紧凑型电子设备中天线与风扇控制间的电子屏蔽的制作方法

1.本公开总体上涉及一种无线网络设备。更具体地，本公开涉及一种用于将诸如无线接入点之类的紧凑型电子设备的天线进行电屏蔽以免受紧凑型电子设备的用于风扇的电导体所引起的干扰的系统和方法。


背景技术：

2.诸如wi
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fi网络(即基于ieee 802.11标准的无线局域网(wlan))的无线网络已经十分普遍。人们在其家中、工作中以及在诸如学校、咖啡厅甚至公园的公共场所中使用它们。无线网络通过消除接线并允许移动而提供了极大的便利。消费者通过无线网络来运行的应用程序正在不断地扩展。如今，人们使用无线网络，特别是wi
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fi来承载各种媒体，包括视频流量、音频流量、电话呼叫、视频会议、在线游戏以及安全摄像头视频。传统数据服务通常同时使用，诸如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程序。实际上，wi
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fi已经成为家中或其他位置中的用户设备与互联网之间的主要连接。绝大多数已连接的设备都使用wi
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fi来进行主要的网络连接。这样，wi
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fi接入设备(即wi
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fi接入点(ap))以分布式方式来部署在一位置(家、办公室等)中。
3.消费类电子设计等的趋势是以小型且紧凑的方式在美学上上令人满意的硬件形状规格。例如，分布式wi
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fi系统包括分布在诸如住宅的位置周围的多个wi
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fi ap。然而，在房屋周围放置多个ap会给ap的小型化、美观化(例如，独特的工业设计)带来额外的压力。由于各种部件(诸如电导体和天线)的紧密邻近，具有吸引人的紧凑型工业设计的这种小型ap或其他电子设备在信号干扰方面引起了显著问题。


技术实现要素：

4.在一个实施例中，一种用于无线通信的紧凑型电子设备包括主印刷电路板、一个或更多个天线、至少一个导体以及壳体。该一个或更多个天线配置为用于无线通信。该至少一个导体配置为向风扇提供控制信号和电力中的至少之一。壳体相对于主印刷电路板来安装风扇。壳体包括形成腔体的壁。壁将导体封装在腔体中。
5.紧凑型电子设备还可以包括风扇印刷电路板。风扇印刷电路板的一部分可以配置为在风扇的一径向范围的外部延伸，并且导体和风扇印刷电路板之间的连接可以被封装在腔体中。
6.风扇印刷电路板还可以包括电连接到该风扇印刷电路板接地层的金属镀层。金属镀层可以围绕风扇印刷电路板连接器而形成连续的环。该连续的环可以接触壁的配合表面，以将一个或更多个天线与导体和风扇印刷电路板连接器屏蔽。金属镀层可以是耐腐蚀的高连通性可延展材料。金属镀层也可以是定位在风扇印刷电路板与壳体之间的导电垫圈。
7.主印刷电路板可以包括接地迹线，该接地迹线在导体与主印刷电路板的连接处围绕导体而形成连续的环。接地迹线可以接触壳体的底部，以将一个或更多个天线与导体和
风扇印刷电路板连接器屏蔽。
8.壁可以电连接至风扇印刷电路板上的接地并且电连接至主印刷电路板上的接地。壁可以包括金属材料。
9.风扇印刷电路板中的风扇连接迹线可以通过风扇印刷电路板背部处的接地层来屏蔽，并且在风扇印刷电路板中的风扇连接迹线和在主印刷电路板中的风扇连接迹线均分别定位在风扇印刷电路板内的接地层之间和主印刷电路板内的接地层之间。
10.壳体可以包括散热器，并且腔体可以邻接该散热器的散热片。壁可以围绕导体而形成连续的环。
11.导体包括固定到主印刷电路板的主印刷电路板连接器，并且导体配置为与风扇印刷电路板连接器相配合，并且风扇印刷电路板连接器与导体之间的接口可以包括一个或更多个插针，该插针与一个或更多个插口相配合，形成电连接。
