一种移动终端的USB接口电路及具有该电路的移动终端的制作方法

本实用新型涉及移动终端领域，尤其涉及一种移动终端的USB接口电路及具有该电路的移动终端。

背景技术：

目前，智能手机、卫星电话、移动电台等移动终端设备常用于日常生活、工作中，方便人们远程联系。所述移动终端通过天线向外发射电磁波信号，也接收来自外部的电磁波信号，当所述移动终端发生信号传输时，所述天线上会有变化的电流或电场产生。为了满足人们多样化的数据传输方式，大部分移动终端都具备USB接口，通过有线连接方式与外部进行数据交互。随着移动终端的设计越来越小型化、集成化，所述USB接口的电路例如接地部分或金属外壳往往与天线距离非常近，跟天线的耦合程度非常大，这就会给天线带来一定的干扰和影响。

现有技术对于该问题的解决办法从两方面着手，一方面是对天线的设计进行改良，考虑天线从物理距离去尽可能的远离避让USB接口区域。缺点在于所述移动终端内空间狭小，天线走线面积本来就非常局限，如果天线从物理距离去避让，会使得天线走线面积变得更小，影响天线的性能。另一方面是对USB接口进行改进，例如USB接口的相关元件悬空不接地，或者USB接口元件确保接地良好。然而，即便USB接口元件悬空设计或者全部接地，USB接口元件的干扰影响还是存在，而且通常在中频波段会跟USB 耦合产生杂波谐振。

因此，需要一种新型的用于移动终端的USB接口电路，能够有效减少USB接口电路对天线的干扰和影响，提升天线的工作性能。

技术实现要素：

为了克服上述技术缺陷，本实用新型的目的在于提供一种移动终端的USB接口电路及具有该电路的移动终端，通过在USB接口电路的接地部分串接电感元件，有效滤出USB接口电路产生的杂波谐振，提升天线工作性能。

本申请的第一方面，公开了一种移动终端的USB接口电路，所述USB接口电路包括：USB接口元件，设于所述移动终端底部，延伸出至少两个固定引脚，所述固定引脚布设于所述USB接口元件的中轴线的两侧，任意两个或多个固定引脚短接后形成至少一个短接点；至少一个电感元件，每一所述电感元件的第一端与所述短接点一一对应连接；参考地，设于所述移动终端的主板或金属外壳上，与每一所述电感元件的第二端连接；所述电感元件的电感值为82nH至120nH。

在本申请第一方面的某些实施方式中，所述USB接口元件为Micro USB。

在本申请第一方面的某些实施方式中，所述USB接口元件还包括以下功能引脚：

电源引脚，为所述USB接口电路提供5V电源；

数据线负极引脚，连接所述移动终端内的数据线负极；

数据线正极引脚，连接所述移动终端内的数据线正极；

预留引脚，可预设为接地状态或不接地状态；

接地引脚，与所述参考地连接。

在本申请第一方面的某些实施方式中，所述USB接口元件的中轴线与所述移动终端的中轴线重合。

在本申请第一方面的某些实施方式中，所述固定引脚为四个，于所述中轴线的两侧各布设两个固定引脚，设于所述中轴线同一侧的固定引脚短接后形成一短接点；所述电感元件为两个，分别布设与所述中轴线两侧，分别于设于中轴线同侧的短接点连接。

