CN103444090A - 输入/输出装置 - Google Patents

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Abstract

[问题]为了提供I/O设备，其中使得信息装置上的I/O端子能够接受输入的天线信号并且用作FM无线电天线或TV天线。[方案]设置在信息装置上的I/O连接器的数据端子（在USB的情况下为4引脚）被配置为能够接收FM、VHF或UHF无线电波，同时仍能够作为天线输入端子进行输入和输出。这消除了在信息装置中为新的天线连接器提供空间的需求，因此使得能够使所述信息装置更小更薄。

Description

输入/输出装置
技术领域
本公开涉及一种通过扩充用于信息终端设备的输入/输出的输入/输出端的功能而获得的输入/输出装置。
背景技术
为了通过诸如移动电话的信息终端设备接收TV广播，通常使用在信息终端设备内部提供专用接收天线的方法和从耳机终端捕获天线输入的方法中的一种来收听音频信号。
此外，随着TV机小型化，现在可以很容易地移动TV机，并且也期望在没有用于TV广播的天线接收器的房间里面（诸如家中的厨房里）接收电视广播。在这种情况下，提出将电力传输电缆用作电视广播的天线（例如，参见专利文献1）。
根据专利文献1中描述的技术，电力传输电缆的电源电路侧设置的用于高频截止的电感器与移动终端侧设置的用于高频截止的电感器之间的距离被设定为接收的TV广播或诸如此类的载波频率的1/4波长的整数倍。因此，可接收宽频率波段中的TV广播等。
此外，本发明人提出了当使用作天线的电缆传输频率重叠的另一信号时，即使共用连接器也能够获得足够的天线特性的接收装置。（参见专利文献2）。
引用列表
专利文献
专利文献1：JP2010-157991A
专利文献2：JP2010-219904A
发明内容
技术问题
然而，传统的耳机天线或者使用电力传输电缆的天线需要用于天线的专用线或电缆，并且会出现问题，例如，难以将天线也用于其他的信号传输。此外，在信息终端设备内设置专用的天线对信息终端设备的薄型化以及小型化造成障碍。
本公开是鉴于上述问题而开发的，其目的是提供经由连接至信息处理终端设备的输入/输出端的电缆能够接收FM无线电或者电视的无线电波的输入/输出装置。
问题的解决方案
为了解决上述问题，根据本公开的输入/输出装置使用这样的端子作为天线输入端子：信息终端设备中设置的输入/输出连接器的信息端子中，基于输入信息信号的电位区分其信息内容的至少一个信息端子用作天线输入端子。
至少一个信息端子优选为当输入/输出连接器是USB连接器时，用于区分连接的设备和对应于信息端子的ID端子。
输入至天线输入端的天线信号是FM波段、VHF波段以及UHF波段中的一个或者多个这些波段中的广播电波信号，并且允许多个这些波段的频率通过的电容器连接至连接有至少一个信息端子的线路（例如，ID线路）。此外，对于波段中的频率具有高阻抗的高频截止元件与电容器并联连接至连接有至少一个信息端子的线路。
此外，在根据本公开的输入/输出装置中，可通过设计连接至USB连接器的基板上的各个引脚的端子布置来获得超过UHF波段达到GHz波段的电视信号的良好的通过特性。
发明的有益效果
根据本公开的输入/输出装置，不需要在信息终端设备侧提供用于天线的新连接器的空间，并且因此进一步可实现信息终端设备的薄型化和小型化。此外，已证实了能够使MHz波段至GHz波段范围内的宽波段的信号通过的操作效果。
附图说明
图1是示出了根据本公开的输入/输出装置的实施方式的总的示图。
图2是示出了具有连接至其一端的USB连接器以及连接至其另一端的SMA连接器的USB-SMA转换电缆的示例的图示。
图3是示出了图2中示出的USB-SMA转换电缆基本上产生相同结果的样本（五个）的频率特性的示图。
图4是通过使用图2中示出的USB-SMA转换电缆执行USB2.0的差分信号的传输测试而获得的眼孔图样的示图。
图5是示出了连接至外部天线单元的同轴电缆和USB电缆两者均连接至根据本公开的输入/输出装置的另一实施方式的概念图。
图6是示出了当图5中的同轴电缆和USB电缆两者均连接至USB输入/输出装置时的具体连接关系的示图。
图7是示出了通过连接USB电缆和耳机线而产生的耳机天线的示例的示图。
图8是示出了图7中的耳机天线的具体连接构造的示图。
图9是示出了图7中耳机天线的测量频率-增益（峰值增益）特性的示图。
图10是示出了通过根据本公开的输入/输出装置获得的GHz波段的通过特性的基板结构的示图。
图11是示出了在采用图10中示出的基板结构时，USB-SMA转换电缆的样本（一个）的频率特性的示图。
图12是示出了在根据本公开的输入/输出装置中共用USB连接器和MHL连接器时的信号端的关系的示图。
具体实施方式
随着近来信息终端设备的进一步小型化与薄型化，变得难以确保用于设置在信息终端设备侧接收TV广播的无线电波所需的天线或者连接至外部天线的专用连接器的空间。例如，由发明人已经提出了许多耳机天线等等作为接收TV广播的无线电波的天线。然而，耳机天线需要的耳机的端子的直径尺寸妨碍进一步薄型化信息终端装置。