12.导体可以包括封装在腔体内的一个或更多个接线。腔体的尺寸可以被设定为容纳紧凑型电子设备的组件所需的一个或更多个接线中的松弛部分。接线可以经由连接器连接到主印刷电路板，并且该连接器可以被包围在腔体中并被壁围绕。
13.紧凑型电子设备还可以包括风扇支架，该风扇支架相对于壳体将风扇保持在适当位置。风扇支架可以覆盖风扇印刷电路板的背部，以屏蔽风扇印刷电路板中的风扇连接迹线和屏蔽腔体。连接器由主印刷电路板上的接地的连续的环围绕，该接地与壳体接触。
附图说明
14.在本文中参考各种附图来示出和描述本公开，其中相同的附图标记适用于表示相同的系统组件/方法步骤，并且其中：
15.图1是紧凑型电子设备的透视图；
16.图2是紧凑型电子设备的内部组件的内在部件的透视图；
17.图3是图2的内部组件的分解视图的透视图；
18.图4是图1
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3的风扇模块和风扇支架的底部透视图；
19.图5是图2
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3的内部组件的局部透视横截面图；
20.图6是图2
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3的内部组件的透视横截面图；
21.图7是示出了天线效率与频率关系的曲线图；
22.图8是示出了天线接收灵敏度与频率关系的曲线图；
23.图9是冷却组件的局部分解透视图；以及
24.图10是配置为无线接入点的紧凑型电子设备的功能部件的框图。
具体实施方式
25.在各个实施例中，本公开涉及一种用于无线通信的诸如接入点的紧凑型电子设备的系统和方法。紧凑型电子设备可以利用一个或更多个导体来变得紧凑，导体电连接印刷电路板(pcb)，与设备的一个或更多个天线相邻。一个或更多个导体可以在pcb之间传递控制信号和电力。一个或更多个导体被封装在由安装壳体中的壁形成的腔体中，该安装壳体配置为安装电子设备的部件，诸如用于冷却设备的风扇。
26.如以下将更详细描述的，壁可以连接到每个pcb的接地，以此方式通过防止或减少
由导体的电场和电流引起的任何电干扰来将天线与一个或更多个导体屏蔽。壁和pcb可以配置为在一个或更多个导体周围形成法拉第笼以实现这种屏蔽。通过将天线与一个或更多个导体屏蔽，可以提高天线的效率和接收灵敏度。
27.图1是紧凑型电子设备10的透视图。参考图1，紧凑型电子设备10可以包括在基部13上的顶盖12。顶盖12可以诸如通过卡扣(即使材料界面交叠)等来固定到基部13。
28.基部13可以包括底部部分14和从该底部部分14突出的电插头15。基部13还可以包括一个或更多个端口16，诸如rj
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45端口、usb端口、usb type
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c端口等，这些端口使得数据能够例如经由接线(诸如以太网线缆、usb线缆和usb type
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c线缆)来连接到紧凑型电子设备10。基部13还可以包括用于冷却模块21的进气和/或排气的各种开口(参见图3)。这些开口可以包括位于基部13的一侧上的通风口18、位于底部部分14上的通风口19以及诸如在顶盖12与基部13之间和在端口16处的各种气隙。
29.电插头15可以提供两种功能，即，电连接到相应的电插座以及在插入到电插座中时机械支撑紧凑型电子设备10的重量。底部部分14可以设置为与具有电插座(未示出)的相应结构(例如壁)相邻。对应地，通风口19可以从背部14凹进，以在通风口19和壁之间留出足够的用于空气流动的间隙。
30.底座13可以包括多个侧面并且可以具有六边形设计，即具有6个侧面。当然，可以考虑其他实施例。
31.图2是紧凑型电子设备10的内部组件20的内在部件的透视图。图3是图2的内部组件20的分解视图的透视图。图4是图2
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3的风扇模块30和风扇支架22的底部透视图。图5是图2
