CN112262507B - 紧凑、直接插入并且高性能的Wi-Fi接入点 - Google Patents

Abstract

无线接入点包括物理形态，该物理形态包括分别邻近底部的多个侧面，其中该物理形态容纳多个组件，包括：i)具有一个或更多个Wi‑Fi无线电设备和蓝牙无线电设备的至少一个印刷电路板(PCB)，以及ii)电源；和电插头，所述电插头连接到电源并从底部延伸，以插入电插座中进行供电并物理支撑与电插头相邻的无线接入点。

Description

紧凑、直接插入并且高性能的Wi-Fi接入点

相关申请的交叉引用

本发明要求于2018年6月5日提交的美国临时专利申请第62/680,706号、标题为“紧凑、直接插入并且高性能的Wi-Fi接入点”的优先权，其内容通过引用合并于此。

此外，本发明是2018年6月5日提交的美国专利申请第No.16/000,224号、标题为“紧凑型电子设备的冷却”的部分继续申请，其内容通过引用合并于此。

技术领域

本发明总体上涉及无线网络接入点(AP)。更具体地，本发明涉及用于紧凑、直接插入并且高性能的Wi-Fi接入点(AP)的系统和方法。

背景技术

Wi-Fi网络(即，基于IEEE 802.11标准的无线局域网(WLAN))已经无处不在。人们在他们的家里、工作场所，以及在学校、咖啡厅甚至公园等公共场所使用它们。Wi-Fi通过消除线并实现移动性而提供了极大的便利。消费者通过Wi-Fi运行的应用正在不断扩大。如今，人们使用Wi-Fi承载各种种类的媒体，包括视频流量、音频流量、电话、视频会议、在线游戏和安全摄像机视频。通常常规的数据服务还同时被使用，例如Web浏览、文件上传/下载、磁盘驱动器备份以及任何数量的移动设备应用。实际上，在家中和其他位置中，Wi-Fi已成为使用者的设备与Internet之间的主要连接。绝大多数已连接的设备使用Wi-Fi进行主要网络连接。这样，Wi-Fi接入设备(即Wi-Fi接入点(AP))分布式地部署在一位置(家庭、办公室等)中。

消费类电子产品设计等方面的趋势是以美观和小巧的方式来满足美学上的硬件形态。例如，分布式Wi-Fi系统包括分布在诸如住宅的位置周围的多个Wi-Fi AP。尽管，在房屋周围放置许多AP会对将AP制造得小巧、美观，并且不带有对于消费者而言可见并且讨厌的通气孔(例如，独特的工业设计)来说带来额外的压力。如此具有吸引人的、紧凑型工业设计的小巧的AP在冷却、气流、天线等方面提出了重大问题。

发明内容

本文所述的Wi-Fi接入点是紧凑的并且直接插入电插座。因此，Wi-Fi接入点在减小了尺寸、功耗、散热和成本的同时提高了性能，同时在制造中提供了简便性和可靠性，并通过了与安全和电磁辐射有关的认证。

在一个实施例中，无线接入点包括物理形态，该物理形态包括分别邻近底部的多个侧面，其中，该物理形态容纳多个组件，包括：i)具有一个或更多个Wi-Fi无线电设备的至少一个印刷电路板(PCB)和蓝牙无线电设备，以及ii)电源；和电插头，所述电插头连接到电源并从底部延伸，以插入电插座中进行供电并物理支撑与电插头相邻的无线接入点。

一个或更多个Wi-Fi无线电设备和蓝牙无线电设备能够连接到共存电路，该共存电路被配置为响应于蓝牙传输而阻止Wi-Fi传输。共存电路能够包括来自连接到蓝牙无线电设备的蓝牙芯片的输入以及连接到所述一个或更多个Wi-Fi无线电设备的Wi-Fi芯片的输出。

所述至少一个PCB能够在所述多个组件中的一个组件上方的屏蔽罩中具有鼠孔，其中信号迹线连接到所述组件并且穿过鼠孔，信号迹线通过鼠孔使该信号迹线宽度变窄。无线接入点能够进一步包括容纳孔上方的遮篷，以产生一定量的电容。

所述至少一个PCB能够具有形成在所述至少一个PCB的各个层中的多个堆叠的盲孔，以使一个或更多个用作热管和垂直屏蔽。所述至少一个PCB能够具有多个层，并且其中，中间层能够包括围绕噪声或敏感信号迹线的笼。

无线接入点能够进一步包括具有顶部和底部的塑料载体，该塑料载体容纳所述多个组件中的高压组件；并且金属散热器连接到塑料载体。顶部和底部能够经由对准销和一个或更多个柱连接。顶部和底部能够经由顶部和底部中的一个中的销连接，顶部和底部中的一个中的销连接到顶部和底部中的另一个中的销。

所述至少一个PCB能够包括两个PCB，两个PCB之间具有连接器，并且在连接器周围的所述两个PCB中的一个或更多个上具有用于与中间分散器接触的图案。至少一个PCB能够包括射频(RF)板和电源板，其中，RF板被包围在顶部散热器和中间分散器之间，并且其中，电源板被包围在底部散热器和中间分散器之间。

物理形态能够包括在整个周长周围接地的密封罩。电插头能够包括直接焊接到所述至少一个PCB之一的金属插脚。无线接入点还能够包括在所述多个组件中的一些或全部上的屏蔽罩，其中该屏蔽罩能够包括多个孔眼；和在屏蔽罩上方的导热垫，并该导热垫压过所述多个孔眼以直接接触所述多个组件中的一些或全部。

无线接入点能够进一步包括屏蔽罩，该屏蔽罩能够位于所述多个组件中的一些或全部上方并且具有低于至少一个组件的高度。屏蔽罩能够具有开口，所述至少一个组件延伸穿过该开口。屏蔽罩能够在所述至少一个组件上方具有焊接盖。底部能够包括凸起区域，以在插入插座中时使物理形态稳定抵靠壁。