因此，近年来，很多薄的信息终端设备只设置有USB（通用串行总线）端子而没有任何耳机端子。这种信息终端设备从主机充电并且通过使用USB端子在主机和信息终端设备之间传输各种信号。
为了解决上述问题，发明人考虑使用始终安装在信息终端设备上的USB端子能够接收TV广播。然后，发明人尝试各种构思和试验。结果，发明人精心设计了在没有设置用于耳机的端子或用于外部天线的专用连接器的情况下能够接收TV广播或诸如此类的无线电波的输入/输出装置。
在下文中，将参考图1至图7描述本文中公开的实施方式（在下文中，称为“本示例”）并且将按下列顺序提供描述。尽管下面将描述使用USB端子的输入/输出装置，但本公开不限于USB输入/输出装置。
1.USB-SMA转换电缆至外部天线的连接验证
2.USB-SMA转换电缆的具体示例
3.USB功能保持的验证
4.同轴电缆和USB电缆的连接示例
5.耳机天线的应用示例
6.获得GHz波段的通过特性的USB输入/输出装置的基板结构
<1.USB-SMA转换电缆至外部天线的连接验证>
图1是示出了本示例的输入/输出装置的示例的示图。如图1所示，在信息终端设备侧（在下文中，也称为“装置（set）”或者“装置基板”）设置用于USB电缆连接的母型USB连接器。在装置侧设置USB连接器，下面将其称作“装置-侧USB-B连接器10”。
然后，公型USB连接器附接至适当长度的同轴屏蔽线的一端，SMA（超小型A）连接器附接至另一端。在下文中，将公型USB连接器称为“电缆-侧USB-B连接器15”以区别于装置-侧USB-B连接器10。SMA连接器通常被用作测量连接器。装置-侧USB-B连接器10是图1中粗点线指示的部分，以及电缆-侧USB-B连接器15是图1中细点线指示的部分。各个连接器通过1-引脚至5-引脚连接并固定到基板上。这种关系也应用于稍后描述的图6至图8
首先，将参考图1描述USB连接器的总体结构，并且随后将描述本示例中USB输入/输出装置的具体构造。
通常，装置-侧USB-B连接器10（母型）和电缆-侧USB-B连接器15（公型）每个都具有由1-引脚至5-引脚指示的五个连接引脚以及屏蔽端。μUSB-B连接器通常用作装置-侧USB-B连接器10以及电缆-侧USB-B连接器15。
B连接器通常是在装置侧使用的连接器，并且将参考图5进行描述，相比之下，能够提供来自主机侧的电力的A-型USB连接器通常用作连接至主机侧的USB连接器。
顺便提及，近几年将A-型或者AB-型（用于主机侧和装置侧两者的连接器）μUSB连接器用作装置-侧USB连接器，但是装置-侧USB连接器被作为B型来操作并且这里，主机侧USB连接器被作为A型来操作。
如图1所示，装置-侧USB-B连接器10的1-引脚是电压源的Vbus/MIC端，并且经由1-引脚将电力从主机(未示出)侧供给至信息终端设备（装置），并且电压也供给至连接至装置的耳机麦克风或诸如此类。用于高频截止的铁氧体磁环11串联连接至连接有装置-侧USB-B连接器10的1-引脚的线路。在下文中，铁氧体磁环可简单地缩写成“FB”。
装置-侧USB-B连接器10的2-引脚和3-引脚是涉及传输和接收差分信号的信号线路的端子，并且当音频信号被输入至这些端子时，2-引脚（D-端子）用作L声道的端子并且3-引脚（D+端子）用作R声道的端子。共模扼流圈12连接至连接有用于差分的2-引脚和3-引脚的线路。然后，截断高频信号并且只有音频信号通过共模扼流圈12。在以下的说明中，高频信号也可称为“RF信号”或者“天线信号”。
装置-侧USB-B连接器10的4-引脚是ID端子（ID是识别的缩略语，也称为“识别端子”）以识别插入的插头的类型以及所应用的插头的用途。
如图1所示，在本示例中的装置-侧USB-B连接器10，用作ID端子的4-引脚被用作接收电视广播等的天线端子。因此，大约1000pF的电容器14串联连接至连接有4-引脚的线路，并且将经由电容器14提供至4-引脚的天线信号提供至装置中的调谐电路(未示出)（图1中的ANT）。
装置-侧USB-B连接器10的4-引脚还是用作普通ID端子的引脚。不需要电视等的高频信号实现作为正常ID端子的功能，并且作为高频截止元件的FB13与电容器14并联连接至连接有4-引脚的线路以去除这种高频信号。因此，已去除诸如电视信号的高频天线信号的ID信号被输出至装置侧的ID识别电路(未示出)。
顺便提及，装置-侧USB-B连接器10的5-引脚是用于接地的接地端，并且连接有5-引脚的线路被接地并且连接至电缆-侧USB-B连接器15的外部屏蔽以及稍后描述的装置。
如上所述，图1中示出的USB-SMA转换电缆是所谓的同轴电缆，其中电缆-侧公型USB-B连接器15被连接至在同轴屏蔽线17的一端设置的基板。如同装置-侧USB-B连接器10，μUSB连接器也用于电缆-侧USB-B连接器15，并且除了B型，还可使用A型或AB型的μUSB连接器。
电阻器16连接在电缆-侧USB-B连接器15的ID端子（4-引脚）和地线之间，并且可从装置侧识别出USB连接器以及如何使用其电缆，USB连接器的用途与电阻器16的值有关。