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3的内部组件20的局部透视横截面图。
32.参考图2
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5，紧凑型电子设备10可以包括内部组件20的部件，该内部组件的部件可以被保持在由基部13和顶盖12形成的腔体内。内部组件20可以包括处理组件60和冷却组件21。
33.处理组件60可以包括主印刷电路板(pcb)62。处理组件60还可以包括安装在主pcb 62上或者以其他方式连接至主pcb 62的一个或更多个处理器、一个或更多个天线64等(诸如下面关于图10所述的部件)。
34.天线64可以是用于诸如蓝牙和wi
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fi之类的无线频带的可调谐天线系统的一部分。天线64可以在单频带和双频带之间调谐，以支持2.4ghz操作、5ghz操作以及并发双频2.4ghz/5ghz操作。调谐可以是动态的和电子的，而无需对天线64进行物理改变。
35.冷却组件21可以诸如通过紧固安装到主pcb 62并且配置为冷却处理组件60的一个或更多个部件。冷却组件21可以包括风扇模块30、风扇支架22以及风扇安装壳体40。
36.风扇模块30可以包括风扇pcb 31、风扇35和风扇pcb连接器32。风扇pcb 31可以配置为从主pcb 62接收用于风扇35的控制信号和电力。风扇pcb31可以包括部分33，该部分配置为延伸超过风扇35的径向外部边界。
37.风扇pcb连接器32可以接合到该部分33，并且经由导体27促进主pcb62与风扇pcb 31之间的电连接。风扇pcb连接器32可以与导体27相配合，诸如通过包括一个或更多个插脚/插针38以及用于容纳该一个或更多个插脚的一个或更多个插口26的接口。导体27的相对端可以电连接至主pcb 62。在图3中可以看出，导体27可以是安装在主pcb 62上并与风扇pcb连接器32相配合的主pcb连接器。导体27可以连接到主pcb 62与天线64中的至少之一邻
近，诸如与天线64距离足够近以在天线64的操作中引起电干扰，或者定位在主pcb 62的与天线64相同的一侧上。
38.风扇连接迹线(诸如用于控制信号和电力供应的迹线)可以沿着风扇pcb31从风扇pcb连接器32延伸到风扇35的连接点。风扇连接迹线可以掩埋在风扇pcb 31内在风扇pcb 31的接地层之间，并且还可以通过风扇支架22和风扇安装壳体40的金属部分来屏蔽。
39.参考图4，风扇pcb 31可以包括定位在部分33上的金属镀层34，该金属镀层围绕风扇pcb连接器32。金属镀层34可以是接地迹线，该接地迹线围绕风扇pcb连接器32而形成连续的环并且可以与风扇pcb 31的接地层(诸如风扇pcb 31底部处的接地层)相接触。
40.风扇支架22可以包括支架主体23、从该支架主体23向外突出的盖部分24以及在支架主体23中配置为允许空气流过支架主体23的开口25。风扇支架22配置为利用介于其间的风扇模块30来组装到风扇安装壳体40，并且可以配置为支撑并覆盖风扇模块30。风扇支架22还可以配置为利用盖部分24来完全地覆盖风扇pcb 31的背部，该盖部分的尺寸设定为完全覆盖风扇pcb 31的部分33。盖部分24可以由金属形成，并且可以用作在风扇pcb 31背部处的接地层的屏蔽，以及用作在风扇pcb 31中的风扇连接迹线的屏蔽。
41.风扇安装壳体40可以包括散热器41和腔体壁46。散热器41可以包括散热片44和散热器壁43。散热器壁43可以在风扇安装壳体40中限定风扇腔体42的至少一部分，以用于容纳风扇35。
42.腔体壁46可以形成连接器腔体47，该连接器腔体延伸穿过风扇安装壳体40。连接器腔体47定位在风扇pcb 31的部分33下方，并配置为形成围绕风扇pcb连接器32和导体27的连续的环，该导体从风扇pcb 31延伸到主pcb62。腔体壁46可以限定配合表面48，该配合表面配置为与金属镀层34接触并配合，并且可以配置为产生风扇pcb连接器32和导体27的电密封。配合表面48可以围绕连接器腔体47而形成连续的环。腔体壁46可以由金属材料形成，并且可以是散热器41的一部分或与散热器41分离。腔体壁46可以定位成与散热器41的散热片44相邻。
