CN107039757A - 天线间隔离得到改善的天线通信装置 - Google Patents

天线间隔离得到改善的天线通信装置 Download PDF

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金钟闰
南炫吉
林大气
崔光周
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Abstract

本发明公开一种天线间隔离得到改善的天线通信装置。根据本发明的一实施例的天线通信装置包括：基板，具有正面和背面，所述正面具有第一接地区域和第一非导体区域，所述背面为所述正面的相反侧；第一天线，布置于所述基板的第一非导体区域；第二天线，布置于所述基板的第一非导体区域，并与所述第一天线相距第一相隔距离；第三天线，布置于所述基板的第一非导体区域，并与所述第一天线相距第二相隔距离，且与所述第二天线相距第三相隔距离；以及隔离图案，用于执行所述第一天线与第二天线之间的隔离、以及所述第一天线与第三天线之间的隔离。

Description

天线间隔离得到改善的天线通信装置
技术领域
本发明涉及一种可应用于电视机等电子设备并能够改善多个天线之间的隔离的天线通信装置。
背景技术
通常，为了在一个电子设备中利用无线局域网(例如，WiFi)通信和蓝牙(BT；商标)通信，相关电子设备可包括至少一个无线局域网天线和蓝牙天线。作为一例，为了提高无线局域网通信的性能，可包括2个无线局域网天线。
并且，在一个电子设备中，当同时执行2.4GHz的无线局域网通信和2.4GHz的蓝牙通信时，可能发生由彼此相同的频率引起的干扰，因此需要具有用于确保适当的隔离的技术方案。
可应用于电视的现有的天线通信装置可包括高频通信模块和蓝牙天线。
此时，所述高频通信模块可包括布置于一个基板(PCB)上的2个无线局域网(WiFi)天线及通信电路。所述蓝牙天线可以不包含在所述高频通信模块，而是被专门制作并通过电缆(大致为165mm)接入到所述高频通信模块，这是为了确保包含于所述高频通信模块中的2个无线局域网天线与蓝牙天线之间的隔离。
作为一例，如果一个基板(PCB)上包括蓝牙天线和无线局域网(WiFi)天线，则难以将蓝牙天线与WiFi天线间隔离(Isolation)特性大致地实现为-20dB以下。
而且，现有的天线通信装置可包括用于将高频通信模块和蓝牙天线分别结合的一个夹持器。在此情况下，所述高频通信模块和蓝牙天线可通过电缆(大致为165mm)相互接入。
如此，对于利用夹持器的现有的通信装置而言，所述高频通信模块与蓝牙天线可相互保持预定距离，并能够将电缆固定，因此可在一定程度上确保隔离。
如此，包括所述高频通信模块与蓝牙天线相结合的夹持器的天线通信装置可被安装于电视等电子设备。
然而，利用夹持器的通信装置存在如下的问题和待解决技术课题。
-当由安装于一个基板的2个天线和1个蓝牙天线构成时，产生基于天线电缆形状的特性偏差。
-量产时作业性不良，物流移动时体积方面不利。
-用于固定天线的夹持器(Holder)构成要素引起尺寸及单价上升。
-伴随天线制作的成本增加。
-产生用于天线接入的连接器成本，发生脱落引起的不良。
-由于部件尺寸缩小，因此需要提供成套(Set)设计的灵活性。
-用于确保蓝牙天线与WiFi天线之间的隔离的技术方案。
-考虑到天线效率及隔离的相关设计方案。
-基于电缆位置变化的特性劣化最小化。
-电缆与天线之间的距离相隔及传播分离。
发明内容
本发明的一实施例所要解决的技术问题在于提供一种可改善安装于一个基板的多个天线之间的隔离(isolation)的天线通信装置。
根据本发明的一实施例，提供一种天线通信装置，包括：基板，具有正面和背面，所述正面具有第一接地区域和第一非导体区域，所述背面为所述正面的相反侧；第一天线，布置于所述基板的第一非导体区域；第二天线，布置于所述基板的第一非导体区域，并与所述第一天线相距第一相隔距离；第三天线，布置于所述基板的第一非导体区域，并与所述第一天线相距第二相隔距离，且与所述第二天线相距第三相隔距离；以及隔离图案，用于执行所述第一天线与第二天线之间的隔离、以及所述第一天线与第三天线之间的隔离。