当前，电阻器16仅限定用于耳机，但在将来除了用于耳机也将用于其它目的。然而，正如稍后将描述的，通过将电压施加至Vbus端子并将2-引脚（D-端子）和3-引脚（D+端子）短路以开始充电来识别是否提供电力。
图1中示出的SMA连接器18是外部天线线路或者家里的天线端子等的电缆所连接至的端子，并通常被视为测量连接器。SMA连接器18的特性阻抗是50Ω并且SMA连接器18一直用于主要微波的无线通信设备。使用在图1中示出的USB-SMA转换电缆执行在装置侧接收诸如电视信号的广播电波的试验。
更具体地，如图1所示，将作为同轴屏蔽线17的内部导体的核心导线19切割成大约10cm的长度，并将其连接至电缆-侧USB-B连接器15的4-引脚的线路。此外，作为同轴屏蔽线17的外部导体的金属屏蔽20被连接至电缆-侧USB-B连接器15的5-引脚的线路。通过保留电缆-侧USB-B连接器15的1-引脚至3-引脚开放而不连接任何东西来制作USB-SMA转换电缆。
<2.USB-SMA转换电缆的具体示例>
图2示出了上述的USB-SMA转换电缆的样本。（A）是从上面看到的平面图，（B）是电缆-侧USB-B连接器15的截面图，（C）是SMA连接器18的截面图，以及（D）是正视图。各个图的尺寸是基于USB连接器以及SMA连接器的标准的。在图2中，相同的参考标号被赋予如图1中的那些相同的部件。
如图2所示，长度大约为10cm并且直径为2.6mm的同轴屏蔽线被用作所制作的USB-SMA转换电缆的样本。如图2（B）所示，具有矩形截面的电缆-侧USB-B连接器15的窄边宽度为7mm，适合作为期望将来进一步薄型化的移动电话或诸如此类的连接端子。
图2中示出的USB-SMA转换电缆的五个样本连续地连接至装置-侧USB-B连接器10以检查诸如电视波的高频信号的传输特性。图3是通过绘制结果得到的示图。
在日本电视广播中，使用90MHz至108MHz（1至3ch）以及170MHz至222MHz（4至12ch）的VHF波段，以及470MHz至770MHz（13至62ch）的UHF波段。顺便提及，VHF波段可分成称为VHF-L（低）波段的90MHz至108MHz以及称为VHF-H（高）波段的170MHz至222MHz。
观察图3示出的所有TV广播的波段中高频信号的通过特性，对于USB-SMA转换电缆的五个样本产生基本相同的结果。即，在FM波段（70MHz至90MHz）、VHF波段以及UHF波段的所有的频率波段中，USB-SMA转换电缆的五个样本的插入损耗是1dB以下，其表示传输受损小。上述的结果表示如果普通USB电缆的ID端子用于接收电视的天线信号或诸如此类几乎不会产生实用上的问题。
<3.USB功能保持的验证>
我们还检验是否保持了原USB功能，换言之，通过使用装置-侧USB-B连接器10的ID端子以及用于天线传输的电缆-侧USB-B连接器15检验USB功能是否受损。图4是示出用于检查USB功能是否保持的眼孔图样40的示图。
眼孔图样40也被称为眼图或者眼开口率，并且通过多次采样和叠加信号波形的迁移并绘图示出结果来产生。水平轴代表时间且垂直轴代表电压。如果观察眼孔图样40并且在相同的位置（时间和电压）叠加多个信号波形，该波形被认为是高质量波形，并且相反地，如果信号波形的位置（时间和电压）移动，该波形被认为是低质量波形。同样众所周知的是，受损的传输特性的波形是中央具有薄的、平的并且其区域小的六边形（模板43）。
在满足USB2.0功能的条件的标准中，同时显示通过D+=0.4V以及D-=-0.4V的信号线路并具有180度的相位差的差分信号41、42，并且要求差分信号的波形包围显示的眼孔图样中的六边形模板43。在USB2.0的标准中，USB信号传输的时钟是480Mbps。
测试被称为眼孔图样测试（或者眼图测试），这是因为信号线与模板之间的关系与睁开的人眼的形状类似。
观察图4示出了通过连接至2-引脚和3-引脚的线路传播的差分信号41、42被定位在D+=0.4V、D-=-0.4V的平行线之间，并且此外，六边形模板43被定位于由这两个差分信号41、42包围的区域内。即，图4示出了如果将USB端子的4-引脚用作天线，则会通过眼孔图样测试，换言之，满足了USB标准。从上文看，很显然，即使偶极天线或者外部天线被连接至图2中示出的USB-SMA转换电缆的SMA连接器，也保持了USB功能。
<4.同轴电缆和USB电缆的连接示例>
图5和图6示出了两根电缆、类似于图1中示出的USB-SMA转换电缆的同轴电缆和普通USB电缆连接至输入/输出装置的实施方式。图5是示意性框图以及图6是详细地示出其连接关系的示图。顺便提及，图5示出了代替SMA连接器18（见图1），直径是3.5mm的双极插头23连接至同轴电缆17的另一端的示例。双极插头23被称为“Φ3.5双极插头”。也可使用通常在电视中使用的SMA连接器18或者F连接器来代替双极插头23。在下文中，接收诸如图1、图2、图5、图6中示出的电视信号的广播电波的电缆将被简单地称为“同轴电缆”以区别于USB电缆。
在图5中示出的连接示例中，除了同轴电缆（同轴屏蔽线）17之外，USB电缆21被连接至电缆-侧USB-B连接器15。然后，连接至主机侧的电缆-侧USB-A连接器22被连接至USB电缆21的另一端。除了从主机(未示出)侧向装置侧提供电力之外，通过USB电缆21提供包括音频信号的各种信息信号。