43.类似于金属镀层34，主pcb 62可以包括接地迹线66，该接地迹线在与风扇安装壳体40接触时，匹配于连接器腔体47的轮廓，与腔体壁46对齐或者以其他方式围绕腔体，该接地迹线可以配置为封装并产生风扇pcb连接器32和导体27的电密封。金属镀层34和接地迹线66可以是耐腐蚀的高连通性可延展材料，诸如金镀层。金属镀层34和接地迹线66也可以是定位在风扇安装壳体40和各个pcb之间的导电垫圈。金属镀层34和接地迹线66可以定位成与各个pcb接地层的暴露于各个pcb外表面的部分进行电连接。
44.图6是图2
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3的内部组件20的透视横截面图。接地层、金属镀层34、接地迹线66和风扇安装壳体40(包括腔体壁46)的组合可以形成法拉第笼，并且可以将天线64与流过导体27(诸如图6中所示的连接器28)和风扇pcb连接器32(诸如图6中所示的插针38)的电流以及由导体和风扇pcb连接器产生的电场屏蔽和隔离。
45.参考图6，电流/控制信号2可以从主pcb 62流过导体27和风扇pcb连接器32，到达风扇pcb 31，并沿着风扇pcb 31流到风扇35。沿着pcb的流动的电流/控制信号2可以通过pcb的接地层屏蔽。如图6所示，由电流/控制信号2在导体27和风扇pcb连接器32上传播而导致的电场4可以通过接地层、金属镀层34、接地迹线66和包括腔体壁46的风扇安装壳体40的组合来屏蔽。这样，可以减少或防止电场4对天线64的电场6的干扰。
46.图7是示出了在如本文所述屏蔽了电流/控制信号2的情况下操作天线64时的效率与频率的曲线图(标记为1)，作为对比示出了在没有屏蔽电流/控制信号2的情况下操作天线64时的效率与频率的曲线图(标记为3)。在图7中可以看出，由于导体27和风扇pcb连接器32可以潜在地用作吸收来自天线64的辐射功率的寄生体，所以在如本文所述屏蔽电流/控制信号2时天线64的效率1得以恢复并且没有如在不屏蔽电流/控制信号2时效率3那样降低。
47.图8是示出了在如本文所述屏蔽了电流/控制信号2的情况下操作天线64时的接收灵敏度与频率的曲线图(标记为5)，作为对比示出了在没有屏蔽电流/控制信号2的情况下操作天线64时的接收灵敏度与频率的曲线图(标记为7)。在图8中可以看出，由于电流/控制信号2、导体27、连接器28、风扇pcb连接器32和插针38可以潜在地用作吸收来自天线64或它们本身的辐射功率的寄生体，或它们的互调将功率注入天线64并使天线64降低灵敏度，所以在如本文所述屏蔽电流/控制信号2时天线64的接收灵敏度5得以恢复并且没有如在不屏蔽电流/控制信号2时接收灵敏度7那样降低。
48.图9是冷却组件21的局部分解透视图。在图9中可以看出，导体27可以包括在主pcb 62与风扇pcb 31之间(诸如从风扇pcb连接器32和主pcb连接器)延伸的接线29。连接器腔体47的尺寸可以设定为容纳用于组装内部组件20所需的任何松弛部分。
49.图10是配置为无线接入点的紧凑型电子设备10的处理模块60的功能部件的框图。接入点包括如本文所述的物理形状规格100，其可以包含处理器102、多个无线电104、本地接口106、数据存储108、网络接口110、电源112、天线114和冷却部116。本领域技术人员应该理解，图10以简化的方式描绘了接入点，并且实际的实施例可以包括其他部件以及适当配置的处理逻辑，以支持本文描述的特征或本文未详细描述的已知或常规的操作特征。
50.在一个实施例中，形状规格100是紧凑的物理实施方式，其中接入点直接插入电插座，并由连接到电插座的电插头来进行物理支撑。这种紧凑的物理实施方式对于在整个住宅中分布的大量接入点而言是理想的。处理器102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市售的可用处理器、中央处理器(cpu)、几个处理器之间的辅助处理器、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器件。当接入点在运行时，处理器102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，并且总体上按照软件指令来控制接入点的操作。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来优化的移动优化处理器。
51.无线电104实现无线通信。无线电104可以根据ieee 802.11标准来进行操作。无线电104包括地址、控制和/或数据连接，以使得能够经由天线114在wi