附图说明

本发明在这里参考各种附图示出和描述，其中，相同的附图标记合适地用于表示相同的系统组件/方法的步骤，并且其中：

图1是无线接入点的立体图；

图2是从侧面看的无线接入点的剖视图；

图3是从上方看的无线接入点的另一剖视图；

图4是去除了顶盖的无线接入点的立体图；

图5是用于无线接入点的散热器和风扇模块的立体图；

图6是顶盖内部的立体图；

图7是示出了顶盖与基座之间连接的无线接入点的剖视图；

图8是在无线接入点中的印刷电路板(PCB)和用于气流的相关间隙的仰视图；

图9是示出了部分用于气流的RJ-45端口的无线接入点的立体图；

图10是示出了完整气流的无线接入点的剖视图；

图11是示出了完整气流的无线接入点的不同剖视图；

图12是无线接入点的功能组件的框图；

图13是Wi-Fi/蓝牙外部共存电路的电路图；

图14是具有较高阻抗的窄宽度鼠孔的视图，该较高阻抗用于消除附近的接地屏蔽罩壁的附加电容；

图15是用于散热和屏蔽的盲孔的视图；

图16和图17是作为绝缘接地平面的盲孔的视图；

图18是用于将高压电路与周围的金属散热器分离的塑料载体和接入点的视图；

图19是接入点和对准销的视图；

图20是接入点和“销内销(pin within pin)”连接的视图；

图21是在将要接触中间分散器的PCB的图案和连接器的视图；

图22示出了接入点的分解图的视图，其展示出各种散热器和中间分散器如何封装两个PCB；

图23是接入点中的螺钉布置方面的视图；

图24是在接入点中使用插头作为锚点布置的视图；

图25示出了接入点内部的屏蔽罩的顶部上的孔眼的视图；

图26示出了在屏蔽件内通过的孔眼露出的两个组件并且该组件在接入点被覆盖有焊接盖的视图；以及

图27和图28是直接插入壁的接入点的物理形态的后部的视图。

具体实施方式

在各种实施例中，本发明涉及用于紧凑、直接插入和高性能的Wi-Fi接入点(AP)的系统和方法。本文所述的Wi-Fi接入点是紧凑的并且直接插入电插座。因此，Wi-Fi接入点在减小了尺寸、功耗、散热和成本的同时提高了性能，在制造中提供了简便性和可靠性，并通过了与安全和电磁辐射有关的认证。本文所述的Wi-Fi接入点设置为小的、美观的形态。因此，Wi-Fi接入点的电气和机械操作需要各种方面来支持。

无线接入点

图1-11是用于说明目的无线接入点10的物理形态100的各种视图。无线接入点10具有紧凑的形态，该形态被配置为直接插入电插座。因此，形态的尺寸受到限制，以确保无线接入点10不会阻碍其他电插座，从而通过电插座和插头能够支撑无线接入点10的重量。

图1是无线接入点10的立体图。图2是从侧面看的无线接入点10的剖视图。图3是从上方看的无线接入点10的另一剖视图。图4是去除了顶盖12的无线接入点10的立体图。图5是用于无线接入点10的散热器14和风扇模块的立体图。图6是顶盖12内部的立体图。图7是示出了顶盖12和基座18之间连接的无线接入点10的剖视图。图8是在无线接入点10中的印刷电路板(PCB)20和用于气流的相关间隙的仰视图。图9是示出了部分用于气流的RJ-45端口22(线缆连接器端口)的无线接入点10的立体图。图是10示出了完整气流的无线接入点10的剖视图。图11示出了完整气流的无线接入点10的不同剖视图。

在图1中，无线接入点10包括在基座18上方的顶盖12和从基座18的底部26突出的电插头24。基座18包括例如经由以太网线缆实现数据连接到无线接入点10的RJ-45端口22。基座18能够包括其他类型的有线端口，出于说明目的，这些端口被省略。基座18还能够包括用于进气和/或排气的各种开口，包括：位于基座18的一侧上的通风口30，位于底部26上的通风口32，位于顶盖12与基座18之间的盖子处的气隙34，以及RJ-45端口中的气隙36。

值得注意的是，当无线接入点10插入电插座时，所有开口(通风口30、通风口32、气隙34和气隙36)都被隐藏了。通过隐藏，人在看无线接入点10时将不容易观察到开口。此外，具有用于进气的多个开口(通风口30、侧面42–50上的气隙34，以及气隙36)允许使更新鲜、更冷的空气进入各个通风口附近的组件。

电插头24提供两种功能，即，在插入电插座的同时电连接到相应的电插座并且机械地支撑无线接入点10的重量。因此，底部26将被布置为邻近于具有电插座(未示出)的相应结构(例如，壁)。因此，通风口32从背部26凹陷，以在通风口和壁之间实现足够用于气流的间隙。

基座18能够包括多个侧面40、42、44、46、48、50。这在图1中以逻辑图示出。在一个实施例中，基部18能够具有六边形设计，即6个侧面。当然，能够预期其他实施例。无线接入点10使用不同的侧面来进气。图1示出了无线接入点10中的空气流动，其中以实线表示进气(冷空气或室温空气)，以虚线表示排气(暖空气)。

在一个实施例中，侧面40上的通风口30和气隙34用于热空气排出，而通风口32、其它侧面42、44、46、48、50上的气隙34，以及气隙36用于冷空气进入。即，气隙34被配置成基于侧面40-50在进气和排气之间进行分段。本文描述了无线接入点10内的气流的其他细节。

顶盖12能够卡合在基座18上并且能够包括顶盖12和基座18之间的气隙34。气隙34围绕在每个侧面40-50上并且呈现出装饰性或结构性，即，不像通风口，并且被隐藏。顶盖12具有将进气和排气分开的结构元件，并且该结构元件是双壁的以提高隔离性，并提供更大的阻力以防止空气从一侧泄漏到另一侧，并在进气(冷空气)和排气(热空气)之间提供热隔离区域。侧面40和侧面42、50之间的气隙34中能够存在分隔，以将进气与排气分开。