通常用于电视输入的F连接器被连接至同轴电缆17的另一端以连接至家里的天线端子。
然而，也期望在使用信息终端设备时，通过使用专用可伸缩杆状天线来接收电视广播电波。因此，期望在将来增加连接并使用上述双极插头23或者其他小的同轴连接器来代替SMA连接器18的情况。
通过将双极插头23插入双极插座26，将双极插头23用作具有棒状天线25的天线单元的基板24的连接器。基板24的双极插座26被称为“Φ3.5双极插座”。通过连接双极插插头23和双极插座26，可直接地连接信息终端设备（装置）与用于电视信号接收的天线。因此，即使连接USB电缆21，也能够将主机侧的噪声限制为可以稳定地接收广播电波。此外，天线单元是单独体，因此可方便地携带。
图6是示出在USB输入/输出端子的引脚级图5中的连接关系的细节的细节图。相同参考标号将被赋予与图1中的相同部件上。装置-侧USB-B连接器10的结构与图1中所示出的那些相同，并且因此省略其描述。
如图6所示，电缆-侧USB-B连接器15连接至作为USB输入/输出装置的装置-侧USB-B连接器10。如上所述，在图1的示例中，只有同轴电缆（USB-SMA转换电缆）17连接至电缆-侧USB-B连接器15。
在图6中示出的连接示例中，除了连接至双极插头23的同轴电缆17外，普通的USB电缆21被连接至电缆-侧USB-B连接器15的一端。如图5所示，B型电缆-侧USB-B连接器15被连接至USB电缆21的一端，并且连接主机的A-型电缆-侧USB-A连接器22连接至其另一端。用于装置侧高频截止的FB27连接至1-引脚，USB电缆21的电源线路连接至该1-引脚，并且用于主机侧高频截止的FB30同样地连接至1-引脚。FB27、FB30是能够保持高频特性的铁氧体磁环（FB），即使其电流流动和特性不同于稍后描述的连接至接地线路的FB29、FB32。
共模扼流圈28、共模扼流圈31被连接至2-引脚和3-引脚，USB电缆21的差分信号线路分别连接至装置侧和主机侧。此外，在装置侧，FB29被连接至USB电缆21的接地线以及在主机侧FB32被连接至接地线。插入接地线路的FB29、FB32具有围绕线圈布置的磁性材料以在高频期间产生高阻抗状态，即，大的高频损失状态。然后，高频电流被转换成热以去除高频电流。
然而，在假设保持同轴电缆17的USB特性和RF特性的情况下，如果在USB电缆21的特性方面电源噪声的影响小，则可省略主机侧的FB30、共模扼流圈31以及连接至接地线路的FB32。
顺便提及，当连接至电缆-侧USB-B连接器15的基板被用作公共基板，则考虑到防止互相干扰，应当将基板和连接器尽可能远的分开。这里，将连接至同轴电缆17的第一基板33以及连接至USB电缆21的第二基板34分开。第一基板33变成第一连接部分，以及第二基板34变成第二连接部分。通过分开可消除USB电缆21侧的信号与同轴电缆17侧的信号之间的串扰，使得在同轴电缆侧能够更稳定地接收广播电波。
因此，通过将USB电缆21与同轴电缆17两者都附接至电缆-侧USB-B连接器15，用USB电缆21与主机通信并且充电以及用同轴电缆17从天线单元中接收广播电波变得可能。
<5.耳机天线的应用示例>
图7是示出了通过将长度为37.5cm的同轴屏蔽线51与长度为62.5cm的耳机线52、耳机线53连接而制作的总长度约1m的耳机天线50的示图。
耳机天线50是一种单极天线并配置天线使其能够以同轴屏蔽线51和耳机线52、53的全部长度接收TV广播的VHF波段中的无线波，并配置天线使其能够通过同轴线51的部分接收TV广播的UHF波段中的无线波。
附接至同轴屏蔽线51以连接至装置的电缆-侧公型USB-B连接器53与图1中的电缆-侧USB-B连接器15相同，但是1-引脚至5-引脚具有不同的连接构造，如将参考图8所描述的。
另一方面，连接至耳机线55、耳机线56的连接器不是图2中示出的SMA连接器18，但连接部分54经由基板连接普通耳机线55、普通耳机线56与同轴屏蔽线51，并且该连接部分54由树脂进行模制。连接部分54变成了耳机线55、耳机线56与同轴屏蔽线51之间的边界。耳机线55、56整体向上连接至固定部分59，但是在固定部分59中分开以分别连接至L-侧耳机57和R-侧耳机58。
在本示例中，经由基板的树脂模被形成用于连接同轴屏蔽线51和耳机线55、56，但是代替地，也可配置耳机插孔和耳机插头的连接。
将耳机天线50的总长度设置为大约1m并且将同轴屏蔽线51的长度设置为37.5cm。这里考虑到当天线装在人身体上并被使用时频率进一步减小的事实来决定耳机天线的总长度。即，在耳机天线50中，同轴屏蔽线的长度调整至37.5cm，大约是200MHz的波长（λ/4）的1/4，因此可接收TV广播的VHF-H波段与UHF波段。因为UHF波段（440MHz至770MHz）对应于近似200MHz的高频波段，UHF波段中的TV广播的无线电波也可通过耳机天线50来接收。
