用于自動(dòng)調(diào)諧阻抗矩陣的方法和裝置及使用該裝置的無(wú)線電發(fā)送器的制造方法【
技術(shù)領(lǐng)域：
】[0001]本發(fā)明涉及用于自動(dòng)調(diào)諧阻抗矩陣（例如，由同時(shí)使用多個(gè)天線的無(wú)線電發(fā)送器的功率放大器看到的阻抗矩陣）的方法和裝置。本發(fā)明也涉及使用該裝置的無(wú)線電發(fā)送器。[0002]標(biāo)題為"Procedeetappareilpouraccorderautomatiquementunematriceimpedance,etemetteurradioutilisantcetappareil'，白勺2013年4月15El白勺編號(hào)13/00878的法國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)通過(guò)引用的方式并入?！?br>背景技術(shù)：
】[0003]調(diào)諧阻抗意味著獲得由設(shè)備的輸入端口呈現(xiàn)的阻抗近似期望的阻抗，并且同時(shí)在由輸出端口看到的阻抗可以改變的情況下提供從設(shè)備的輸入端口到輸出端口的無(wú)損或者幾乎無(wú)損的功率傳送。由此，如果呈現(xiàn)與期望的阻抗的復(fù)共輒相等的阻抗的信號(hào)發(fā)生器連接到輸入端口，則其將向輸入端口傳遞最大功率，并且輸出端口將傳遞接近該最大功率的功率。在本專(zhuān)利申請(qǐng)中，用于調(diào)諧阻抗的設(shè)備稱(chēng)為"單輸入端口和單輸出端口調(diào)諧單元"。單輸入端口和單輸出端口調(diào)諧單元的兩個(gè)示例呈現(xiàn)在標(biāo)題為"Appareild'accordd'antermepourunreseaud'antermes?acesmultiple'，白勺2012年9月25El白勺編號(hào)12/02542的法國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)的現(xiàn)有技術(shù)部分中，并且呈現(xiàn)在標(biāo)題為"Antennatuningapparatusforamultiportantennaarray"的2013年9月10的對(duì)應(yīng)國(guó)際申請(qǐng)PCT/IB2013/058423中，其中，這些示例中的每個(gè)被指定為可以用以調(diào)諧單個(gè)天線的天線調(diào)諧裝置。單輸入端口和單輸出端口調(diào)諧單元包括一個(gè)或者更多可調(diào)節(jié)阻抗設(shè)備，每個(gè)具有可調(diào)節(jié)電抗。為了調(diào)諧阻抗，可調(diào)節(jié)阻抗設(shè)備的電抗必須被調(diào)節(jié)為由輸入端口看到的阻抗的函數(shù)。[0004]已經(jīng)描述用于自動(dòng)調(diào)諧阻抗的許多方法和裝置，其使用依賴(lài)于由輸入端口呈現(xiàn)的阻抗的一個(gè)或者更多實(shí)量，這些實(shí)量被處理以獲取"調(diào)諧控制信號(hào)"，調(diào)諧控制信號(hào)用以控制單輸入和單輸出調(diào)諧單元的可調(diào)節(jié)阻抗設(shè)備的電抗。[0005]例如，在標(biāo)題為"AutomaticTuningSystem"的編號(hào)2,523,791的美國(guó)專(zhuān)利中公開(kāi)的用于自動(dòng)調(diào)諧阻抗的裝置中、在標(biāo)題為"AutomaticImpedanceMatchingApparatus"的編號(hào)2,745,067的美國(guó)專(zhuān)利中公開(kāi)的用于自動(dòng)調(diào)諧阻抗的裝置中以及在標(biāo)題為"ImpedanceMatchingSystem"的編號(hào)3,443,231的美國(guó)專(zhuān)利中公開(kāi)的用于自動(dòng)調(diào)諧阻抗的裝置中，期望的阻抗是電阻。