在图2中，以剖视图示出了无线接入点10，以示出内部组件。顶盖12能够例如通过舌槽卡合的形式与基座18卡合。在内部，无线接入点10包括PCB 20、RJ45端口54、电源56、风扇模块58和风扇鳍片模块60。PCB 20能够包括产生热量的各种电子组件，例如Wi-Fi芯片组。RJ45端口54包括用于RJ45端口22的连接，其中包括用于线缆连接器的开口。电源56向所有组件提供电源，并连接到电插头24。

再者，在一个实施例中，无线接入点10是Wi-Fi接入点。有利地，实施例包括直接插入到电插座中的、与内部风扇和内部电源组合的Wi-Fi接入点。

在图3中，无线接入点10以剖视图示出，以示出用于布置在PCB 20上的LED 64的发光二极管(LED)光导62。存在物理上支撑风扇模块58的散热器14。散热器14设置在PCB 20上方。风扇模块58和散热器14的内部有一个空腔，以允许LED 64发光而不会产生干扰。风扇模块58包括不干扰LED 64的风扇叶片68。LED上方的光导或光管将光从LED引导到盖子中的孔眼中，以使光可见。另外，光管通常是透明塑料的管状件，其也将外壳中的孔眼密封，防止冷却空气从孔眼中逃逸。

在图4中，用于说明而将顶盖12移除。同样，实线箭头示出通过气隙34的进气，而虚线箭头示出通过气隙34的排气。风扇模块58配置为将用于进气的空气吸入中间外壳与顶盖12之间的间隙70中，并且经由风扇鳍片模块60吹出排气。从风扇模块58循环的冷空气穿过风扇鳍片模块60并排出排气。

在图5中，散热器14示出了分开的风扇模块58和风扇鳍片模块60。散热器14也是热分散器，图5包括三个装配件/组件-散热器14、风扇模块58和风扇鳍片模块60。散热器14位于PCB 20上方，并包括允许空气进入PCB 20的开口72以及用于支撑风扇模块58的壁74。通过使壁74作为风扇护罩的一部分与散热器14成一体(在同一步骤中模制)，节省成本。

风扇模块58包括由风扇电动机76驱动的风扇叶片62、用于气流的开口70和用于控制风扇模块58的风扇PCB 78。风扇模块58能够例如经由螺钉物理地附接到散热器14。风扇PCB 78能够在出厂时针对风扇速度进行调节，以使所有设备10具有相同的声音和冷却性能(从制造商处购买的风扇即使在相同电压下运行也具有不同的速度)。风扇PCB 78还能够包括温度监视器，用以监视设备10的温度并且能够将该数据周期性地提供给控制器以进行调节。此外，能够基于监视的温度来调节风扇模块58的风扇速度以使寿命最大、噪声最小，功率降低等。例如，设备10能够插入住宅中，例如插入卧室、客厅等。重要的是，风扇模块58不会引起太多的环境噪声。为此，调节能够是设置速度，以避免噪声超过某个阈值。

风扇鳍片模块60包括定向鳍片，所述定向鳍片用于将来自风扇模块58的排气引导到排气口之外，即侧面40上的气隙34和通风口30。风扇鳍片模块60能够物理地附接到散热器14，例如直接焊接。注意，风扇鳍片模块60能够是散热器14的一部分，但是被向下焊接以提供与散热器14的优异的热接触。能够通过使鳍片与风扇模块分开构造并附接、优选地通过焊接以提供最佳的热传导来降低整个组件的成本。散热片被设计成使排气的方向对准通风口30和侧面40上的气隙34，特别地间隔开以优化气流和冷却。

注意，风扇模块58布置在无线访问点10的中间，使得运行时的噪音最小，并且远离进气口(通风口32、侧面42–50中的气隙34，以及气隙36)和排气口(通风口30和侧面40中的气隙34)两者。该配置确保气流通过无线接入点10。

在图6中，示出了顶盖12的内侧。同样，实线箭头示出通过气隙34的进气，而虚线箭头示出通过气隙34的排气。具体地，图6示出了顶盖12中的分隔进气和排气的结构元件。顶盖12包括双壁构造的分隔壁80、82，以改善进气和排气之间的隔离。分隔壁80将侧面40上的排气与侧面42-50上的进气分开。这样确保冷进气不会与热排气混合，以实现最大的冷却效率。

在图7中，剖视图示出了连接至基座18的顶盖12，为了说明目的，省略了其他组件。图7示出了顶盖12和基座18之间的连接以及气隙34的形成。顶盖12在每一侧面上包括一个或更多个延伸部84，该一个或更多个延伸部能够卡合到基座18中的相应槽。气隙34是由于顶盖12未密封至基座18而形成的，即，顶盖12与基座18之间的物理连接是通过延伸部84的。

在图8中，PCB 20从底部示出，即，在图8中在逻辑上散热器14位于PCB 20上方。PCB20包括开口86(并且在散热器14中具有对应的开口)。开口86实现来自下方的气流通过PCB20。

在图9中，示出了RJ-45端口22中的气隙36。具体地，将气隙36形成为实现气流流出RJ-45端口22。

在图10和图11中，剖视图示出了从通风口30通过无线接入点10的“Z”气流。气流用实线90示出。空气从通风口30(通风口)流到底部26上，从PCB 20带走一些热量并且流出开口86与从气隙34进入的冷空气相遇并通过风扇模块58循环。

注意，气隙34还能够用作具有开口的缝隙天线。空气能够流过缝隙天线以及散热器中的缝隙。空气通过散热器边缘中的间隙逐层引导。空气引导之一是气隙34。空气流动遵循图10和图11所示的“Z”形。该配置最终引导空气通过设计的最热部分。

图12是无线接入点10的功能组件的框图，其被配置为无线接入点。接入点包括如本文所述的物理形态100，其包含处理器102、多个无线电设备104、本地接口106、数据存储108、网络接口110和电源112。本领域普通技术人员应当理解，图12用过于简化的方式描绘了接入点，而实际实施例可以包括附加组件和适当配置的处理逻辑，以支持本文所述的特征或已知的或常规的运行特征，这些在本文中没有进行详细描述。