图8是示出了与图7中示出的耳机天线50相同的耳机天线60的具体连接关系的示图。连接至同轴屏蔽线61的电缆-侧USB-B连接器62是公型连接器并连接至装置-侧母型USB-B连接器10。附接至装置基板侧的装置-侧USB-B母型连接器10与图1中示出的连接器相同，并且因此省略其描述。
在图8的示例中，同轴屏蔽线61的长度被设置成37.5cm，与图7中的同轴屏蔽线51的长度相同。在同轴屏蔽线61侧的基板上设置的电缆-侧USB-B连接器62与图1中电缆-侧USB-B连接器15在连接至电缆-侧USB-B连接器62的各个端子（1-引脚至5-引脚）的线路构造上不同。
布置在同轴屏蔽线61侧的基板上的电缆-侧公型USB-B连接器62被设置为与布置在装置基板侧的装置-侧USB-B母型连接器10相对。电缆-侧USB-B连接器62的1-引脚是端子或者电源并被连接至麦克风63，并且此外，用于截止高频信号的FB64串联连接至线路。
电缆-侧USB-B连接器62的2-引脚与3-引脚连接至通过差分传送R和L音频信号的信号线路，并且用于高频截止的FB65、FB66也连接至该线路。此外，FB67作为电缆-侧USB-B连接器62的接地线路连接至5-引脚。为了满足普通USB电缆传输功能和像电视信号的高频信号的天线功能，期望插入接地线路的FB67的DC阻抗是1Ω以下。
因此，优选设置FB67的阻抗值为1Ω以下，但是如果以1Ω值不能实现音频隔离，则FB67的值可设置为0Ω来使用。即，尽管天线特性受损，但在没有FB67的情况下，可以使用4-引脚的ID端子作为天线端子。如果允许UHF的高波段特性轻微受损，可在没有介于ID端子的线路和接地线路之间的电容器71d的情况下保持作为天线端子的功能。
电缆-侧USB-B连接器62的1-引脚、2-引脚以及3-引脚的线路经由麦克风63、L耳机68以及R耳机69连接至接地线路（5-引脚的线路）。
如稍后将被描述的，特别是在本示例的耳机天线60中，作为同轴屏蔽线61的外部导体的金属屏蔽72连接至电缆-侧USB-B连接器62的ID端子（4-引脚）的事实具有重要的意义。如图6所示，连接至ID端子的金属屏蔽72是不同于接地线路的屏蔽线路。
当电缆-侧公型USB-B连接器62插入装置-侧母型USB-B连接器10时，需要区分（检测）是否插入能够接收电视广播或诸如此类的无线电波的天线。因此，电阻器70被插入在连接至电缆-侧USB-B连接器62的ID端子（4-引脚）的线路与连接至5-引脚的接地线路之间。根据电缆-侧USB-B连接器62的类型，换言之，使用连接器的目的，将不同的电阻值设置为电阻器70的电阻值。因此，通过检测电阻器70的值（电阻值），可检测到是否插入了具有TV广播或诸如此类的天线功能的USB连接器。
当通过传统耳机天线接收TV广播等的无线电波时，通常，构成R耳机电缆的信号电路和构成L耳机电缆的信号电路中的每个具有作为天线线路的功能。在耳机天线中，在同轴电缆的核心线与接地线路之间传输无线电波，并且将传输的天线信号通过引脚插座连接器输入至TV广播等的接收器中。
然而，用于在USB2.0中进行信号传输的传输时钟是480Mbps，并且时钟信号操作于信号线路与接地线路之间，并且因此，如果USB电缆的接地端被用作电视信号的天线，则天线处于USB的480Mbps的时钟信号叠加在电视等的RF信号的状态。因此，当USB电缆用作TV广播的天线时，如果用与传统的耳机天线相同的方式连接，则USB电缆不能用于TV广播等的高频信号的传输。顺便提及，在USB2.0中480Mbps的时钟对应于240MHz的频率，并且因此，尤其不利地影响的波段是VHF-H波段。
考虑到耳机天线的上述问题，如图6中所示，本示例中的耳机天线具有被插入在电压线路（1-引脚）、信号线路（2-引脚、3-引脚）与接地线路（5-引脚）以及ID线路（4-引脚）之间的电容器71a至71d以促进高频连接。电容器71a至71d的值近似为1000pF。
此外，FB64至FB67连接至连接有电缆-侧USB-B连接器62的1-引脚至3-引脚的线路和连接有5-引脚的线路，使得像电视信号的天线信号不会通过这些线路进入装置-侧USB-B连接器10。即，在高频期间建立屏蔽。
因为图8中示出的耳机天线60使用用于TV广播的天线的输入的ID端子的线路，所以没有铁氧体磁环（FB）连接至连接有4-引脚的ID线路。换言之，尽管FB64至FB66连接至连接有电缆-侧USB-B连接器62的1-引脚至3-引脚的线路和连接至5-引脚的接地线路，但没有FB连接至连接有4-引脚的线路。即，在高频处只有4-引脚的线路没有被屏蔽，电视或诸如此类的天线信号通过这条线路传输至装置侧。
然后，紧接在FB64至FB66之前，在每个线路上产生的天线信号的无线电波经由电容器71a至71d被主动地叠加在ID线路上。这意味着ID线路（天线端子）与其他线路在高频时是连接的并在DC时是开放的。因此，当USB电缆的每个线路用于信号传输等时，未出现不利的结果。
并且，如上所述，电阻器70连接在连接至电缆-侧USB-B连接器62的4-引脚的ID线路与接地线路之间。电阻器70的电阻值通常是高阻抗（几百kΩ），并且因此，ID线路与接地线路在高频时是开放的，并且ID线路并不会影响天线特性。应注意的是，在连接至ID线路之外的各个线路的FB64至67通过的情况下，通过诸如连接电容的电容器建立连接，并且在这种情况下，高频电流流至每个端子，而这会引起天线特性受损。
