CN102185233B - 一种旋转usb接口类设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种旋转USB接口类设备，该设备包括：USB模块通过转轴实现相对PCB板的旋转；其中，USB模块中包括的第一地线与转轴相连，转轴与导电介质层相连，形成USB模块的第一接地通路；PCB板上面的接地层与所述导电介质层之间设置绝缘介质层，将所述第一接地通路与PCB板的接地层形成的第二接地通路隔离。通过绝缘介质层将PCB板和USB模块的接地通路隔离，形成开路电压，维持压差稳定，使整个设备获取到稳定的接地信号，提高了接地性能，改善了设备的发射接收性能。

Description

一种旋转USB接口类设备
技术领域
本发明涉及通讯技术领域，尤其涉及终端设备中的旋转通用串行总线(Universal Serial BUS，USB)接口类设备。
背景技术
在旋转USB接口类数据卡的设计过程中，如何保证旋转USB接口的良好性，是决定数据卡的空中下载(Over the air，OTA)低频指标的必要因素之一。通过OTA测试可以验证无线设备与网络的连接能力及无线设备使用者对辐射和接收性能的影响，OTA指标包含全向辐射功率(Total Radiated Power，TRP)和全向接收灵敏度(Total Isotropic Sensitivity，TIS)两方面的指标。TRP衡量无线设备的辐射性能，TRP值越大，表示无线设备辐射性能越好；TIS衡量无线设备的接收性能，TIS值越小，表示无线设备接收性能越好。
图1为一种常规旋转USB接口类数据卡3D外观效果图，其中USB部分可相对于印制电路板(Printed Circuit Board，PCB)部分旋转。
图2为常规接地方式的旋转USB接口类数据卡俯视图，图3为图2所示的数据卡的侧视图，图4表示为图2和图3所示的数据卡的3D效果图，其中包括旋转部分的局部放大图。参考图2、图3和图4，该数据卡的接地通路主要包括USB 10中的地线20，与地线20相接触的转轴30，与转轴30相接触的弹片或压片40，柔性电路板(Flexible printed circuit，FPC)或线缆中的地线50，与弹片或压片40相连接的PCB 70上的表露覆铜接地区域60。
一般来说，USB10的地线20、FPC或线缆中的地线50的宽度受限于数据卡的整体结构的大小，且转轴30、弹片或压片40及覆铜接地区域60的接触方式一般是点接触的方式，这些因素降低了数据卡接地性能的良好性。对现有旋转USB接口类数据卡进行OTA测试时，发现其800MHz和900MHz的TRP/TIS指标都比较差。可见，旋转USB接口类数据卡接地性能的良好性直接关系到天线80的OTA低频指标。
为了提高旋转USB接口类数据卡接地性能可以对旋转USB接口类数据卡的结构进行改进。如图5所示，即为现有的一种旋转USB接口类数据卡改进后的俯视图，图6为图5所示的数据卡的侧视图。
从图5和图6所示的对传统的旋转USB接口类数据卡的接地方式进行改进后的数据卡的结构可以看到：
图6和图5所表示的传统改善旋转USB接口类数据卡接地方式的侧视效果图。在图2的基础上，引入了屏蔽架罩90，导电泡棉102，数据卡外壳103，及喷涂于部分数据卡外壳103上的导电漆层101。改进后的数据卡通过导电漆层101和导电泡棉102，弹片或压片40与屏蔽架罩90建立了大面积的连接，形成接地回路，这种接地回路一定程度上改善了数据卡自身的接地效果，但改善的效果仍然不能满足数据卡对良好接地性能的需求，数据卡的OTA指标仍然比较差，发射接收性能也不佳。且这种数据卡结构仍然存在一定的缺陷：一方面导电漆层和导电泡棉的使用增加了数据卡的制作成本；另一方面，额外部件的引入导致数据卡的生产工艺繁琐化。
发明内容
本发明实施例提供一种旋转USB接口类设备，用以解决现有旋转USB接口类设备结构复杂、OTA指标差导致发射接收性能不佳的问题。
一种旋转USB接口类设备，包括：
USB模块通过转轴实现相对PCB板的旋转；其中，
USB模块中包括的第一地线与转轴相连，转轴与导电介质层相连，形成USB模块的第一接地通路；
PCB板上面的接地层与所述导电介质层之间设置绝缘介质层，将所述第一接地通路与PCB板的接地层形成的第二接地通路隔离。
上述设备，所述绝缘介质层的厚度、导电介质层的面积大小、接地层的面积大小根据设置的所述第一接地通路与PCB板的第二接地通路隔离后的开路电压设置。
上述设备，所述绝缘介质层为所述PCB板。
上述设备，所述导电介质层为金属材料或易导体材料。
上述设备，所述金属材料选用下列材料之一或组合：不锈钢和铜。