在本申请第一方面的某些实施方式中，所述电感元件的电感值为100nH。

本申请的第二方面，公开了一种移动终端，所述移动终端包括上述的USB接口电路。

在本申请第二方面的某些实施方式中，所述移动终端包括：

主天线单元，设于所述移动终端底部，用于与蜂窝移动网络通信；

辅助天线单元，设于所述移动终端顶部，辅助所述主天线单元工作；

GPS天线单元，设于所述移动终端顶部，用于与GPS网络通信；

所述GPS天线单元与所述辅助天线单元分别位于所述移动终端的中轴线两侧。

在本申请第二方面的某些实施方式中，所述主天线单元包括一倒F型天线和一寄生天线；所述辅助天线单元为倒F型天线；所述GPS天线单元为倒F型天线。

在本申请第二方面的某些实施方式中，所述GPS天线单元替换为WiFi天线单元。

采用了上述技术方案后，与现有技术相比，具有以下有益效果：

1.减少USB接口电路产生的杂波谐振，减少对天线的干扰；

2.提升了天线效率。

附图说明

图1为符合本实用新型一优选实施例中移动终端的USB接口电路的结构框图；

图2为符合本实用新型一优选实施例中图1中USB接口元件的结构示意图；

图3为符合本实用新型一优选实施例中具有图1中USB接口电路的移动终端的结构框图；

图4为符合本实用新型一优选实施例中现有技术中移动终端的实验结果图；

图5为符合本实用新型一优选实施例中具有图1中USB接口电路的移动终端的实验结果图；

图6为符合本实用新型一优选实施例中关于图4和图5中实验对象的自由空间效率的实验结果图。

附图标记：

100-USB接口电路、101-USB接口元件、102-短接点、103-电感元件、104-参考地、 1011-固定引脚、1012-电源引脚、1013-数据线负极引脚、1014-数据线正极引脚、1015- 预留引脚、1016-接地引脚、200-移动终端、201-主天线单元、202-辅助天线单元、203-GPS 天线单元。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本申请的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点及功效。

在下述描述中，参考附图，附图描述了本申请的若干实施例。应当理解，还可使用其他实施例，并且可以在不背离本公开的精神和范围的情况下进行机械组成、结构、电气以及操作上的改变.下面的详细描述不应该被认为是限制性的，并且本申请的实施例的范围仅由公布的专利的权利要求书所限定.这里使用的术语仅是为了描述特定实施例，而并非旨在限制本申请。空间相关的术语，例如“上”、“下”、“左”、“右”、“下面”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等，可在文中使用以便于说明图中所示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。

虽然在一些实例中术语第一、第二等在本文中用来描述各种元件，但是这些元件不应当被这些术语限制。这些术语仅用来将一个元件与另一个元件进行区分。

再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示.应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加.此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合.因此，“A、B或 C”或者“A、B和/或C”意味着“以下任一个：A；B；C；A和B；A和C；B和C； A、B和C”.仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。

如本文所使用的，术语“如果”取决于上下文可以被解释为意味着“当…时”或者“一旦…则”或者“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或者“如果检测到[陈述的条件或事件]”取决于上下文可选地被解释为意味着“一旦确定，则”或者“响应于确定”或者“一旦检测到[陈述的条件或事件]”或者“响应于检测到[陈述的条件或事件]”。

参阅图1，为符合本实用新型一优选实施例中移动终端的USB接口电路的结构框图，所述USB接口电路100包括：

-USB接口元件101

USB，是英文Universal Serial Bus(通用串行总线)的缩写，是一个外部总线标准，用于规范电脑与外部设备的连接和通讯，是应用在信息技术领域的接口技术。USB接口支持设备的即插即用和热插拔功能。本实施例中，所述移动终端200通过所述USB接口元件101与相配套的USB连接器连接，最终与电脑或其他设备进行串行通讯。相应的 USB连接器可以是USB连接线、USB转接头等带有USB接口的连接设备。

所述USB接口元件101为与外部USB连接器连接的部件，具有符合通用标准的结构，例如标准USB-A型接口、标准USB-B型接口、Micro USB接口、Type-C USB接口、 Mini USB接口等，不同类型的USB接口具有不同的引脚数量，如4Pin、5Pin等。所述 USB接口元件101设于所述移动终端200底部，接口朝向所述移动终端200的底面，这样的布局已成为移动终端200的主流设计，所述USB接口元件101还可以作为所述移动终端200的充电接口。

所述USB接口元件101通过若干个固定引脚1011与所述移动终端200固定。所述固定引脚1011至少为两个，其位置没有标准要求，通常根据所述移动终端200的结构而相应设计，以便匹配，通常所述固定引脚1011布设于所述USB接口元件101的中轴线的两侧，以便均匀受力，起到较好的固定效果。所述固定引脚1011为金属材质，与所述 USB接口元件101为一体化成型，自所述USB接口元件101的主体向外延伸而成。所述固定引脚1011可焊接在所述移动终端200的主板上，或固定于所述移动终端200内相配合的结构体上。

-短接点102

任意两个或多个固定引脚1011短接后形成至少一个短接点102。所述短接点102是电气连接点，与每一短接点102连接的固定引脚1011均互相电气导通。所述固定引脚1011 通过电气导线、金属带或主板上的导电线路连接，每一固定引脚1011通过焊接方式与电气导线、金属带或主板上的导电线路连接，以确保电气连接良好。所述短接点102可以是焊点，根据所述移动终端200内部结构设于与固定引脚1011连接的电气导线、金属带或主板上的导电线路上任意位置，也可设于所述固定引脚1011上。