接下来，基于表1、表2以及图9（A）和图9（B），将描述参考图7至图8所描述的耳机天线的频率-增益特性。表1和图9（A）示出图7示出的耳机在TV广播的VHF波段中表现出的频率-增益特性。在190MHz至220MHz的VHF波段中，如表1和图9（A）所示，在垂直偏振中表现出-10dB以上的增益特性，在水平偏振中表现出16dB以上的特性。
表1
Figure BDA0000385712280000131
Figure BDA0000385712280000132
在470MHz至870MHz的VHF波段中，如表2和图9（B）所示，在垂直偏振和水平偏振中都表现出-12dB以上的增益特性。这些结果示出了图8中示出的耳机天线60足够作为TV广播的VHF波段和UHF波段的天线。这些结果也意味着耳机天线60可适用于作为用于计划使用VHF波段广播的多媒体广播的天线。
表2
Figure BDA0000385712280000141
<6.用于获得GHz波段的通过特性的USB输入/输出装置的基板结构>
图10（A）至图10（C）是示出通过根据本公开的输入/输出装置获得GHz波段的通过特性的基板结构的示图。图10（A）是整个基板的透视图，以及图10（B）和图10（C）是示出跨接电介质和USB输入/输出装置设置的两个平行接地面（接地层）之间的物理关系的示图。基板是在其上实施同轴屏蔽线（同轴电缆）17和图1中示出的电缆-侧USB-B连接器15的μUSB插头基板。
如图10（A）所示，电介质83被设置在上侧接地面81和下侧接地面82之间。接地面81和接地面82通过通孔77连接并保持在导电位上。上侧接地面81被分成接地面81a和接地面82b，以及在它们之间设置连接至USB的ID端子（4-引脚）的电极84。
在相应的接地面81a、接地面81b、接地面82上设置连接至USB端子的1-引脚至5-引脚的电极。图10（B）示出了在顶面（上侧）的接地面81上设置的电极，以及图10（C）示出了在底面（下侧）的接地面82上设置的电极的位置。图10（B）和10（C）是从上述中所观看的透视图。
如图10（B）所示，USB连接器的2-引脚（D-端子）电极72、4-引脚（ID端子）电极74以及屏蔽端子76与顶面的接地面81a、接地面81b设置在同一个平面内。并且，如图10（C）所示，1-引脚（电源端子）电极71、3-引脚（D+端子）电极73以及5-引脚（GND端子）电极75与底面的接地面82设置在相同的平面内。屏蔽端子76直接地连接至接地面81a，并且5-引脚（GND端子）电极75直接地连接至接地面82。通过通孔77电气连接顶面的接地面81a、接地面81b与底面的接地面82。
观察图10（B）中示出的上侧接地面81的平面结构与图10（C）中示出的下侧接地面82的平面结构示出了两个结构与透视图的由实线指示的电极所示以及由虚线指示的电极的位置关系。即，顶面的2-引脚电极72被设置在底面的1-引脚电极71与3-引脚电极73之间。此外，顶面的4-引脚电极74被设置在底面的3-引脚电极73与5-引脚电极75之间。此外，连接至壳体的顶面的屏蔽电极76被设置在底面的5-引脚电极75的位置的外侧。
USB连接器的安装方法可与传统的方法相同，但是在本实施方式中设计同轴线路的安装方法。即，本实施方式中的安装方法采用去除同轴线路的覆盖层并且将基板插入在核心线部分与接地部分之间然后焊接的方法。根据这种方法，在带状线位于信号线路与底部的接地之间时产生电磁场，并且因此高频的通过特性可保持在良好的状态中。
图11示出了通过采用图10中示出的用于μUSB插头基板的基板结构而制作的USB-SMA转换电缆的一个样本的测量结果。在这个实验中，通过将半刚性电缆连接至μUSB连接器之间的ID端子（4-引脚）并考虑GHz波段的传输特性来检查通过特性。图11是上述实验的结果。半刚性电缆意味着不能自由地弯曲以传输高频波的电缆，即，“轻微刚性”电缆并通常由那些涉及高频波的使用。
图3和图11的比较示出了在图3中获得的有效特性仅达到950MHz，采用上述基板结构的结果是频率特性可延伸至图11中验证的1.8GHz。即，如图11所示，在1.8GHz时最大传输损耗是1.5dB以下，其示出了在1.8GHz以上使用USB-SMA转换电缆不会引起任何问题。
在前述中，USB输入/输出装置已被描述为本公开的实施方式。然而，本公开不限于USB输入/输出装置并还可应用于使用USB除外的MHL（移动高清连接）的输入/输出装置。
这里将讨论上述USB连接器的ID端子的特性。当快速升级时，USB连接器会被修改并扩充。因此，作为实际的问题，大多数情况未定义实际的标准。在使用ID端子的USB-On-The-Go（USB-OTG）的标准中，主机（侧）设备的ID端子经由10Ω以下的电阻基本上连接至GND，并且外围侧（外围设备）的设备的ID端子是开放的或经由100KΩ以上的电阻连接至接地端。在实际操作中，每个公司都有公司用于操作（诸如根据电阻值使用每个设备）的具体说明书。