上述设备，所述易导体材料包括导电布。
本发明有益效果如下：
本发明实施例提供的旋转USB接口类设备，通过设置绝缘介质层将USB模块的第一接地通路与PCB板的接地层形成的第二接地通路隔离，形成开路电压，维持USB模块和PCB板接地通路之间的压差稳定，使整个设备获取到稳定的接地信号，提高了接地性能，改善了设备的发射接收性能。该设备结构简单、克服了现有设备结构复杂，制作工艺繁琐，成本高的缺陷，相比于传统的喷导电漆、贴导电泡棉等方式而言，是一种简约、低成本、可生产性强、操作简易的实现方案。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为现有技术中常规旋转USB接口类设备3D外观效果图；
图2为现有技术中常规接地方式的旋转USB接口类设备俯视图；
图3为现有技术中图2所示的设备的侧视图；
图4为现有技术中图2和图3所示的设备的3D效果图；
图5为现有技术中旋转USB接口类设备改进后的俯视图；
图6为现有技术中图5所示的设备的侧视图；
图7为本发明实施例中旋转USB接口类设备的结构原理示意图；
图8为本发明实施例一中旋转USB接口类设备俯视图；
图9为本发明实施例一中图8所示的设备的侧视图；
图10为本发明实施例一中图8和图9所示的设备的3D效果图；
图11为本发明实施例二中旋转USB接口类设备侧视图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
针对现有技术中旋转USB接口类设备接地性能差，导致OTA指标差，使得设备的发射接收性能不佳的问题，本发明实施例提供一种将设备的USB模块第一接地通路和PCB板的第二接地通路隔离，形成开路来维持稳定的电压差的旋转USB类设备结构，该旋转USB接口类设备的结构原理如图7所示。优选的，本发明实施例提供的旋转USB接口类设备可以是一种旋转USB接口类数据卡。
如图7所示的在与PCB模块相连的导电介质层140和PCB板的接地层之间设置绝缘介质层150，实现将PCB板第二接地通路和USB模块的第一接地通路隔离，形成开路电压A。其中，上述PCB板的接地层可以是PCB板的表露覆铜接地区域，也可以是PCB上与地连接的金属载体。
通过绝缘介质层150，将PCB板的接地层160和导电介质层140相隔离，在导电介质层140和接地层160之间形成构成一个开路结构，通过该开路结构维持PCB板和USB模块之间的电压差稳定，以提升TIS低频指标，获取良好的发射接收性能。
实施例一
本发明实施例一提供的旋转USB接口类设备，其结构如图8、图9、图10所示，其中，图8为该旋转USB接口类设备的俯视图，图9为该设备的侧视图，图10为该设备的3D效果图。该旋转USB接口类设备包括：USB模块110、USB模块110中的第一地线120、转轴130、导电介质层140、绝缘介质层150、PCB板170和PCB板170上的接地层160。此处以接地层160为PCB板170上的表露覆铜接地区域为例。
上述旋转USB接口类设备，其USB模块110通过转轴130实现相对PCB板的旋转；其中，USB模块中包括的第一地线120与转轴130相连，转轴130与导电介质层140相连，这样导电介质层140、转轴130与USB模块110中第一地线120实现通路，形成USB模块110的第一接地通路；PCB板170上面的接地层(即表露覆铜接地区域)160与导电介质层140之间设置绝缘介质层150，将第一接地通路与PCB板的第二接地通路隔离。其中PCB板上的接地层形成PCB板上的第二接地通路。
上述绝缘介质层150的厚度、导电介质层140的面积大小、接地层160的面积大小根据设置的第一接地通路与PCB板170的第二接地通路隔离后的开路电压设置。
上述导电介质层为金属材料或易导体材料。其中金属材料选用下列材料之一或组合：不锈钢和铜等。易导体材料可以选用导电布等。
实施例二
本发明实施例二提供的旋转USB接口类设备，其结构如图11所示，其中图11为该设备的侧视图，该旋转USB接口类设备包括：USB模块110、USB模块110中的第一地线120、转轴130、导电介质层140、PCB板170和PCB板170上的接地层160。其中PCB板170同时也作为绝缘介质层使用，从而不需要如实施例一中那样设置专门绝缘介质层150。
因此，该实施例USB模块110、USB模块110中的第一地线120、转轴130、导电介质层140设置在PCB板170的与接地层160相背的一侧，来实现由PCB板170作为绝缘介质层的目的。通过PCB板170，将导电介质层140、转轴130、USB模块110中第一地线120形成的USB模块110的第一接地通路与PCB板上的接地层形成的第二接地通路隔离。