例如当所述USB接口元件101具有两个所述固定引脚1011时，所述固定引脚1011 分别设于所述中轴线两侧，则将两个所述固定引脚1011连接形成一短接点102。当所述 USB接口元件101具有三个以上固定引脚1011时，既可以将全部的固定引脚1011连接至同一个短接点102，也可以将设于中轴线同一侧的固定引脚1011连接至同一短接点 102，共形成两个短接点102。还可按照对角线、垂直于中轴线的方向任选两个或两个以上的固定引脚1011连接至一个短接点102。还可选择任意位置的两个或两个以上的固定引脚1011连接至一个短接点102，在同一个USB接口电路100中可以有两个以上短接点 102。当所述短接点102为两个或两个以上时，既可以分布于所述中轴线两侧，也可以分布于所述中轴线的同一侧。

-电感元件103

所述电感元件103即电气领域的电感器，电感器(Inductor)是能够把电能转化为磁能而存储起来的元件，结构类似于变压器，但只有一个绕组。电感器具有一定的电感，它只阻碍电流的变化。如果电感器在没有电流通过的状态下，电路接通时它将试图阻碍电流流过它；如果电感器在有电流通过的状态下，电路断开时它将试图维持电流不变。电感器又称扼流器、电抗器、动态电抗器。

本实施例中所述电感元件103至少为一个，其数量与所述短接点102一一对应，例如若所述USB接口电路100仅有一个短接点，则所述电感元件103也只有一个。所述电感元件102具有第一端和第二端，工作时电流沿第一端流入第二端或者沿第二端流入第一端。每一所述电感元件103的第一端与其对应的短接点102连接，所述电感元件103 在所述移动终端200的主板上有焊接位置，因此所述焊接位置中对应第一端的部分通过主板上的导线与所述短接点102连接。

所述电感元件103的电感值优选为82nH至120nH，以便与所述移动终端200的天线相匹配，所述天线工作于移动蜂窝网络波段。由于电感具有阻碍电流变化的作用，且不同电感值的电感对相应频率的电流变化有更好的抑制效果。当所述移动终端200的天线工作时，所述电感元件103取82nH至120nH的电感值，能够有效的抑制所述USB接口元件101受天线上变化的电流感应而产生的杂波谐振，减少对天线的干扰和影响，也能有效地提升天线的工作效率。由于所述天线根据所述移动终端200的型号设计不同，会工作在不同的频段上，因此可相应地根据所述天线的工作频段选择适合的电感值。其中，若想要对天线的中频段性能进行提升，优选所述电感元件103的电感值为100nH。

-参考地104

参考地104，设于所述移动终端200的主板或金属外壳上，为所述移动终端200内所有电气连接提供0V参考点。每一所述电感元件103的第二端连接于所述参考地104，由于所述参考地104遍布于所述移动终端200内，因此所述电感元件103可分别就近接入参考地104。所述移动终端200内常常设计大面积的参考地104，主要分布于主板上，外壳以金属为材质的移动终端200往往也会将金属外壳作为参考地104。

在本申请第一方面的某些实施方式中，所述USB接口元件101还包括以下功能引脚：

-电源引脚1012

电源引脚1012，又称为VBUS引脚，为所述USB接口电路100提供5V电源。当计算机与移动终端200连接时，计算机通过电源引脚1012向移动终端200提供电压为5V 的电源。所述电源引脚1012还起到充电作用，目前移动终端200均支持USB接口充电，可以通过交流-直流电源适配器或者可移动外接电源为移动终端200充电。

-数据线负极引脚1013

数据线负极引脚1013，又称为D-引脚，连接所述移动终端200内的数据线负极。串行数据传输至少需要两根数据线，以形成参考电平，利用电平的高低变化实现信号的传输。所述数据线负极引脚1013与所述移动终端200内对应的数据线负极连接。

-数据线正极引脚1014

数据线正极引脚1014，又称为D+引脚，连接所述移动终端200内的数据线正极。所述数据线正极引脚1014与所述移动终端200内对应的数据线正极连接。

-预留引脚1015

预留引脚1015，又称为ID引脚，可预设为接地状态或不接地状态。分为A和B两种接口，A接口与参考地104相连，B接口不与参考地104相连。

-接地引脚1016

接地引脚1016，又称为GND引脚，与所述参考地104连接。某些移动终端200在设计时，会根据设计内容将参考地104分为模拟信号地、数字信号地，或者信号地、电源地，不同的参考地104会做隔离，以保证不同的电流或者信号不会互相影响。所述接地引脚1016常与信号地连接，作为参考电位与所述数据线负极和数据线正极形成电位差。