在一个实施例中，物理形态100是紧凑的物理实施方式，其中，接入点直接插入电插座中并且由连接到电插座的电插头进行物理地支撑。这种紧凑的物理实施方式对于在整个住宅中分布大量的接入点是理想的。处理器102能够是用于执行软件指令的硬件设备。处理器102可以是任何定制的或商用的处理器、中央处理器(CPU)、多个处理器中的辅助处理器、基于半导体的微处理器(以微芯片或芯片组的形式)，或者通常是用于执行软件指令的任何设备。当接入点在运行中时，处理器102被配置为执行存储在存储器或数据存储108内的软件，以与存储器或数据存储108之间来回传送数据，并总体上根据软件指令来进行接入点的控制运行。在一个实施例中，处理器102可以包括诸如针对功耗和移动应用进行了优化的移动优化处理器。

无线电设备104能够实现无线通信。无线电设备104能够根据IEEE 802.11标准进行操作。无线电装置104包括地址、控制和/或数据连接，以实现在Wi-Fi系统上的适当通信。接入点能够包括多个无线电设备以支持不同的链路，即回程链路和客户端链路。在一个实施例中，接入点支持双频带的运行，同时运行2.4GHz和5GHz 2x2 MIMO 802.11b/g/n/ac无线电设备，其中2.4GHz的工作带宽为20/40MHz，5GHz的工作带宽为20/40/80MHz。例如，接入点能够支持IEEE 802.11AC1200千兆Wi-Fi(300+867Mbps)。

本地接口106被配置用于与接入点的本地通信，并且能够是有线连接或诸如蓝牙等的无线连接。数据存储108用于存储数据。数据存储108可以包括任何易失性存储元件(例如，随机存取存储器(RAM，例如DRAM、SRAM、SDRAM等))，非易失性存储元件(例如，ROM、硬盘驱动器、磁带、CDROM等)及其组合。此外，数据存储108可以结合电子、磁性、光学和/或其他类型的存储介质。

网络接口110提供与接入点的有线连接。例如，网络接口110能够包括RJ-45端口22。网络接口110可以用于使接入点能够与调制解调器/路由器通信。而且，网络接口110能够用于提供与Wi-Fi客户端设备的本地连接。例如，将设备连线到接入点能够为不支持Wi-Fi的设备提供网络访问。网络接口110可以包括例如以太网卡或适配器(例如，10BaseT、快速以太网、千兆以太网、10GbE)。网络接口110可以包括地址、控制和/或数据连接，以实现网络上的适当通信。

处理器102和数据存储108能够包括软件和/或固件，该软件和/或固件实质上控制接入点的运行、数据收集和测量控制、数据管理、存储器管理以及经由云与服务器的通信和控制接口。处理器102和数据存储108可以被配置为实现本文描述的各种过程、算法、方法、技术等。例如，处理器102能够通信地耦合到风扇PCB 78。

将理解的是，本文描述的一些实施例可以包括一个或更多个通用或专用处理器(“一个或更多个处理器”)，诸如微处理器；中央处理器(CPU)；数字信号处理器(DSP)：定制处理器，例如网络处理器(NP)或网络处理单元(NPU)、图形处理单元(GPU)等；现场可编程门阵列(FPGA)；等等与唯一的存储程序指令(包括软件和固件)一起以用于控制该唯一的存储程序指令来与某些非处理器电路结合，从而实现本文描述的方法和/或系统的某些、大部分或全部功能。替代地，一些或全部功能可以由没有存储程序指令的状态机来实现，或者实现为一个或更多个专用集成电路(ASIC)来实现，其中，每个功能或某些功能的某些组合被实现为定制逻辑或电路。当然，可以使用前述方法的组合。对于本文所述的一些实施例，硬件形式的相应设备以及可选地具有软件、固件的相应设备及其组合称为“配置或适配的电路”，“配置或适配的逻辑”等对数字和/或模拟信号执行如本文针对各种实施例所描述的的一组运行、步骤、方法、过程、算法、功能、技术等。

此外，一些实施例可以包括其上存储有用于对计算机、服务器、电器、设备、处理器、电路等进行编程的计算机可读代码的非暂时性计算机可读存储介质，其中的每一个可以包括处理器以执行本文所描述和保护的功能。这种计算机可读存储介质的示例包括但不限于硬盘、光存储设备、磁存储设备、ROM(只读存储器)、PROM(可编程只读存储器)、EPROM(可擦可编程只读存储器)、EEPROM(电可擦可编程只读存储器)、闪存等。当存储在非暂时性计算机可读介质中时，软件能够包括可由处理器或设备(例如，任何类型的可编程电路或逻辑)执行的指令，响应于这种执行，使处理器或设备执行如本文针对各种实施例所描述的一组运行、步骤、方法、过程、算法、功能、技术等。

接入点中的电气

Wi-Fi/蓝牙共存

Wi-Fi接入点10包括用于无线数据连接的Wi-Fi功能(例如，经由无线电设备104)和蓝牙功能(例如，经由本地接口106)。Wi-Fi用于局域网(LAN)连接，即Wi-Fi功能用于网络连接。蓝牙用于个人局域网(PAN)，并且蓝牙功能能够用于连接到物联网(IoT)设备，以及用于Wi-Fi网络的初始启动和故障排除。为了达到这些目的，很重要的是Wi-Fi和蓝牙必须同时运行。但是，Wi-Fi和蓝牙运行在相同的2.4GHz频率范围内，可能很容易相互干扰。因为在此应用中，蓝牙仅偶尔使用，所以它的优先级高于Wi-Fi。而且，对被压缩的数据包，Wi-Fi协议比蓝牙更具弹性。

而且，能够利用现成的芯片组来设计Wi-Fi接入点10。一些芯片组同时提供蓝牙和Wi-Fi功能，并在内部考虑到共存。其他芯片组具有特定的共存接口，该共存接口具有多个信号。这使得Wi-Fi和蓝牙芯片(电路)支持类似的接口相互通信并协调运行。