我們應(yīng)使用Rc以表示這個(gè)電阻。在這些裝置的每個(gè)中，在電路中的給定點(diǎn)處感測(cè)到電壓V和電流i，由輸入端口呈現(xiàn)的阻抗是Z=v/i。在這些裝置的每個(gè)中，依賴(lài)于由輸入端口呈現(xiàn)的阻抗的實(shí)量是由相對(duì)于i的V的相位確定的電壓，這個(gè)相位等于Z的輻角，并且電壓基本與差I(lǐng)vI-RlJiI成比例。在這些裝置的每個(gè)中，如果由輸入端口呈現(xiàn)的阻抗基本等于期望的阻抗，則依賴(lài)于由輸入端口呈現(xiàn)的阻抗的第二實(shí)量基本等于零，但反之不真。在所述專(zhuān)利號(hào)2,745,067和專(zhuān)利號(hào)3,443,231的情況下，當(dāng)且僅當(dāng)由輸入端口呈現(xiàn)的阻抗基本等于期望的阻抗，則依賴(lài)于由輸入端口呈現(xiàn)的阻抗的兩個(gè)實(shí)量基本等于零。在所述專(zhuān)利號(hào)3,443,231的情況下，表示與由輸入端口呈現(xiàn)的阻抗不同的阻抗的兩個(gè)其他實(shí)量也用以獲取調(diào)諧控制信號(hào)。[0006]例如，在標(biāo)題為"AutomaticImpedanceMatchingApparatus"的編號(hào)4,356,458的美國(guó)專(zhuān)利中公開(kāi)的用于自動(dòng)調(diào)諧阻抗的裝置中以及在標(biāo)題為"AutomaticAntennaTuningSystem"的編號(hào)5,225,847的美國(guó)專(zhuān)利中公開(kāi)的用于自動(dòng)調(diào)諧阻抗的裝置中，感測(cè)兩個(gè)電壓：基本與復(fù)入射電壓（入射電壓也稱(chēng)為前向電壓）的絕對(duì)值成比例的電壓和基本與復(fù)反射電壓的絕對(duì)值成比例的電壓。使用與上面相同的符號(hào)，^表示復(fù)入射電壓，并且vR表示復(fù)反射電壓，專(zhuān)家理解所述絕對(duì)值分別由|vF|=Iv+R〇i1/2和|vR|=Iv-R(ji1/2給出。在這些裝置的每個(gè)中，使用依賴(lài)于由輸入端口呈現(xiàn)的阻抗的單個(gè)實(shí)量。這是在電路中處理的數(shù)。在這些裝置之一中，這個(gè)數(shù)基本等于復(fù)反射電壓的絕對(duì)值與復(fù)入射電壓的絕對(duì)值的比率，也就是說(shuō)等于|vR|/|vF|。在這些裝置的其他中，這個(gè)數(shù)基本等于這個(gè)比率的平方反比，也就是說(shuō)等于IVf12/1VrI2。[0007]例如，在標(biāo)題為"AntennaTunerDiscriminator"的編號(hào)4,493,112的美國(guó)專(zhuān)利中公開(kāi)的用于自動(dòng)調(diào)諧阻抗的裝置中，感測(cè)兩個(gè)復(fù)電壓：基本與入射電壓成比例的電壓和基本與反射電壓成比例的電壓。使用入射電壓作為相位的基準(zhǔn)，獲取與反射電壓的實(shí)部成比例的電壓和與反射電壓的虛部分成比例的電壓。在這個(gè)裝置中，依賴(lài)于由輸入端口呈現(xiàn)的阻抗的實(shí)量是與反射電壓的實(shí)部成比例的電壓和與反射電壓的虛部成比例的電壓。在這個(gè)裝置中，當(dāng)且僅當(dāng)由輸入端口呈現(xiàn)的阻抗基本等于期望的電壓，依賴(lài)于由輸入端口呈現(xiàn)的阻抗的兩個(gè)實(shí)量基本等于零。[0008]我們注意到，在編號(hào)4,356,458和編號(hào)5,225,847的所述專(zhuān)利中公開(kāi)的裝置中，必須使用包含時(shí)序邏輯的數(shù)字反饋環(huán)，以獲取調(diào)諧控制信號(hào)并且調(diào)諧由輸入端口呈現(xiàn)的阻抗，因?yàn)橐蕾?lài)于由輸入端口呈現(xiàn)的阻抗的單個(gè)實(shí)量不提供關(guān)于由輸入端口呈現(xiàn)的阻抗的完整信息。