当单独连接连接目标设备时，连接是1对1（1：1），但是多个设备可经由主机设备或者USB网络集线器进行连接，使得设备通过切换主机设备或者USB网络集线器连接。在这种情况下，多对一、一对多以及多对多的连接变得可能，并且其切换是通过主机设备或诸如此类控制的。
这些连接对象设备包括诸如PC的所谓的主机设备（信息处理设备）和诸如各种移动设备的所谓外围设备（信息终端设备）以及USB充电器等以提供电力。连接目标设备还包括经由主机设备或者用于扩充设备连接的网络集线器连接至其他接口标准的各种设备。
在任何情况下，USB连接器的ID端子在除了由于连接目标装置的切换而导致的时间变化（变化点、变化时间）之外的时间表现出允许区分连接目标设备的稳定电位（固定电压）。仅需要获得由于电位变化（移动）用以区分的分辨率，并且因此，即使电位轻微改变，ID端子的操作是有阻抗的（这里，信息区分）的端子。ID端子的电位只在连接目标设备切换时改变，其导致较少的变化点或变化频率。
ID端子还是这样的端子，即通过了解连接目标设备的类型，切换信息终端设备的内部操作的端子，其中信息终端设备包括具有ID端子的输入/输出装置（或者输入/输出连接器）。因此，可将ID端子说成是提供称为所谓的操作模式切换信号的信息信号的端子。
图12是示出了比较μUSB端子和MHL端子的功能的示图。如图12所示，MHL是假定USB连接器的组合使用的标准并可直接地使用USB连接器以及在对应于USB连接器的ID端子的引脚中具有控制信号（CBUS）端子。
在MHL中，CBUS端子被用作实心线的控制信号。即，CBUS被用于在各种音频/视觉设备的用户使用环境中设置并控制输出装置侧（源）和接收装置侧（接收）。例如，CBUS被普通的DVI（数字视觉接口）连接中的DDC（显示数据声道）功能所替代。CBUS还用作实现源和接收之间的控制功能的MHL边带声道（MSC）。
因此，CBUS端子是用于可被称为操作模式切换信号的信息信号的端子。即，在MHL标准的接口标准中，只通过改变包括使用用于USB连接器的相同端子的输入/输出装置（或者输入/输出连接器）的信息终端装置的内部操作，可使信息终端装置支持MHL标准。
除了本文中公开的实施方式（USB输入/输出装置和MHL输入/输出装置）之外，在不背离权利要求中所描述的本公开的精神和范围的前提下，根据本公开的输入/输出装置自然包括各种应用示例及修改。
此外，本技术也可以被配置如下。
（1）输入/输出装置，
其中，在设置在信息终端设备中的输入/输出连接器的信息端子中，用于切换所述信息终端设备的内部操作的信息端子中的至少一个信息端子还用作天线输入端子。
（2）根据（1）的输入/输出装置，
其中，在所述至少一个信息端子被进一步用作另一个信息端子时，其他信息端子是频率低于从所述天线输入端子输入的接收信号的频率的信息端子。
（3）根据（1）的输入/输出装置，
其中，所述至少一个信息端子是根据输入信息信号的电位来区分其信息内容的信息端子。
（4）根据（1）至（3）的任何一项的输入/输出装置，
其中，所述至少一个信息端子是用于区分连接目标设备、区分是否与所述连接目标设备连接、或者在操作切换过程中选择信息的所述信息端子。
（5）根据（1）至（4）的任何一项的输入/输出装置，
其中，所述至少一个信息终端是用于区分连接目标设备的ID端子。
（6）根据（1）至（5）的任何一项的输入/输出装置，
其中，输入至所述天线输入端子的天线信号是FM波段、VHF波段以及UHF波段中之一的或者多个这些波段的广播电波信号。
（7）根据（6）的输入/输出装置，
其中，允许所述波段中的频率通过的电容器连接至所述至少一个信息端子所连接至的线路。
（8）根据（7）的输入/输出装置，
其中，对所述波段中的频率具有高阻抗的高频截止元件与所述电容器并联连接至所述至少一个信息端子所连接至的所述线路。
（9）根据（6）至（8）的任何一项的输入/输出装置，
其中，用于传输差分信号的线路所连接至的端子设置在所述输入/输出连接器中，并且对所述波段中的频率具有高阻抗的共模扼流圈元件连接至所述差分信号所输入至的端子。
（10）根据（1）至（9）的任何一项的输入/输出装置，
其中，所述输入/输出连接器的接地线路连接至所述信息终端设备的屏蔽壳。
（11）根据（1）至（10）的任何一项的输入/输出装置，
其中，连接同轴电缆的第一连接部设置在所述输入/输出连接器内，其中所述同轴电缆具有用于接收FM波段、VHF波段以及UHF波段中之一或者多个这些波段的广播电波信号的天线的功能。
（12）根据（11）所述的输入/输出装置，
其中，接收所述广播电波信号的所述天线或者同轴连接器连接至所述同轴电缆的另一端。
（13）根据（11）或者（12）所述的输入/输出装置，
其中，连接输入/输出电缆的第二连接部进一步设置在所述输入/输出连接器内。
（14）根据（13）的输入/输出装置，
其中，所述第一连接部与所述第二连接部在固定有所述输入/输出连接器的基板上是分离的。
（15）根据（13）或者（14）所述的输入/输出装置，
其中，所述第一连接部与所述第二连接部被连接为共用所述输入/输出连接器的多个端子。
（16）根据（1）至（15）的输入/输出装置，
其中，被输入至所述至少一个信息端子的天线信号被进一步扩展至GPS或者移动电话所使用的频带。