在本技术问题的解决方案中，提供即将在如下所述的说明中涉及的多种概念之一。本技术问题的解决方案并非旨在限定请求保护的事项的核心技术或必要技术，其仅仅是对请求保护的事项之一予以记载，各个请求保护的事项将会在如下所述的说明中得到具体的阐述。
本发明的一实施例具有如下的技术效果：包括至少一个蓝牙天线和至少一个无线局域网天线，从而比起现有技术可实现小型化制作，并能够改善这些蓝牙天线与无线局域网天线之间的隔离(isolation)，而且可以提高各个天线的效率。
附图说明
图1为根据本发明的实施例的包括天线的天线通信装置的正面构成图。
图2为图1所示第一天线、第二天线与第三天线之间的间距以及各个隔离图案的尺寸说明图。
图3为根据本发明的实施例的包括天线的天线通信装置的背面构成图。
图4为示出图3所示辐射调节图案的尺寸的放大图。
图5是与布置于根据本发明的实施例的天线通信装置的正面的隔离图案(ISP1)相关的说明图。
图6是与布置于根据本发明的实施例的天线通信装置的背面的辐射调节图案(RAP1)相关的说明图。
图7为表示根据本发明的实施例的包括天线的天线通信装置中接入有数据电缆的状态的图。
图8为表示基于根据本发明的实施例的隔离图案(ISP1)的长度的隔离特性的曲线图。
图9为表示基于根据本发明的实施例的辐射调节图案(RAP1)的线宽的隔离特性的曲线图。
图10为表示基于根据本发明的实施例的基板的介电常数的隔离变化的曲线图。
符号说明
100：天线通信装置 101：基板
120：电缆连接器 130：高频通信电路
具体实施方式
以下，对本发明的实施例进行说明，然而本发明并不局限于此，应当认识到可在不脱离本发明的思想和范围的前提下进行多样的变形。
并且，在本发明的各个实施例中，以一个示例说明的结构、形状及数值仅止于用为帮助理解本发明的技术思想的示例，本发明并不局限于此，应当理解能够在不脱离本发明的思想和范围的前提下进行多样的变更。通过将本发明的实施例进行互相组合，可实现多种新的实施例。
另外，在本发明所参考的附图中，立足于本发明的整体内容，对具有实质上相同的构造和功能的构成要素将会赋予相同的符号。
以下，为了使本发明所属的技术领域中具有基本知识的人员能够容易实施本发明，通过参考附图而对本发明的实施例进行详细说明。
图1为根据本发明的实施例的包括天线的天线通信装置的正面构成图，图2为图1的第一天线、第二天线与第三天线之间的各个隔离图案的尺寸说明图。
参考图1和图2，根据本发明的实施例的包括天线的天线通信装置100可包括：基板101、第一天线ANT1、第二天线ANT2、第三天线ANT3以及导电性隔离图案ISP1。
而且，所述天线通信装置100还可以包括电缆连接器120和高频通信电路130。
作为一例，所述第一天线ANT1、第二天线ANT2及第三天线ANT3分别可以是图案型天线、芯片型天线或者是模具结构物形状天线。如此，所述第一天线ANT1、第二天线ANT2及第三天线ANT3只要能够收发设定通信频带的频率即可，其形态或类型无需被特别限定。
作为一例，所述第一天线ANT1、第二天线ANT2及第三天线ANT3分别可以是具有立体形状的导体的倒F天线。
图3为根据本发明的实施例的包括天线的天线通信装置的背面构成图，图4为示出将图3的辐射调节图案的尺寸的放大图。
参考图3和图4，所述天线通信装置还可以包括导电性辐射调节图案RAP1。
参考图1至图4，基板101包括：正面，具有第一接地区域GND1和第一非导体区域NGA1；以及作为所述正面的相反侧的背面，并且，包括位于所述背面的第二接地区域GND2和第二非导体区域NGA2。
作为一例，所述第一接地区域GND1和第二接地区域GND2可由导电性物质构成，所述第一非导体区域NGA1和第二非导体区域NGA2可成为未形成导电性物质的区域。
