDGE移动通信技术、3G/3.5G移动通信技术、4G移动通信技术、LTE移动通信技术、GPS无线通信技术、WiMax无线通信技术、WiFi无线通信技术、BT无线通信技术、RFID无线通信技术和Zigbee无线通信技术中至少两种技术的多模多系统的处理器系统。
12.根据权利要求11所述的无线终端电子设备接插装置，其特征在于，所述的3G/3.5G移动通信技术包括WCDMA/HSPA技术、TD-SCDMA/HSPA技术和CDMA2000 1xEV-DO技术。
13.根据权利要求12所述的无线终端电子设备接插装置，其特征在于，所述的HSPA技术包括HSDPA技术和HSUPA技术。
14.根据权利要求6所述的无线终端电子设备接插装置，其特征在于，所述的SOC芯片内部包括基带处理模块、射频收发模块、电源管理模块和射频功率放大模块，所述的基带处理模块通过所述的射频收发模块与所述的射频功率放大模块相连接，所述的电源管理模块分别与所述的基带处理模块、射频收发模块和射频功率放大模块相连接。
15.根据权利要求14所述的无线终端电子设备接插装置，其特征在于，所述的基带处理模块包括数字基带处理器和模拟基带处理器。
16.根据权利要求14所述的无线终端电子设备接插装置，其特征在于，所述的基带处理模块、射频收发模块、电源管理模块和射频功率放大模块均设置于同一晶圆上，所述的晶圆封装设置于所述的SOC芯片内部。
17.根据权利要求14所述的无线终端电子设备接插装置，其特征在于，所述的基带处理模块、射频收发模块和射频功率放大模块均为包含支持GSM/GPRS/EDGE移动通信技术、3G/3.5G移动通信技术、4G移动通信技术、LTE移动通信技术、GPS无线通信技术、WiMax无线通信技术、WiFi无线通信技术、BT无线通信技术、RFID无线通信技术或者Zigbee无线通信技术的单模单系统的处理器系统；或者所述的基带处理模块、射频收发模块和射频功率放大模块均为包含支持GSM/GPRS/EDGE移动通信技术、3G/3.5G移动通信技术、4G移动通信技术、LTE移动通信技术、GPS无线通信技术、WiMax无线通信技术、WiFi无线通信技术、BT无线通信技术、RFID无线通信技术和Zigbee无线通信技术中至少两种技术的多模多系统的处理器系统。
18.根据权利要求17所述的无线终端电子设备接插装置，其特征在于，所述的3G/3.5G移动通信技术包括WCDMA/HSPA技术、TD-SCDMA/HSPA技术和CDMA2000 1xEV-DO技术。
19.根据权利要求18所述的无线终端电子设备接插装置，其特征在于，所述的HSPA技术包括HSDPA技术和HSUPA技术。
20.根据权利要求2至5中任一项所述的无线终端电子设备接插装置，其特征在于，所述的多芯片系统结构中包括至少二个SIP芯片、至少二个SOC芯片、一个SIP芯片和至少一个SOC芯片、或者一个SOC芯片和至少一个SIP芯片。
21.根据权利要求20所述的无线终端电子设备接插装置，其特征在于，所述的SIP芯片内部包括基带处理模块、射频收发模块和电源管理模块，所述的基带处理模块与所述的射频收发模块相连接，所述的电源管理模块分别与所述的基带处理模块、射频收发模块相连接。
22.根据权利要求21所述的无线终端电子设备接插装置，其特征在于，所述的基带处理模块包括数字基带处理器和模拟基带处理器。
23.根据权利要求21所述的无线终端电子设备接插装置，其特征在于，所述的基带处理模块为基带处理器晶圆，所述的射频收发模块为射频处理器晶圆，所述的电源管理模块为电源管理器晶圆，所述的基带处理器晶圆、射频处理器晶圆、电源管理器晶圆均封装设置于所述的SIP芯片内部。
24.根据权利要求21所述的无线终端电子设备接插装置，其特征在于，所述的基带处理模块、射频收发模块和电源管理模块均设置于单晶圆裸芯片上，且所述的SIP芯片内部还包括射频功率放大器晶圆，所述的射频功率放大器晶圆与所述的射频收发模块相连接，所述的单晶圆裸芯片和射频功率放大器晶圆均封装设置于所述的SIP芯片内部。
25.根据权利要求21所述的无线终端电子设备接插装置，其特征在于，所述的基带处理模块、射频收发模块均为包含支持GSM/GPRS/EDGE移动通信技术、3G/3.5G移动通信技术、4G移动通信技术、LTE移动通信技术、GPS无线通信技术、WiMax无线通信技术、WiFi无线通信技术、BT无线通信技术、RFID无线通信技术或者Zigbee无线通信技术的单模单系统的处理器系统；或者所述的基带处理模块、射频收发模块均为包含支持GSM/GPRS/EDGE移动通信技术、3G/3.5G移动通信技术、4G移动通信技术、LTE移动通信技术、GPS无线通信技术、WiMax无线通信技术、WiFi无线通信技术、BT无线通信技术、RFID无线通信技术和Zigbee无线通信技术中至少两种技术的多模多系统的处理器系统。
26.根据权利要求25所述的无线终端电子设备接插装置，其特征在于，所述的3G/3.5G移动通信技术包括WCDMA/HSPA技术、TD-SCDMA/HSPA技术和CDMA2000 1xEV-DO技术。
27.根据权利要求26所述的无线终端电子设备接插装置，其特征在于，所述的HSPA技术包括HSDPA技术和HSUPA技术。
28.根据权利要求20所述的无线终端电子设备接插装置，其特征在于，所述的SOC芯片内部包括基带处理模块、射频收发模块、电源管理模块和射频功率放大模块，所述的基带处理模块通过所述的射频收发模块与所述的射频功率放大模块相连接，所述的电源管理模块分别与所述的基带处理模块、射频收发模块和射频功率放大模块相连接。
29.根据权利要求28所述的无线终端电子设备接插装置，其特征在于，所述的基带处理模块包括数字基带处理器和模拟基带处理器。
30.根据权利要求28所述的无线终端电子设备接插装置，其特征在于，所述的基带处理模块、射频收发模块、电源管理模块和射频功率放大模块均设置于同一晶圆上，所述的晶圆封装设置于所述的SOC芯片内部。
31.根据权利要求28所述的无线终端电子设备接插装置，其特征在于，所述的基带处理模块、射频收发模块和射频功率放大模块均为包含支持GSM/GPRS/EDGE移动通信技术、3G/3.5G移动通信技术、4G移动通信技术、LTE移动通信技术、GPS无线通信技术、WiMax无线通信技术、WiFi无线通信技术、BT无线通信技术、RFID无线通信技术或者Zigbee无线通信技术的单模单系统的处理器系统；或者所述的基带处理模块、射频收发模块和射频功率放大模块均为包含支持GSM/GPRS/EDGE移动通信技术、3G/3.5G移动通信技术、4G移动通信技术、LTE移动通信技术、GPS无线通信技术、WiMax无线通信技术、WiFi无线通信技术、BT无线通信技术、RFID无线通信技术和Zigbee无线通信技术中至少两种技术的多模多系统的处理器系统。