（17）根据（16）的输入/输出装置，
其中，GPS或者移动电话所使用的所述频带是GHz波段，并且为了允许在GHz波段中的信号通过，所述输入/输出连接器的基板连接彼此平行设置的两个基板的接地端子，并且平行设置的上基板与下基板上布置的所述输入/输出连接器的每个引脚所连接至的端子被布置为从顶面看时不重叠。
（18）根据（1）至（17）任何一项的输入/输出装置，
其中，信息终端设备是移动信息终端设备。
符号说明
17、51、61 同轴屏蔽线（同轴电缆）
10         装置-侧USB连接器
15、53、62 同轴线侧USB连接器
11、13、27、30、29、32、64、65、66、67  铁氧体磁环（FB）
12、28、31     共模扼流圈
14、71a至71d   电容器
16、70         电阻器
18             SMA连接器
20             金属屏蔽
40             眼孔图样
41、42         差分信号
43             模板
55、56         耳机线
54             耳机插孔
57、58、68、69 耳机
63             麦克风
71            电源接线端子（1-引脚）
72            D+接线端子（2-引脚）
73            D-接线端子（3-引脚）
74            ID连接端子（4-引脚）
75            接地端子（5-引脚）
76            屏蔽端子
77            通孔
81、82        接地面
83            电介质

Claims (18)

1.一种输入/输出设备，
其中，在设置在信息终端设备中的输入/输出连接器的信息端子中，用于切换所述信息终端设备的内部操作的信息端子中的至少一个信息端子还用作天线输入端子。
2.根据权利要求1所述的输入/输出设备，
其中，在所述至少一个信息端子被进一步用作另一个信息端子时，其他信息端子是频率低于从所述天线输入端子输入的接收信号的频率的信息端子。
3.根据权利要求1所述的输入/输出设备，
其中，所述至少一个信息端子是根据输入信息信号的电位来区分其信息内容的信息端子。
4.根据权利要求1所述的输入/输出设备，
其中，所述至少一个信息端子是用于区分连接目标设备、区分是否与所述连接目标设备连接、或者在操作切换过程中选择信息的所述信息端子。
5.根据权利要求1所述的输入/输出设备，
其中，所述至少一个信息端子是用于区分连接目标设备的ID端子。
6.根据权利要求1所述的输入/输出设备，
其中，输入至所述天线输入端子的天线信号是FM波段、VHF波段以及UHF波段中之一的或者多个这些波段的广播电波信号。
7.根据权利要求6所述的输入/输出设备，
其中，允许所述波段中的频率通过的电容器连接至所述至少一个信息端子所连接至的线路。
8.根据权利要求7所述的输入/输出设备，
其中，对所述波段中的频率具有高阻抗的高频截止元件与所述电容器并联连接至所述至少一个信息端子所连接至的所述线路。
9.根据权利要求6所述的输入/输出设备，
其中，用于传输差分信号的线路所连接至的端子设置在所述输入/输出连接器中，并且对所述波段中的频率具有高阻抗的共模扼流圈元件连接至所述差分信号所输入至的端子。
10.根据权利要求1所述的输入/输出设备，
其中，所述输入/输出连接器的接地线路连接至所述信息终端设备的屏蔽壳。
11.根据权利要求1所述的输入/输出设备，
其中，连接同轴电缆的第一连接部设置在所述输入/输出连接器内，其中所述同轴电缆具有用于接收FM波段、VHF波段以及UHF波段中之一或者多个这些波段的广播电波信号的天线的功能。
12.根据权利要求11所述的输入/输出设备，
其中，接收所述广播电波信号的所述天线或者同轴连接器连接至所述同轴电缆的另一端。
13.根据权利要求11所述的输入/输出设备，
其中，连接输入/输出电缆的第二连接部进一步设置在所述输入/输出连接器内。
14.根据权利要求13所述的输入/输出设备，
其中，所述第一连接部与所述第二连接部在固定有所述输入/输出连接器的基板上是分离的。
15.根据权利要求13所述的输入/输出设备，
其中，所述第一连接部与所述第二连接部被连接为共用所述输入/输出连接器的多个端子。
16.根据权利要求1所述的输入/输出设备，
其中，被输入至所述至少一个信息端子的天线信号被进一步扩展至GPS或者移动电话所使用的频带。
17.根据权利要求16所述的输入/输出设备，
其中，GPS或者移动电话所使用的所述频带是GHz波段，并且为了允许在GHz波段中的信号通过，所述输入/输出连接器的基板连接彼此平行设置的两个基板的接地端子，并且平行设置的上基板与下基板上布置的所述输入/输出连接器的每个引脚所连接至的端子被布置为从顶面看时不重叠。
18.根据权利要求1所述的输入/输出设备，
其中，所述信息终端设备是移动信息终端设备。
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