此时，所述第一非导体区域NGA1中可布置第一天线ANT1、第二天线ANT2、第三天线ANT3以及隔离图案ISP1(参考图1)，所述第二非导体区域NGA2中可布置辐射调节图案RAP1(参考图3)。另外，所述第一接地区域GND1和第二接地区域GND2中并不布置天线。
所述第一天线ANT1可布置于所述基板101的第一非导体区域NGA1。
所述第二天线ANT2可布置于所述基板101的第一非导体区域NGA1，并与所述第一天线ANT1相距第一相隔距离d1(参考图2)。所述第三天线ANT3可布置于所述基板101的第一非导体区域NGA1，其与所述第一天线ANT1相距第二相隔距离d2，并与所述第二天线ANT2相距第三相隔距离d3(参考图2)。
例如，在本发明的各个实施例中，所述第一天线ANT1可以是2.4GHz蓝牙(商标)通信等的第一通信标准的天线，所述第二天线ANT2和所述第三天线ANT3可以是利用到不同于第一通信标准的无线局域网标准内的互不相同的频率(例如，2.4GHz和5GHz)的天线，然而并不局限于此。
在此情况下，所述第一天线ANT1需要确保与所述第二天线ANT2及所述第三天线ANT3中使用相同频率的天线之间的隔离，为了确保这样的隔离，所述第一相隔距离d1和所述第二相隔距离d2分别可以长于所述第三相隔距离d3。
所述隔离图案ISP1可执行所述第一天线ANT1与第二天线ANT2之间的隔离、以及所述第一天线ANT1与第三天线ANT3之间的隔离。
作为一例，所述隔离图案ISP1可在所述基板101的正面中布置于所述第二天线ANT2(或者第三天线ANT3)与所述第一天线ANT1之间，并与所述接地区域GND1连接。
参考图1和图2，所述电缆连接器120可以与外部设备执行接入。
所述高频通信电路130可以与所述电缆连接器120、第一天线ANT1、第二天线ANT2以及第三天线ANT3连接而执行无线通信。作为一例，所述高频通信电路130可包括用于执行利用第一天线ANT1、第二天线ANT2及第三天线ANT3的无线通信的各种电路、部件及布线图案。
参考图3和图4，所述辐射调节图案RAP1可布置于与布置有所述第一天线ANT1的第一非导体区域NGA1对应的背面的第二非导体区域NGA2，并可控制所述第一天线ANT1的辐射效率。
作为一例，所述第一天线ANT1可在所述基板101的正面中沿着所述基板100的长度方向布置于两侧端部中的一侧，第二天线及第三天线ANT2、ANT3可在所述基板101的正面中沿着所述基板101的长度方向而与两侧端部中的另一侧相邻地布置。
作为一例，第一天线和第二天线只要彼此遥远地布置即可，另外第一天线与第三天线只要彼此遥远地布置即可，其无需被特别限定于特定位置或布置方式。
据此，如图2所示，所述第一天线ANT1可以与所述第二天线及第三天线ANT2、ANT3彼此相距遥远地布置，作为一例，所述第一天线ANT1与所述第二天线ANT2相距第一相隔距离d1，所述第一天线ANT1与所述第三天线ANT3相距所述第二相隔距离d2，这种距离布置可以为确保所述第一天线ANT1与所述第二天线及第三天线ANT2、ANT3之间的隔离而贡献。
并且，第二天线ANT2和第三天线ANT3也可以与第三相隔距离d3等量地相隔布置。
所述高频通信电路130在被布置于所述第二天线及第三天线ANT2、ANT3与所述电缆连接器120之间的情况下，可执行所述第二天线及第三天线ANT2、ANT3与所述电缆连接器120之间的隔离。
作为一例，所述高频通信电路130可包括：屏蔽罩，包围所述高频通信电路130的外表面，以阻断自身高频信号的辐射及来自外界的信号流入，并改善所述隔离。
图5是与布置于根据本发明的实施例的天线通信装置的正面的隔离图案ISP1相关的说明图。
参考图5，所述隔离图案ISP1包括第一隔离图案P11和第二隔离图案P12。
而且，所述隔离图案ISP1还可以包括第三隔离图案P13。
所述第一隔离图案P11接入到所述第一接地区域GND1，从而可将所述第一接地区域GND1与第二隔离图案P12电连接。