32.根据权利要求31所述的无线终端电子设备接插装置，其特征在于，所述的3G/3.5G移动通信技术包括WCDMA/HSPA技术、TD-SCDMA/HSPA技术和CDMA2000 1xEV-DO技术。
33.根据权利要求32所述的无线终端电子设备接插装置，其特征在于，所述的HSPA技术包括HSDPA技术和HSUPA技术。
34.根据权利要求1至5中任一项所述的无线终端电子设备接插装置，其特征在于，所述的标准USB接头的后部还具有天线区域，所述的天线区域中设置有天线功能模块，所述的天线功能模块与所述的无线终端电子设备的内部功能模块相连接。
35.根据权利要求1至5中任一项所述的无线终端电子设备接插装置，其特征在于，所述的无线终端电子设备的内部功能模块的厚度不超过1.9mm。
36.根据权利要求1至5中任一项所述的无线终端电子设备接插装置，其特征在于，所述的无线终端电子设备为支持第二代无线通信技术和/或第三代无线通信技术和/或第四代无线通信技术和/或更高级的无线通信技术的终端电子设备，或者为GPS定位电子设备、Wi-Fi网卡设备、Wimax电子设备、BT电子设备、RFID电子设备或者Zigbee电子设备，所述的第二代无线通信技术包括2G技术、2.5G技术和2.75G技术，所述的第三代无线通信技术包括3G技术和3.5G技术。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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Effective date of registration: 20170605 Address after: 201203 Shanghai city Zuchongzhi road Pudong New Area Zhangjiang hi tech park, Spreadtrum Center Building 1, Lane 2288 Patentee after: SPREADTRUM COMMUNICATIONS (SHANGHAI) Co.,Ltd. Address before: 201204, building 1, building 180, Zhang Heng Road, Pudong New Area, Shanghai, 4F Patentee before: Shanghai Mobilepeak Semiconductor Co.,Ltd. |
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| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20180404 Address after: The 300456 Tianjin FTA test area (Dongjiang Bonded Port) No. 6865 North Road, 1-1-1802-7 financial and trade center of Asia Patentee after: Xinji Lease (Tianjin) Co.,Ltd. Address before: 201203 Shanghai city Zuchongzhi road Pudong New Area Zhangjiang hi tech park, Spreadtrum Center Building 1, Lane 2288 Patentee before: SPREADTRUM COMMUNICATIONS (SHANGHAI) Co.,Ltd. |
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Application publication date: 20110511 Assignee: SPREADTRUM COMMUNICATIONS (SHANGHAI) Co.,Ltd. Assignor: Xinji Lease (Tianjin) Co.,Ltd. Contract record no.: 2018990000196 Denomination of invention: Wireless terminal electronic equipment pluggable device Granted publication date: 20150805 License type: Exclusive License Record date: 20180801 |
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| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20221018 Address after: 201203 Shanghai city Zuchongzhi road Pudong New Area Zhangjiang hi tech park, Spreadtrum Center Building 1, Lane 2288 Patentee after: SPREADTRUM COMMUNICATIONS (SHANGHAI) Co.,Ltd. Address before: 300456 1-1-1802-7, north area of financial and Trade Center, No. 6865, Asia Road, Tianjin pilot free trade zone (Dongjiang Bonded Port Area) Patentee before: Xinji Lease (Tianjin) Co.,Ltd. |
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