在本申请第一方面的某些实施方式中，所述固定引脚1011为四个，按照两个一组分别布设于所述中轴线的两侧，即所述中轴线的每一侧布设有两个固定引脚1011。将设于所述中轴线同一侧的固定引脚1011短接后形成一短接点102。这样所述USB接口电路 100共有两个短接点102，分别设于所述中轴线两侧。相应地，所述电感元件103为两个，分别布设与所述中轴线两侧，每一电感元件103与位于中轴线同侧的短接点102连接。本实施例给出了固定引脚1011、短接点102及电感元件103数目固定的情况，与图1中展示的实施例完全一致。

参阅图2，为符合本实用新型一优选实施例中图1中USB接口元件101的结构示意图，所述USB接口元件101为Micro USB。本实施例对所述USB接口元件101的类型作了优选，即为Micro USB接口。Micro USB接口在移动终端200中应用较为广泛，特别是在装有安卓操作系统的移动终端200上应用最广泛。

从图2中可以看出，所述USB接口元件101还包括金属外壳，所述固定引脚1011 自所述金属外壳延伸形成，所述固定引脚1011既可以朝向底面延伸，也可以向侧面或上面延伸，根据所述移动终端200的内部结构而定，使所述USB接口元件101固定在所述移动终端200内。

图2中还展示了排列成一排的电源引脚1012、数据线负极引脚1013、数据线正极引脚1014、预留引脚1015及接地引脚1016，上述引脚焊接于所述移动终端200的主板上相应的位置上，以便所述主板上对应的线路连接至上述各引脚。

在本申请第一方面的某些实施方式中，所述USB接口元件101的中轴线与所述移动终端200的中轴线重合。本实施例对所述USB接口元件101的位置做了优选，即设于所述移动终端200的底部的中间，两者的中轴线重合。这样的设计使得所述USB接口元件101与移动终端200同步左右对称。

参阅图3，为符合本实用新型一优选实施例中具有图1中USB接口电路的移动终端的结构框图，所述USB接口电路设于所述移动终端200底部，所述移动终端200包括：

-主天线单元201

主天线单元201，设于所述移动终端200底部，用于与蜂窝移动网络通信。蜂窝移动通信(Cellular Mobile Communication)是采用蜂窝无线组网方式，在终端和网络设备之间通过无线通道连接起来，进而实现用户在活动中可相互通信。其主要特征是终端的移动性，并具有越区切换和跨本地网自动漫游功能。所述主天线单元201可覆盖 700MHz-2200MHz之间的大部分频率范围，适应多种制式的蜂窝移动网络，例如GSM 网络、CDMA网络、TDMA网络、TD-LTE网络等。

-辅助天线单元202

辅助天线单元202，设于所述移动终端200顶部，辅助所述主天线单元201工作。随着2G、3G、4G通信网络的发展，同一个移动终端200需要支持多种通信网络，对于天线的设计要求也越来越高，仅凭借主天线单元201往往无法满足覆盖全部频段的需求。所述辅助天线单元202作为所述主天线单元201的补充进行工作，例如工作于所述主天线单元201无法覆盖的频段，或者与所述主天线单元201分别工作于接收或发射状态。

-GPS天线单元203

GPS天线单元203，设于所述移动终端200顶部，用于与GPS网络通信。利用GPS 定位卫星，在全球范围内实时进行定位、导航的系统，称为全球卫星定位系统，简称GPS。大部分移动终端200都具备GPS模块及GPS天线以实现定位导航功能。所述GPS天线单元203能够接收GPS定位卫星的信号，实现位置计算、对时等功能。

所述GPS天线单元203与所述辅助天线单元202分别位于所述移动终端200的中轴线两侧。即所述GPS天线单元203与所述辅助天线单元202不要重叠布设，而是分别布设在所述中轴线两侧，以便各自发挥天线功能。

在本申请第二方面的某些实施方式中，所述主天线单元201包括一倒F型天线和一寄生天线。倒F型天线即形状类似躺倒的字母“F”的天线，是一种常见的天线设计，其主结构往往沿着所述移动终端200的外壳边沿布设，充分利用了移动终端200的结构特点，与普通的单极天线相比具有更宽的频段覆盖选择范围。所述寄生天线是指利用电容、电感等元器件与天线辐射体搭配使用，以实现对特定频段的响应。本实施例中，所述主天线单元201由两部分天线组成，其一为倒F型天线，另一个为寄生天线，其中所述寄生天线可以是单极天线。