所述第二隔离图案P12通过所述第一隔离图案P11而延伸至所述基板101的正面中所述第二天线及第三天线ANT2、ANT3中的至少一个与所述第一天线ANT1之间的第一非导体区域NGA1，从而可布置于所述基板101的正面的边缘位置。
另外，所述第三隔离图案P13可接入到所述第二隔离图案P12，从而延伸至所述基板101的角落中与所述第一天线ANT1最靠近的角落而得到布置。
作为一例，所述第三隔离图案P13可以比第二隔离图案P12的长度和宽度小，然而并不局限于此。
作为一例，所述隔离图案ISP1可形成为如图1和图5所示的形状，只要能够改善所述第二天线ANT2及第三天线ANT3中的至少一个与所述第一天线ANT1之间的隔离特性即可，并不局限于特定形状。
所述隔离图案ISP1将基于所述第一天线ANT1的信号以及基于所述第二天线及第三天线ANT2、ANT3的信号吸收，并传递到第一接地区域GND1，从而可以屏蔽所述第二天线及第三天线ANT2、ANT3中的至少一个与所述第一天线ANT1之间的干扰，据此，可以改善所述第二天线及第三天线ANT2、ANT3中的至少一个与所述第一天线ANT1之间的隔离。
例如，可根据所述隔离图案ISP1的形状而调节第一天线ANT1的辐射(radiation)特性。作为一例，可通过调节所述隔离图案ISP1的图案宽度而调节辐射效率，利用此则可以实现所述隔离图案ISP1，以确保必须达到的适当的效率值。
参考图1至图5，对所述隔离图案ISP1的大小以及所述隔离图案ISP1与各个天线之间的间距进行说明。
作为一例，在根据本发明的一实施例的天线通信装置的长度为80-90mm且宽度为25-35mm的情况下，所述隔离图案ISP1的长度(Length)可以是16mm～17mm，其宽度(Width)可以是2.0mm～3.0mm。
第一天线与第二天线之间的第一相隔距离d1可以是30-40mm，第一天线与第三天线之间的第二相隔距离d2可以是56-66mm，第二天线ANT2和第三天线ANT3之间的第三相隔距离d3可以是9.5mm～10.5mm，这只是一个示例，本发明并不局限于此。
图6是与布置于根据本发明的实施例的天线通信装置的背面的辐射调节图案RAP1相关的说明图。
参考图1至图6，所述辐射调节图案RAP1可布置于与布置有所述第一天线ANT1的第一非导体区域NGA1对应的背面的第二非导体区域NGA2，从而可以控制所述第一天线ANT1的辐射效率。
参考图6，所述辐射调节图案RAP1可包括第一辐射调节图案P21和第二辐射调节图案P22。
作为一例，所述第一辐射调节图案P21可在所述基板101的背面中布置于第二非导体区域NGA2，从而接入到第二接地区域GND2，由此可将所述第二接地区域GND2与第二辐射调节图案P22电连接。
另外，所述第二辐射调节图案P22可通过所述第一辐射调节图案P21而电接入到第二接地区域GND2，从而被布置于与布置有所述第一天线ANT1的第一非导体区域NGA1对应的所述第二非导体区域NGA2。
并且，所述第二辐射调节图案P22在与安装有所述第一天线ANT1的基板101的表面相反的相反面中，可以沿与所述第一天线ANT1的布置方向相同的方向布置。
例如，所述第二辐射调节图案P22可在所述基板101的长度方向上的两侧端部中布置于背面的一侧边缘位置。而且，所述第二辐射调节图案P22可在与所述第一天线ANT1的安装面相反的背面中，沿着与第一天线ANT1的长度方向相同的长度方向布置。
作为一例，可通过变更所述第二辐射调节图案P22的线宽而调节第一天线ANT1的辐射效率。
作为一例，所述辐射调节图案RAP1可形成为图3和图6所示的形状，并吸收由所述第一天线ANT1传播的能量的一部分而传递到第二接地区域GND2，据此使第一天线ANT1和无线局域网天线ANT2、ANT3分别顺利执行各自的功能，只要能够如此，就不局限于特定形状。
此时，所述辐射调节图案RAP1可通过吸收由第一天线ANT1传播的能量的预定部分而调节辐射强度，而且可以执行调节第一天线的辐射效率的功能，以使第一天线ANT1、第二天线ANT2及第三天线ANT3分别顺利执行各自的天线功能。