上述实施例一和实施例二提供的旋转USB接口类设备，在旋转USB接口类设备的USB模块和PCB板的接地通路之间建立开路结构，使得USB模块110的第一接地通路和PCB板170的第二接地通路分开，这样USB模块110的外导体通过导电介质层140与PCB板170的接地层160在开路空间状态下存在电压效应，形成开路电压A。若导电介质层140的面积大小确定、绝缘介质层150厚度确定、PCB170的接地层160面积大小确定，则该开路电压A将维持恒定，这样转轴130所引入的电压的不确定性则随着电压A的存在可以忽略，那么我们可以判定A构成整个数据库结构的主要电压差，从而USB模块110的第一地线120及外金属壁和PCB板170的接地层160之间的电压差可以通过开路电压A来决定，使整个数据库结构所获取的接地信号趋于稳定。由于现有技术中旋转USB接口类设备OTA低频指标尤其是TIS指标偏差的根源在于多个接触点的点接触结构累加导致接地信号的不稳定性与不确定性，因此，通过开路结构引入开路电压A来维持旋转USB接口类设备接地信号的稳定性，可以很好的达到提升OTA低频指标尤其是TIS指标的目的。
本发明实施例提供的旋转USB接口类设备，可用于时分同步码分多址接入(Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access，TD-SCDMA)类、宽带码分多址接入(Wide-band Code Division Multiple Access，WCDMA)类、演进数据(Evolution Data Only，EVDO)类等各种类型的终端设备或无线设备设备。通过将USB模块的第一接地通路和PCB板的第二接地通路隔离开来，实现维持接地信号稳定的目的。该设备结构简单、克服了现有设备结构复杂，制作工艺繁琐，成本高的缺陷，相比于传统的喷导电漆、贴导电泡棉等方式而言，是一种简约、低成本、可生产性强、操作简易的实现方案。同时通过简单的开路结构，提升了旋转USB接口类设备TIS低频指标，保证了设备的TRP性能，从而保证了设备的发射接收性能的良好。
如下表1为一款旋转USB接口类设备采用本发明实施例提供的开路结构与采用现有技术中给出的传统结构时分别测试得到的TIS数据。
表1
  信道(CH)   62   124
  传统结构的TIS(dBm)   -96.77   -95.29
  开路架构的TIS(dBm)   -100.39   -99.56
其中，62和124为信道值，dBm为TIS的计量单位。
如下表2为另一款旋转USB接口类设备采用本发明实施例提供的开路结构与采用现有技术中给出的传统结构时分别测试得到的TIS数据。
表2
  信道(CH)   1   62   124
  传统结构的TIS(dBm)   -98.61   -97.76   -97.55
  开路架构的TIS(dBm)   -103.47   -101.67   -102.03
其中，1、62和124为信道值，dBm为TIS的计量单位。
由上表1和表2中给出的测试得到的TIS数据可以看出，采用本发明实施例提供的开路架构的旋转USB接口类设备的TIS得到较大程度的提高，因此，采用开路架构的旋转USB接口类设备相对传统的旋转USB接口类设备具有更好的发射接收性能。
上述说明示出并描述了本发明的一个优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种旋转USB接口类设备，其特征在于，包括:
USB模块通过转轴实现相对PCB板的旋转；其中，
USB模块中包括的第一地线与转轴相连，转轴与导电介质层相连，形成USB模块的第一接地通路；
PCB板上面的接地层与所述导电介质层之间设置绝缘介质层，将所述第一接地通路与PCB板的接地层形成的第二接地通路隔离。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述绝缘介质层的厚度、导电介质层的面积大小、接地层的面积大小根据设置的所述第一接地通路与PCB板的第二接地通路隔离后的开路电压设置。
3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述PCB板同时也作为所述绝缘介质层使用。
4.如权利要求1-3任一所述的设备，其特征在于，所述导电介质层为金属材料或导电布。
5.如权利要求4所述的设备，其特征在于，所述金属材料选用下列材料之一或组合：不锈钢和铜。
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