所述辅助天线单元202和GPS天线单元均为倒F型天线，所述移动终端200顶部的两侧各有充足的空间布设倒F型天线，以便上述天线单元充分实现频段覆盖。

在本申请第二方面的某些实施方式中，所述GPS天线单元203替换为WiFi天线单元。本实施例中，所述移动终端200接入具备无线局域网的功能，通过WiFi天线单元实现，在原GPS天线单元203的位置上替换为WiFi天线单元。Wi-Fi是一种允许电子设备连接到一个无线局域网(WLAN)的技术，通常使用2.4G UHF或5G SHF ISM射频频段。

参阅图4和图5，分别为符合本实用新型一优选实施例中现有技术中移动终端的实验结果图和具有图1中USB接口电路的移动终端的实验结果图。图4和图5是针对所述移动终端200的主天线单元201进行的驻波性能测试结果，其横坐标为频率，范围为650MHz 至3650MHz，纵坐标为驻波比。驻波比全称为电压驻波比，又名VSWR和SWR，为英文Voltage Standing Wave Ratio的简写，指驻波波腹电压与波谷电压幅度之比，又称为驻波系数、驻波比。驻波比等于1时，表示馈线和天线的阻抗完全匹配，此时高频能量全部被天线辐射出去，没有能量的反射损耗；驻波比为无穷大时，表示全反射，能量完全没有辐射出去。图4和图5选用同一个移动终端200进行测试。图4中的测试，于所述电感元件103的位置上焊接一0欧姆的电阻作为导线取代所述电感元件103，作为对照案例，等同于所述固定引脚1011直接接入所述参考地104；图5中的测试，使用电感值为 100nH的电感元件103连接所述固定引脚1011和参考地104，且所述USB接口电路100 如图1所示具有四个固定引脚1011及两个电感元件103。

对比图4和图5中的实验曲线可以看出，关于频率范围为1700MHz至2200MHz的曲线部分，图5中的曲线明显驻波比更小，也就意味着接入所述电感元件103时主天线单元201的反射损耗更少，使得效率提高。且1700MHz至2200MHz的频率范围是移动终端200常用的范围区间，因此本实用新型对于移动终端200天线性能的改善是显著的。

根据图4和图5对应的实验对象，本实用新型还测试计算了两种情况下的自由空间效率，如图6所示，其中虚线曲线为接入100nH电感元件103的实验结果，实线曲线为接入0欧姆电阻的实验结果。自由空间效率是自由空间损耗的对立面。自由空间损耗，指的是电磁波在空气中传播时候的能量损耗，电磁波在穿透任何介质的时候都会有损耗。自由空间损耗率则是损耗的能量与总能量之比，自由空间损耗率与自由空间效率之和为 1。分别测量所述主天线单元201的发射总功率和辐射出的功率，后者除以前者即可计算其自由空间效率。在1700MHz至2200MHz的频率范围内，接入所述电感元件103时天线的自由空间效率最高可提升20％左右。

本实用新型还提供了针对图4和图5对应的实验对象的OTA测试结果。OTA(Over The Air)测试是在特定微波暗室内，测试手机的辐射功率和接收灵敏度。OTA测试主要包括TRP和TIS参数，其中TRP(Total Radiated Power)通过对整个辐射球面的发射功率进行面积分并取平均得到，它反映移动终端200的发射功率情况，跟移动终端200在传导情况下的发射功率和天线辐射性能有关。TIS(Total Isotropic Sensitivity)反映在整个辐射球面移动终端200接收灵敏度指标的情况，它反映了移动终端200的接收灵敏度情况，跟移动终端200的传导灵敏度和天线的辐射性能有关。以下给出测试结果表格：

上表中改善效果的计算方式是接入100nH电感元件测得的结果减去接入0欧姆电阻测得的结果，其中TRP和TIS的单位都是dB，TRP越大意味着天线发射效率越高，TIS 越小意味着天线接收灵敏度越高。接入100nH的电感元件103后，对少部分频率波段的 TRP有较小幅度的下降，但是对于TIS指标有较大的全频率波段提升效果，总体来看，接入100nH的电感元件103对所述移动终端200的主天线单元200的性能有着显著提升效果。

应当注意的是，本实用新型的实施例有较佳的实施性，且并非对本实用新型作任何形式的限制，任何熟悉该领域的技术人员可能利用上述揭示的技术内容变更或修饰为等同的有效实施例，但凡未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何修改或等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。