然而，出于功率、成本或尺寸的原因，可能期望在Wi-Fi接入点10中使用不提供Wi-Fi/蓝牙共存接口的芯片。在这种情况下，有必要在芯片外部建立共存机构。图13是Wi-Fi/蓝牙外部共存电路300的电路图。图13的电路图演示了能够提供这种共存的外部电路。外部电路的一个方面是“NAND”门，其确保每当蓝牙发送或接收时，都会强制关闭Wi-Fi功率放大器。这样防止Wi-Fi的传输、破坏蓝牙的接收或传输。尽管这可能会压制Wi-Fi数据包传输，但当这些传输未收到确认时，Wi-Fi系统将自动重新传输数据包，从而最终使数据包成功。也就是说，Wi-Fi比蓝牙更具弹性，因此给予蓝牙优先级，因为它的运行频率较低，并且丢失的Wi-Fi数据包传输都将被重新发送。

Wi-Fi/蓝牙外部共存电路300的特性如下。首先，整个逻辑在Wi-Fi芯片和蓝牙芯片的外部实现。Wi-Fi/蓝牙外部共存电路300连接到Wi-Fi芯片和蓝牙芯片两者以用于输入和用于输出。Wi-Fi/蓝牙外部共存电路300不需要在蓝牙芯片或Wi-Fi芯片上所需的特定接口。传输的门控不是通过关闭发射功率放大器来完成的，而是通过控制使其偏置启动或控制可能的电源。Wi-Fi/蓝牙外部共存电路300的输入基于来自蓝牙芯片的信号，该信号能够指示蓝牙芯片发送或接收。这包括为功率放大器和低噪声放大器启动用于控制天线开关或活动指示器的信号。

Wi-Fi/蓝牙外部共存电路300还能够把某些芯片组提供的蓝牙和/或Wi-Fi优先级指示的因素包括进去。例如，如果在给定的时刻蓝牙不是优先级，而Wi-Fi是优先级，那么即使蓝牙处于活动状态，该逻辑也能够允许Wi-Fi进行传输。

屏蔽罩之间运行射频(RF)线

图14是具有较高阻抗的窄宽度鼠孔400的视图，该较高阻抗用于消除附近的接地屏蔽罩壁402的附加电容。物理形态100是非常紧凑的。因此，期望使用屏蔽“罩”以防止接入点10中的电路404受到不期望的信号/噪声辐射，并防止电路404的不同部分彼此干扰。由于布局问题和需要隔离电路404的不同部分，因此希望构造多个屏蔽罩，并在PCB 20中的传输迹线406上在屏蔽罩之间运行RF信号。为了使迹线406进出罩，需要在罩的侧壁中形成开口，通常称为“鼠孔”400，信号线穿过该鼠孔延伸。需要权衡。如果将鼠孔400做大，则罩不再提供对不希望信号的良好衰减，并且它将允许不同的屏蔽区域之间的耦合。然而，如果鼠孔400非常小，则迹线406的阻抗将随着其穿过罩中的小鼠孔开口而变化。在接入点10中，采用了使鼠孔400变小的技术，但是进行了补偿，使得信号迹线406的阻抗在其穿过罩壁402时保持恒定。

使用的第一种技术是在迹线406穿过鼠孔400时使其宽度t变窄。更窄的迹线406具有更高的电感，并且这能够消除附近的接地屏蔽罩壁402产生的附加电容。第二种技术是通过经由紧邻鼠孔400的通孔将信号迹线406从一层过渡到另一层。通孔是电感应的，并且类似于变窄的迹线406能够消除迹线406通过鼠孔400的附近屏蔽罩壁402的附加电容。最后，在某些情况下，通过鼠孔的过渡实际上会产生过大的电感，第三种技术需要附加电容。如图14所示，能够通过具有从屏蔽罩延伸的“遮篷”408来提供该附加电容。能够调节遮篷408的长度、宽度和高度，以提供消除例如通过信号迹线406的通孔的过渡所需的附加电容，该信号迹线可能正好在屏蔽罩的边缘处具有过量的电感。

屏蔽罩开口的特性以及在屏蔽罩之间延伸的信号传输线为：

迹线穿过屏蔽罩中的“鼠孔”开口时，其线宽可能会发生变化；

迹线可以通过通孔过渡，该通孔靠近通过鼠孔进入或离开罩的信号；以及

罩的开口可能带有“遮篷”，以帮助产生适量的电容。

使用盲孔作为热管或屏蔽

图15是PCB 20中用于散热和屏蔽的盲孔500的视图。图16和图17是作为隔离接地平面502的盲孔500的视图。接入点10由复杂的PCB 20构成，类似于蜂窝电话的结构中使用的类型。该PCB 20具有大量的层504(例如10)，并且具有非常精细的印刷几何形状。注意，仅出于说明目的，图15、图16和图17中的PCB 20被示出为具有七层。它是“每层IC”(所有层504能够彼此接触)类型的PCB。为此，PCB技术包括所谓的“盲孔”500。这些通孔504能够在PCB500内的各个层504之间穿过。他们不需要一直穿过PCB 20。常规的，通孔通路506是机械钻孔，并一直穿过PCB 20。因此，它们相对较大，必须彼此隔开合理的距离。盲孔500是化学钻孔，小得多，并且可以彼此非常紧密地放置。可以将盲孔500彼此堆叠以形成跨越多个层504或一直穿过PCB 20的连接。能够将这种堆叠的盲孔500彼此非常紧密地放置。

将堆叠的盲孔500彼此非常紧密地放置的能力使得能够将通孔500创新地用于散热和屏蔽。板上的电子组件产生热量，即例如集成电路(IC)的热源510。用于将热量从热源510抽走的理想解决方案是一直穿过PCB 20的固态金属块，并且该固态金属块是组件底部的大小。不幸的是，没有常规的PCB工艺能提供这种能力。然而，近似的是能够通过以盲孔500最小间距用大量所述盲孔填充组件的封装。因为盲孔能够被如此紧密地间隔开，所以这种非常密集的布置产生了显着的金属横截面，从而提供了最小的耐热性以将热量从PCB 20上的有源热源510中抽走。图5是用于散热和屏蔽的盲孔500的视图。