在上面考慮的其他裝置中，可以獲得更快的調(diào)諧，因?yàn)橐蕾?lài)于由輸入端口呈現(xiàn)的阻抗的兩個(gè)實(shí)量提供關(guān)于由輸入端口呈現(xiàn)的阻抗的完整信息，以便可以使用簡(jiǎn)單負(fù)反饋環(huán)(degenerativefeedbackloop)，以獲取調(diào)諧控制信號(hào)并且調(diào)諧由輸入端口呈現(xiàn)的阻抗。然而，專(zhuān)家理解使用提供關(guān)于由輸入端口呈現(xiàn)的阻抗的完整信息的、依賴(lài)于由輸入端口呈現(xiàn)的阻抗的兩個(gè)實(shí)量的自動(dòng)調(diào)諧阻抗的裝置可以實(shí)現(xiàn)最快的調(diào)諧，如果其基于在給定時(shí)間獲取的該完整信息，計(jì)算獲取準(zhǔn)確調(diào)諧所需的調(diào)諧控制信號(hào)的值并且迅速傳遞對(duì)應(yīng)的調(diào)諧控制信號(hào)。[0009]當(dāng)輸入端口意圖耦合到無(wú)線接收器或者無(wú)線發(fā)送器的無(wú)線電頻率信號(hào)端口時(shí)，例如在標(biāo)題為"Methodfortuninganadaptiveimpedancematchingnetworkwithalook-uptable"的編號(hào)8,072,285的美國(guó)專(zhuān)利中或者在標(biāo)題為"Adaptiveimpedancematchingmodule"的編號(hào)8,299,867的美國(guó)專(zhuān)利中，用于自動(dòng)調(diào)諧阻抗的裝置有時(shí)稱(chēng)為"自動(dòng)天線調(diào)諧器"或者稱(chēng)為"自適應(yīng)阻抗匹配模塊"。用于自動(dòng)調(diào)諧阻抗的裝置實(shí)際上是自適應(yīng)的，在這個(gè)意義上，一些電路參數(shù)（即，可調(diào)節(jié)阻抗設(shè)備的電抗）作為諸如感測(cè)到的電壓或者電流之類(lèi)的電路變量的函數(shù)隨時(shí)間改變。[0010]調(diào)諧阻抗矩陣意味著獲取由設(shè)備的多個(gè)輸入端口呈現(xiàn)的阻抗矩陣近似期望的阻抗矩陣，并且同時(shí)在由多個(gè)輸出端口看到的阻抗矩陣可以改變的情況下提供從設(shè)備的多個(gè)輸入端口到多個(gè)輸出端口的功率的無(wú)損或者幾乎無(wú)損的傳遞。由此，如果呈現(xiàn)等于期望阻抗矩陣的厄密伴隨矩陣（也就是說(shuō)，等于矩陣復(fù)共輒的轉(zhuǎn)置矩陣的矩陣）的阻抗矩陣的多端口信號(hào)發(fā)生器的端口適合地連接到多個(gè)輸入端口，則所述多端口信號(hào)發(fā)生器向多個(gè)輸入端口傳遞最大功率，并且多個(gè)輸出端口傳遞接近這個(gè)最大功率的功率。在本專(zhuān)利申請(qǐng)中，用于調(diào)諧阻抗矩陣的設(shè)備稱(chēng)為"多輸入端口和多輸出端口調(diào)諧單元"。在編號(hào)12/02542的所述法國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)和所述對(duì)應(yīng)國(guó)際申請(qǐng)PCT/IB2013/058423中公開(kāi)多輸入端口和多輸出端口調(diào)諧單元的示例，這些示例中的每個(gè)指定為"用于多端口天線陣列的天線調(diào)諧裝置"。多輸入端口和多輸入端口調(diào)諧單元包括若干可調(diào)節(jié)阻抗設(shè)備，每個(gè)具有可調(diào)節(jié)電抗。