另外，在具有天线的通信装置中，辐射效率(Radiation efficiency)和隔离(Isolation)作为决定电子设备的特性的重要因素，是在设计天线时考虑的事项。为了使隔离(Isolation)最大化，需要以可控制辐射效率的方式实现第一天线ANT1。
参考图3，作为一例，在根据本发明的一实施例的天线通信装置的长度为80-90mm且宽度为25-35mm的情况下，用于控制第一天线ANT1的辐射效率的辐射调节图案RAP1的长度L可以是33-43mm，其宽度W2可以是0.6mm～1.6mm，然而并不局限于此。
图7为表示根据本发明的实施例的包括天线的天线通信装置中接入有数据电缆的状态的图。
参考图7，所述天线通信装置100的电缆连接器120中可连接有数据电缆。
所述天线通信装置100的电缆连接器120可以与所述第二天线及第三天线ANT2、ANT3相隔，以通过所述高频通信电路130而减少与所述第二天线及第三天线ANT2、ANT3之间的电磁干扰。
据此，如前所述，可以改善所述第二天线及第三天线ANT2、ANT3与电缆连接器120之间的隔离特性。
而且，可以采用包裹所述高频通信电路130的外表面的屏蔽罩，在此情况下，电缆引起的传播流的变化对2个无线天线ANT2、ANT3施加的影响可进一步减少。
图8为表示基于根据本发明的实施例的隔离图案ISP1的长度的隔离特性的曲线图，图9为表示基于根据本发明的实施例的辐射调节图案RAP1的线宽W2(图4)的隔离特性的曲线图。另外，图10为表示基于根据本发明的实施例的基板的介电常数的隔离变化的曲线图。
图8所示的曲线图表示可根据隔离图案ISP1的长度调节隔离特性。图9所示的曲线图表示可根据辐射调节图案RAP1的线宽调节隔离特性。另外，图10所示的曲线图表示可根据基板的介电常数调节隔离特性。
参考图8至图10，隔离图案ISP1起到如下作用：根据其图案长度(可替代片式电感器)及基板的介电常数(Epsilon)值而吸收特定频率的能量并进行调节，从而提高隔离(Isolation)性能。
在此，基板101(例如PCB)的介电常数可基于FR4(基板)材料的介电常数4.3而根据特定化于相关产品的基板堆(PCB stack)而固定住其值。
并且，以固定的介电常数值为基准而实现隔离图案ISP1，从而使该图案的一端通过第一图案而连接于第一接地区域，并使作为另一侧的第二图案及第三图案P12、P13不与任何金属表面相连接而被布置于基板的边缘位置。
作为一例，所述第二图案P12和第三图案P13可通过考虑周围的无源器件等的电容及电感而定义为等效地具有λ/4长度的图案，第二图案及第三图案P12、P13的图案长度和介电常数可以与隔离(Isolation)操作频率具有反比关系(参考图8至图10)。
另一方面，根据本发明的实施例的蓝牙天线与无线局域网天线之间的隔离测量值可以如同下列表1所示。
[表1]
所述表1中示出的隔离测量值表现出所述第一天线ANT1与所述第二天线及第三天线ANT2、ANT3之间的隔离测量值。
在表1中，对10个样品SPL#1-#10进行测量的结果，最小值分别被测定为-30.7(dB)，最大值被测定为-31.3(dB)，平均值则被测定为-31.17(dB)。
据此，可以认识到如下事实：可将第一天线ANT1与第一无线局域网天线ANT2之间的隔离(Isolation)确保为-30dB以下，而且第一天线ANT1与第二天线ANT2之间的隔离(Isolation)也可以被确保为-30dB以下。

Claims (14)

1.一种天线通信装置，包括：
基板，具有正面和背面，所述正面具有第一接地区域和第一非导体区域，所述背面为所述正面的相反侧；
第一天线，布置于所述基板的第一非导体区域；
第二天线，布置于所述基板的第一非导体区域，并与所述第一天线相距第一相隔距离；
第三天线，布置于所述基板的第一非导体区域，并与所述第一天线相距第二相隔距离，且与所述第二天线相距第三相隔距离；以及
隔离图案，用于执行所述第一天线与第二天线之间的隔离、以及所述第一天线与第三天线之间的隔离。