盲孔500的另一创新用途是用于在敏感信号迹线512或组件周围提供隔离。使用盲孔500能够很好地隔离在PCB 20的内层504上延伸的信号迹线512。迹线512能够通过PCB 20的其他层504上的固态金属片(即，隔离接地平面502)在上方和下方隔离，并且能够通过一排盲孔500沿固态金属片侧面隔离。使用盲孔500的优点是允许通孔500的间距非常近，从而形成近乎坚固的金属壁以隔离迹线512。此外，形成隔离的通孔500不需要像通孔通路506那样占用其他层504(包括PCB的顶部和底部)上的空间。图6和图7是作为隔离接地平面的盲孔500的视图。

使用盲孔500的关键创新是：

堆叠盲孔以形成用于散热的热管，这是因为没有足够的空间容纳任何通孔；以及

堆叠盲孔作为穿过板的垂直屏蔽-比通孔通路更高密度的屏蔽。

AC至DC电源中主要和次要之间的隔离

图18是用于将高压电路与周围的金属散热器分离的塑料载体和接入点的视图。图19是接入点和对准销的视图。图20是接入点和“销内销”连接的示意图。

接入点10的独特之处在于，它在物理形态100的设备内部具有AC到DC电源(而不是单独的电源适配器)，并且它非常小，并且与组件紧密封装在一起。这些特征的组合使得很难在高压(110V或220V)电路与其余电路(～3V)之间提供所需的隔离。安全标准需要隔离才能满足，其中考虑了可能会出错的各种情况。这包括在AC线路上产生数千伏特电压的雷击，以及金属和表面材料的长期爬电，这些可能会在小间隙上造成短路。

图18是用于将高压电路与周围的金属散热器分离的塑料载体600和接入点10的视图。接入点10具有多种技术，使其能够满足要求，同时保持物理上的体积小且制造成本低廉。首先，塑料载体600用于将高压电路与周围的金属散热器分开。具体地，PCB 20包括两个部件602、604，其中部件602是连接到电源56和电插头24的主要的高压部件，而部件604是连接到RJ45端口54的次要部件。

塑料载体600是放置在接入点10中的高压组件周围的屏蔽/外壳。为了最大程度地冷却，金属散热器606围绕设备的整个外部，以完全围绕塑料载体600。PCB 20能够包括用于在部件602、604之间分离的通道610。塑料载体600包括顶部件612和与其连接的壁部件614。壁部件614的一部分插入到通道610中。第二塑料载体620连接至散热器606。塑料载体620包括分隔壁620，该分隔壁也从作为壁部件614的部分的相反一侧插入到通道610中。

图19是接入点10和对准销630的视图。保持隔离要求使用全部位于PCB 20的高压区域之外的螺钉将载体600、620和散热器606彼此固定。定位和支撑塑料外壳具有挑战性。在接入点10中，由塑料制成的位于载体620上的创新的对准销630穿过PCB 20，并进入围绕PCB 20的高压侧放置的载体600中的孔眼中。因为该销630是绝缘的，所以设计继续满足隔离要求。载体620还包括对准柱632和支撑柱634。柱632、634将连接、附接并且支撑载体600。

穿过塑料屏蔽的任何穿透都将成为潜在的爬电路径。接入点10使用创新的销630，该销定位并支撑用于载体600的塑料外壳，但是仍然确保较长的爬电路径。这是使用“销内销”连接来完成的，其中，一个销640插入销630的内部。图20是接入点10和“销内销”连接的视图。该视图显示了最终的爬电路径，表明该方法如何对于保持塑料屏蔽的高电压侧和低电压侧之间的隔离有效。

最后，隔离塑料载体600的表面能够成为有用的表面，在该表面上能够放置重要的元件。最好的方法是将金属以所需的形状溅射到塑料外壳的外表面上。这样的金属化图案能够被成形为充当天线，或者该金属溅射能够用作电磁干扰(EMI)屏蔽。

接入点10中用于隔离高压电源的关键创新包括：

金属均围绕白色塑料载体，但载体附接螺钉均在高温区域之外；

绝缘的对准销穿过电路板，并进入PCB热侧周围的塑料外壳中的孔眼中；

销内销爬电对准系统，以防止穿透爬电屏蔽；以及

将天线或屏蔽溅射到爬电屏蔽的外部。

力学

与大多数消费类Wi-Fi设备不同，为保持尺寸较小，接入点10由堆叠的两个PCB构成。信号通过板对板连接器700从一个板移动到另一板。一个主要的挑战是隔离该连接器700，使其不辐射噪声，并且不拾取噪声。这通过用金属完全包围连接器700来完成。在接入点10的情况下，一部分散热系统称为“中间分散器”(在2017年10月2日提交的共同转让的美国专利申请第15/722,035号中进行了描述，标题为“用于电子设备中的堆叠式电路板的中间分散器”，其内容通过引用并入本文)能够执行此任务。通过允许使用非屏蔽连接器700来节省成本，并使组装更容易。系统的构建是通过将中间分散器的升高的突出与两个PCB上的图案接触，从而在连接器周围形成连续的接地环。在接入点10的情况下，公差足够准确，以允许中间分散器和PCB之间的接触只是直接的压力接触。但是，如果需要更大的公差，则触点可以是更具延展性的物质，例如导电泡沫或弹簧。最后，为了获得更准确并且全面的接地，可以在中间分散器上形成一些小的延伸销，这些小的延伸销将插入PCB 20中的电镀孔。这将确保良好的接地连接，并将提供延伸到PCB 20中的附加屏蔽。

图21是连接器700和PCB 20上的图案702的视图，中间分散器将与该图案接触。该系统用于屏蔽板对板连接器的关键创新包括：

环绕连接器-能够形成非屏蔽连接器；

间分散器的升高的突出；

中间分散器上的平坦表面形成与PCB的接触以形成接地接触。

如果需要配合中更大的余量或顺从，则使用导电泡沫或弹簧；和

模制在中间分散器屏蔽中的销能够插入板中的接地孔中，从而形成重叠的接地结构。

两块PCB的金属散热器完全封装

图22示出了接入点10的分解图的视图，其示出了各种散热器和中间分散器是如何封装两个PCB。为了防止来自接入点10的不期望的发射，并且防止来自外部或板与板之间的不期望的噪声耦合，有利的是用金属完全包围每个PCB。接入点10中的创新在于完全通过散热系统来做到这一点。