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fi系统上进行适当的通信。接入点可以包括多个无线电，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，接入点支持同时操作2.4ghz和5ghz的2x2 mimo 802.11b/g/n/ac无线电的双频带操作，其中2.4ghz的工作带宽为20/40mhz，5ghz的工作带宽为20/40/80mhz。例如，接入点可以支持ieee 802.11ac1200千兆wi
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fi(180+867mbps)。天线114可以包括上述天线64中的一个或更多个。
52.本地接口106配置为用于与接入点进行本地通信，并且可以是有线连接或无线连接(诸如蓝牙等)。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，诸如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可以结合电子的、磁性的、光学的和/或其他类型的存储介质。
53.网络接口110提供到接入点的有线连接。例如，网络接口110可以包括一个或更多个端口16。网络接口110可以用于使接入点能够与调制解调器/路由器进行通信。网络接口110也可以用于提供到wi
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fi客户端设备的本地连接。例如，设备中到接入点的接线可以向不支持wi
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fi的设备提供网络接入。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。
54.处理器102和数据存储108可以包括软件和/或固件，其基本上控制了接入点的操作、数据收集和测量控制、数据管理、存储器管理以及经由云端与服务器之间的通信和控制接口。处理器102和数据存储108可以配置为实施本文描述的各种处理、算法、方法、技术等。例如，处理器102可以经由电导体36来通信地耦接到风扇pcb 32。
55.冷却部116可以包括以上详细描述的冷却模块21。
56.应当理解，本文描述的一些实施例可以包括或使用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)：诸如网络处理器(np)或网络处理单元(npu)的定制处理器、图形处理单元(gpu)等；现场可编程门阵列(fpga)；以及伴随由唯一的存储程序指令(包括软件和固件)的类似物，该唯一的存储程序指令用于控制其器件结合某些非处理器电路来实施本文描述的方法和/或系统的一些、大部分或全部功能。替代地，一些或全部功能可以通过没有存储程序指令的状态机来实施，或者在一个或更多个专用集成电路(asic)中实施，其中每个功能或特定功能的一些组合被实施为定制逻辑或电路系统。当然，可以使用前述方法的组合。对于本文描述的一些实施例，硬件中以及可选地具有软件、固件及其组合的对应设备可以被称为“电路系统，其配置为”、“逻辑，其配置为”等执行如本文对于各个实施例所描述的针对数字和/或模拟信号的一组操作、步骤、方法、过程、算法、功能、技术等。
57.此外，一些实施例可以包括非暂时性计算机可读存储介质，在其上存储的指令，以对计算机、服务器、装置、设备、处理器、电路等进行编程，以执行本文所描述和所要求保护的功能。这种非暂时性计算机可读介质的示例包括但不限于硬盘、光存储设备、磁存储设备、只读存储器(rom)、可编程rom(prom)、可擦除prom(eprom)、电可擦除prom(eeprom)、闪存等。当存储在非暂时性计算机可读介质中时，软件可以包括可由处理器或设备(例如，任何类型的可编程电路系统或逻辑)来执行的指令，这些指令响应于这种执行使处理器或设备实施如本文对于各个实施例所述的一组操作、步骤、方法、过程、算法、功能、技术等。
58.在本文中，尽管已经参考优选的实施例及其具体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/或实现相似的结果。所有这样的等同实施例和示例都在本公开的精神和范围内，由此考虑并且旨在将其通过所附权利要求书来覆盖。