2.如权利要求1所述的天线通信装置，其中，所述隔离图案在所述基板的正面中布置于所述第二天线及第三天线中的至少一个与所述第一天线之间，并与所述接地区域连接。
3.如权利要求1所述的天线通信装置，其中，所述第一天线是第一通信标准的天线，所述第二天线和所述第三天线是利用不同于第一通信标准的无线局域网标准内的互不相同的频率的天线，所述第一相隔距离和所述第二相隔距离分别比所述第三相隔距离更长。
4.如权利要求1所述的天线通信装置，其中，所述隔离图案包括：
第一隔离图案，接入到所述第一接地区域；以及
第二隔离图案，通过所述第一隔离图案而延伸至所述基板的正面中所述第二天线及第三天线中的至少一个与所述第一天线之间的第一非导体区域，从而布置于所述基板的正面的边缘位置。
5.如权利要求4所述的天线通信装置，其中，所述隔离图案还包括：
第三隔离图案，接入到所述第二隔离图案而延伸至所述基板的角落中与所述第一天线最靠近的角落。
6.如权利要求1所述的天线通信装置，其中，还包括：
辐射调节图案，布置于与布置有所述第一天线的第一非导体区域对应的背面的第二非导体区域，并控制所述第一天线的辐射效率。
7.如权利要求6所述的天线通信装置，其中，所述辐射调节图案包括：
第一辐射调节图案，在所述基板的背面中布置于第二非导体区域，并接入到第二接地区域；以及
第二辐射调节图案，通过所述第一辐射调节图案而接入到第二接地区域，从而布置于与布置有所述第一天线的第一非导体区域对应的所述第二非导体区域。
8.如权利要求7所述的天线通信装置，其中，所述第二辐射调节图案在相反于所述第一天线的安装面的背面中，沿着与所述第一天线的布置方向相同的方向得到布置。
9.一种天线通信装置，包括：
基板，具有正面和背面，所述正面具有第一接地区域和第一非导体区域，所述背面是所述正面的相反侧；
第一天线，布置于所述基板的第一非导体区域；
第二天线，布置于所述基板的第一非导体区域，并与所述第一天线相距第一相隔距离；
第三天线，布置于所述基板的第一非导体区域，并与所述第一天线相距第二相隔距离，且与所述第二天线相距第三相隔距离；
隔离图案，用于执行所述第一天线与第二天线之间的隔离、以及所述第一天线与第三天线之间的隔离；
电缆连接器，用于与外部设备实现接入；
高频通信电路，与所述电缆连接器、第一天线、第二天线及第三天线连接而执行无线通信；以及
辐射调节图案，布置于与布置有所述第一天线的第一非导体区域对应的背面的第二非导体区域，从而控制所述第一天线的辐射效率。
10.如权利要求9所述的天线通信装置，其中，所述隔离图案在所述基板的正面中布置于所述第二天线及第三天线中的至少一个与所述第一天线之间，并连接于所述接地区域。
11.如权利要求9所述的天线通信装置，其中，所述隔离图案包括：
第一隔离图案，接入到所述第一接地区域；
第二隔离图案，通过所述第一隔离图案而延伸至所述基板的正面中所述第二天线及第三天线中的至少一个与所述第一天线之间的第一非导体区域，从而布置于所述基板的正面的边缘位置；以及
第三隔离图案，接入到所述第二隔离图案，并延伸至所述基板的角落中与所述第一天线最靠近的角落。
12.如权利要求9所述的天线通信装置，其中，所述辐射调节图案包括：
第一辐射调节图案，在所述基板的背面中布置于第二非导体区域而接入到第二接地区域；以及
第二辐射调节图案，通过所述第一辐射调节图案而接入到第二接地区域，并布置于与布置有所述第一天线的第一非导体区域对应的所述第二非导体区域。
13.如权利要求9所述的天线通信装置，其中，所述高频通信电路在被布置于所述第二天线及第三天线与所述电缆连接器之间的情况下，用于执行所述第二天线及第三天线与所述电缆连接器之间的隔离。
14.如权利要求9所述的天线通信装置，其中，所述高频通信电路包括：
屏蔽罩，包裹所述高频通信电路的外表面，以阻断自身高频信号的辐射及来自外界的信号流入，并改善所述隔离。
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