所述系统包括一个底部散热器，该底部散热器覆盖设备的整个底部表面，并在设备的侧面向上延伸一半。第一个PCB放置在该结构内。下一层是中间分散器，该中间分散器在两块板之间提供隔离，形成实心板(仅由板对板连接器断开)，并沿设备的整个周边接触上下散热器。中间分散器上方是上部PCB。最后，顶部热分散器继续，覆盖顶部PCB的顶侧，并向下延伸至侧面，以便与中间分散器接触，从而与底部散热器接触。最后，任何需要额外散热的设备都能够在组件和组件上方或下方的散热器之间放置导热垫(橡胶导热层)。

这种布置具有许多优点，即，热量从两个PCB的两侧带走；几乎设备的整个表面区域(在塑料外壳下方)都被散热器和中间分散器覆盖或连接到散热器和中间分散器；并且结果是两个单独的法拉第笼，其中包含两个PCB中的每一个。

这种安排的新颖之处包括：

RF板封装在顶部和中间热分散器之间，电源板封装在底部和中间热分散器之间；

在周围接地-在整个周围连续接地，能够一直围绕进行完全密封；以及

散热垫用于散热。

分阶段进行组装

从图22的分解图中能够看出，接入点10是具有许多层的相当复杂的组件。可以通过将所有东西堆叠起来，然后在整个组件中拧紧螺钉来固定它，从而尝试进行组装。然而，这将需要更长的螺钉，这更昂贵，并且将更难以组装。取而代之的是，接入点10设计为混合了从一层到下一层的短螺钉和从上到下的更长的螺钉。短螺钉实现递增的组装，并在组装从一个组装步骤进行到下一组装步骤时保持组装稳定。较长的螺钉确保整个设备从上到下整体对准，并提供牢固的夹紧力，将设备紧密地固定在一起。另外，重要的是，螺钉必须在设备周围均匀间隔开，以使压力能够均匀分布，就像在锅炉的顶部一样。图23是接入点10中的螺钉布置的各方面的视图。

螺钉固定设备的关键方面是：

主要使用较短的螺丝(较便宜)；

在建立层时使用螺钉固定层；

混合使用较长的顶部至底部螺钉和较短的层至层的螺钉；以及

螺钉围绕设备均匀间隔开，以便能够在设计中的各个层上形成均匀的压力。

电源插头无需线即可直接焊接

接入点10在Wi-Fi设备中是独特的，因为它直接插入壁插座。这具有优雅和简便性，且消除了线，这对于消费者而言是美学所期望的。然而，将插头24锚定在小且内部非常拥挤的设备中是具有挑战性的。接入点10使用创新的系统来锚定和电连接电插头24。图24是使用电插头24作为锚点在接入点10中布置的视图。这种布置为插头24提供了强度和刚度，并且在组装期间不需要任何昂贵的自由手工焊接。在电插头24与PCB 20之间的连接中不需要线或额外的零件。

此插头设计的一些创新方面包括：

用于电插头24的片状金属插脚能够直接焊接到PCB的；

叶片通过仅在插头24所在的位置周围的z尺寸的厚度保持的非常紧，为部件进入留出了很多空间；以及

同样，插头24完全被塑料覆盖到PCB 20，这有助于通过电气安全要求。

在屏蔽罩顶部上的孔眼

接入点10中的一些屏蔽罩具有穿孔的顶部。期望屏蔽罩的顶部恰好在组件的表面上方。这种布置允许将导热垫放置在屏蔽与散热器或中间分散器之间。来自散热器的压力迫使导热垫进入孔眼800，从而允许导热垫接触屏蔽中孔眼800下方的组件。完成此操作后，导热垫会形成从芯片表面到中间分散器的连续热路径。图25示出了在接入点10内的屏蔽罩顶部上的孔眼800的视图。

新颖的方面包括：

导热垫压过孔眼并直接接触芯片；

较软的导热垫用于穿过孔眼；以及

选择的孔眼尺寸要足够大，以使导热垫能够穿过，但不要大于必需的尺寸，以使其保持坚固和良好的EMI屏蔽。

屏蔽罩低于组件

图26示出了在屏蔽件904中通过孔眼902露出的组件900和在接入点10中被焊接盖906覆盖的组件的视图。为了节省设备中的空间并为组件提供更好的屏蔽，期望使屏蔽罩的高度尽可能低。然而，在给定的屏蔽罩中的电路中可能存在一些相对较高的组件。一种创新的方法是使屏蔽罩能够低于这些高的组件的高度。为了安装高的组件，在屏蔽中开了孔，以允许高的组件穿过屏蔽本身。但是，这样的孔眼可能降低屏蔽罩提供的隔离，特别是如果组件和所需的孔眼较大时。能够通过在较高的组件上放一个小盖帽或焊接盖来改善这一点。

该技术的新颖元素包括：

罩的高度低于较高的组件。现有技术的屏蔽罩具有大的开口，导热垫可以通过大的开口接触部件。但是，它们的罩的高度还是没有低于组件。

能够使不会辐射的组件以及对噪声不敏感的组件不被遮盖；

高的组件将竖起并将辐射使得微型罩钉在顶部上。微型罩焊接盖的附加高度能够通过散热器或中间分散器表面的凹陷来容纳；以及

在某些情况下，焊接盖能够完全由散热器/分散器代替，其被模制以适应不同的高度，并有效地在较高的组件周围形成密封。散热器不必在组件的整个周围形成完全牢固地接触。非常接近的位置将允许足够的电容耦合，使得AC电流能够流动，从而在重要的频率上达到屏蔽的目的。