為了調(diào)諧阻抗矩陣，可調(diào)節(jié)阻抗設(shè)備的電抗必須調(diào)節(jié)為由多個(gè)輸出端口看到的阻抗矩陣的函數(shù)。[0011]專(zhuān)家理解用于自動(dòng)調(diào)諧阻抗的多個(gè)裝置可以在耦合到它們的輸出端口的多端口負(fù)載的各端口之間的相互作用很小并且期望的阻抗矩陣是對(duì)角的特定情況下，用于自動(dòng)調(diào)諧阻抗矩陣。遺憾的是，沒(méi)有在耦合到輸出端口的多端口負(fù)載的各端口之間的相互作用不是很小的情況下（也就是在由輸出端口看到的阻抗矩陣基本不是對(duì)角的情況下）自動(dòng)調(diào)諧阻抗矩陣的問(wèn)題的已知解決方案?！?br/>發(fā)明內(nèi)容】[0012]本發(fā)明的目的是在沒(méi)有已知技術(shù)的上述限制的情況下用于自動(dòng)調(diào)諧阻抗矩陣的方法和裝置，并且也是使用該裝置的無(wú)線電發(fā)送器。[0013]本發(fā)明的方法是用于自動(dòng)調(diào)諧由裝置的m個(gè)端口以給定頻率呈現(xiàn)的阻抗矩陣的方法，其中，m是大于或者等于2的整數(shù)，所述m個(gè)端口中的每個(gè)稱(chēng)為"用戶(hù)端口"，裝置具有所述m個(gè)用戶(hù)端口和η個(gè)其他端口，其中，η是大于或者等于2的整數(shù)，所述η個(gè)其他端口中的每個(gè)稱(chēng)為"目標(biāo)端口"，所述阻抗矩陣稱(chēng)為"由用戶(hù)端口呈現(xiàn)的阻抗矩陣"并且由Zu指示，裝置允許以所述給定頻率從用戶(hù)端口向目標(biāo)端口的功率傳送，所述方法包括以下步驟：[0014]使用相繼應(yīng)用于用戶(hù)端口的m個(gè)或更多不同的激勵(lì)，估計(jì)依賴(lài)于由用戶(hù)端口呈現(xiàn)的阻抗矩陣的q個(gè)實(shí)量，其中q是大于或者等于m的整數(shù)；[0015]使用依賴(lài)于由用戶(hù)端口呈現(xiàn)的阻抗矩陣的q個(gè)實(shí)量，以獲取"調(diào)諧控制信號(hào)"；[0016]使用多輸入端口和多輸出端口調(diào)諧單元調(diào)節(jié)由用戶(hù)端口呈現(xiàn)的阻抗矩陣，并且多輸入端口和多輸出端口調(diào)諧單元包括P個(gè)可調(diào)節(jié)阻抗設(shè)備，其中，P是大于或者等于2m的整數(shù)，可調(diào)節(jié)阻抗設(shè)備的每個(gè)具有在所述給定頻率的電抗，可調(diào)節(jié)阻抗設(shè)備中的任一個(gè)的電抗對(duì)由用戶(hù)端口呈現(xiàn)的阻抗矩陣有影響，可調(diào)節(jié)阻抗設(shè)備中的任一個(gè)的電抗可由電部件調(diào)節(jié)；[0017]將調(diào)諧控制信號(hào)的每個(gè)應(yīng)用于一個(gè)或者更多可調(diào)節(jié)阻抗設(shè)備，可調(diào)節(jié)阻抗設(shè)備的每個(gè)的電抗主要由一個(gè)或者更多調(diào)諧控制信號(hào)確定。[0018]根據(jù)本發(fā)明，給定頻率例如是大于或者等于150kHz的頻率。專(zhuān)家理解由用戶(hù)端口呈現(xiàn)的阻抗矩陣是大小mXm的復(fù)矩陣。從用戶(hù)端口向目標(biāo)端口的所述功率傳送是具有小或者可忽略或者零損耗的功率傳送，這個(gè)特性是優(yōu)選的。[0019]根據(jù)本發(fā)明，相繼應(yīng)用于用戶(hù)端口的m個(gè)或者更多不同的激勵(lì)中的每個(gè)例如可以包括在所述給定頻率的正弦信號(hào)，例如，應(yīng)用于一個(gè)且僅一個(gè)用戶(hù)端口的在所述給定頻率的正弦電流，所述一個(gè)且僅一個(gè)用戶(hù)端口是m個(gè)或者更多不當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3 4 5 6