岛状物在设备背面处的插脚周围

图27和28是接入点10的物理形态100的后部的示意图，该后部直接插入壁。

接入点10能够是直接插入壁的相当大的设备。内部大量的散热使其相对较重。需要创新技术来使其插入时稳定，以防止其脱落。另外，它在后部26上具有通风口32，以实现冷却气流同时对消费者而言吸引力较少的通风口。通过在插头24周围具有“岛状物”950的材料来实现上述两个目标。该凸起部分在图27和图28中显示为下方的岛状物950，从而形成了用于气流的间隙，并提供了足够大的区域以稳定使物理形态100抵靠壁并防止其从插头中脱落。

通过使用鳍形形状而不是实心的岛状物，能够用更少的材料，并通过潜在的通风和气流将更多的区域暴露出来，以实现这些目标。图28是示出鳍片952的视图，在这种情况下，鳍片952扩展了图27中的岛状物950的区域，以产生更大的稳定性，同时牺牲了很少的可用于排气的区域。还示出了鳍片中的通道，以允许在由鳍片分开的区域之间有一定的横向气流。尽管显示的通道相对较窄，但通道可以较宽，鳍片本身可能更像是小突部，这些小突部的位置非常重要，但这些突部大部分后部开口以便通风和空气流通。

这种方法的新颖元素包括：

稳定抵靠壁的背面上的凸起区域有助于设备留在插座中；

然而，通过抬起来为空气通风口留出间隙，使空气流通；以及

不是固体的稳定装置。它可能类似于腿伸出来以实现更大的通风口区域。甚至它可以只是突出来进行稳定的圆点或点。

尽管这里已经参考优选实施例及其特定示例示出和描述了本公开，但是对于本领域的普通技术人员而言，显而易见的是，其他实施例和示例可以执行类似的功能和/或获得类似的结果。由此在本公开的精神和范围内想到所有这样的等同实施例和示例都，并且意在由所附权利要求书包括。

Claims (14)

1.一种无线接入点(10)，包括

物理形态(100)，所述物理形态包括分别邻近底部(26)的多个侧面(40、42、44、46、48、50)，其中，所述物理形态容纳多个组件，包括：i)具有一个或更多个Wi-Fi无线电设备和蓝牙无线电设备的至少一个印刷电路板PCB(20)，以及ii)电源(56)；和

电插头(24)，其连接到所述电源(56)，所述电插头的每个插脚包括第一部分、第二部分和从所述第二部分延伸的连接插脚，所述第一部分从所述底部(26)延伸以插入电插座中进行供电并物理支撑与所述电插头(24)相邻的无线接入点(10)，所述第二部分在物理形态的底部和PCB之间延伸并被底部的材料包围，所述连接插脚直接焊接到至少一个PCB。

2.根据权利要求1所述的无线接入点(10)，其中，所述一个或更多个Wi-Fi无线电设备和蓝牙无线电设备连接到包括所述一个或更多个Wi-Fi无线电设备和蓝牙无线电设备的一个或更多个芯片外部的共存电路(300)，该共存电路包括NAND门，所述NAND门被配置为响应于蓝牙传输而阻止Wi-Fi传输。

3.根据权利要求1或2所述的无线接入点(10)，其中，所述至少一个PCB(20)在所述多个组件中的一个组件上方的屏蔽罩中具有鼠孔(400)，其中，信号迹线(406)连接到所述组件并且穿过所述鼠孔(400)，所述信号迹线通过所述鼠孔(400)而使所述信号迹线(406)的宽度变窄。

4.根据权利要求1或2所述的无线接入点(10)，其中，所述至少一个PCB(20)具有形成在所述至少一个PCB(20)的各个层(504)中的多个堆叠的盲孔(500)，以使一个或更多个用作热管和垂直屏蔽。

5.根据权利要求1或2所述的无线接入点(10)，其中，所述至少一个PCB(20)具有多个层(504)，并且其中，中间层包括围绕噪声或敏感信号迹线(512)的笼。

6.根据权利要求1或2所述的无线接入点(10)，还包括：

具有顶部和底部的塑料载体(600)，所述塑料载体(600)容纳所述多个组件中的高压组件；和

连接到所述塑料载体(600)的金属散热器(606)。

7.根据权利要求1或2所述的无线接入点(10)，其中，所述至少一个PCB(20)包括两个PCB，所述两个PCB之间具有连接器(700)，并且在所述连接器周围的所述两个PCB中的一个或更多个上具有用于与中间热分散器接触的图案(702)。

8.根据权利要求1或2所述的无线接入点(10)，其中，所述至少一个PCB(20)包括射频RF板和电源板，其中，所述RF板被包围在顶部热分散器和中间热分散器之间，并且其中，所述电源板被包围在底部热分散器和所述中间热分散器之间，所述中间热分散器在除了板对板连接器的位置之外的RF板和电源板之间形成实心板。

9.根据权利要求1或2所述的无线接入点(10)，其中，所述物理形态(100)包括围绕所述无线接入点的整个周边连续接地的密封罩。

10.根据权利要求1或2所述的无线接入点(10)，还包括：

在所述多个组件中的一些或全部上方的屏蔽罩，其中，所述屏蔽罩包括多个孔眼(800)；和

在所述屏蔽罩上方的导热垫，并且所述导热垫压过所述多个孔眼以直接接触所述多个组件中的一些或全部。

11.根据权利要求1或2所述的无线接入点(10)，还包括：

屏蔽罩，所述屏蔽罩位于所述多个组件中的一些或全部上方并且具有低于至少一个组件的高度。

12.根据权利要求1或2所述的无线接入点(10)，其中，所述底部(26)包括凸起区域，以在插入插座中时使所述物理形态稳定抵靠壁。

13.根据权利要求1或2所述的无线接入点(10)，还包括：

多个通风口(32)，所述多个通风口围绕所述物理形态(100)设置，在所述无线接入点(10)插入所述电插座时从视野中隐藏。

14.根据权利要求1或2所述的无线接入点(10)，还包括：

在所述多个侧面(40、42、44、46、48、50)处设置或附接到基座(18)的顶部(12)，其中气隙(34)形成在所述顶部(12)和所述基座(18)之间，其中所述气隙(34)支撑用于冷却所述无线接入点(10)的气流。

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