本申請(qǐng)為于2014年12月1日提交、申請(qǐng)?zhí)枮?01280073659.9、發(fā)明名稱為“阻抗匹配裝置及方法”的中國(guó)專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。所述母案申請(qǐng)的國(guó)際申請(qǐng)日為2012年11月30日，優(yōu)先權(quán)日為2012年6月1日，國(guó)際申請(qǐng)?zhí)枮閜ct/kr2012/010325。

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置的數(shù)據(jù)輸出領(lǐng)域，具體是位于半導(dǎo)體裝置的數(shù)據(jù)輸出端而給外部提供內(nèi)部數(shù)據(jù)的離線驅(qū)動(dòng)調(diào)整線路的可變阻抗控制器。

背景技術(shù)：

隨著電氣產(chǎn)品動(dòng)作速度的高速化，諸多半導(dǎo)體裝置之間連接的信號(hào)的擺幅逐漸減少，以最大限度地減少傳遞信號(hào)所用的延遲時(shí)間。但，信號(hào)的擺幅越減少，對(duì)外部噪聲的影響會(huì)越大，因接口端無法取得阻抗匹配(missmatching，失配)而輸出信號(hào)的反射也會(huì)被緊急告警(critical)。

所述阻抗無法匹配是因外部噪聲或電源電壓出現(xiàn)變動(dòng)、運(yùn)行溫度變化、制造工藝發(fā)生變化等而發(fā)生。發(fā)生阻抗無法匹配，則無法高速傳送數(shù)據(jù)，作為從半導(dǎo)體裝置的數(shù)據(jù)輸出端輸出的輸出信號(hào)的數(shù)據(jù)會(huì)失真。進(jìn)而接收方的半導(dǎo)體裝置由輸入端接收所述失真的輸出信號(hào)時(shí)會(huì)頻繁發(fā)生setup(建立)/holdfail(保持失效)或輸入電平無法判斷等問題。

適用自動(dòng)阻抗匹配系統(tǒng)則需要一種可以將r-l-c有效集成的技術(shù)。但超聲波裝備使用的是20-40mhz的低頻帶，對(duì)于集成r-l-c值而言，無源元件的值大而在半導(dǎo)體中占據(jù)面積較大。但由于集成技術(shù)有限，無法將各信道的可變?cè)翟趏n-board上實(shí)現(xiàn)。

但隨著系統(tǒng)的小型化發(fā)展，r-l-c匹配所需的諸多元件值也相對(duì)趨于小型化。因此，將各元件值實(shí)施小型化，使所需的阻抗匹配功能在系統(tǒng)或者各節(jié)點(diǎn)之間有機(jī)狀態(tài)下決定值即可大幅提升系統(tǒng)性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)問題

本發(fā)明提供一種在阻抗匹配裝置的輸入或輸出端增加頻率轉(zhuǎn)換部而有效集成r-l-c的阻抗匹配裝置及方法。

技術(shù)方案

本發(fā)明提供一種阻抗匹配裝置，包括：匹配元件陣列部，由系統(tǒng)輸出的傳送脈沖和所述傳送脈沖被輸出到外部后反射的接收脈沖通過的匹配元件陣列組成；提取/計(jì)算部，從所述傳送脈沖和所述接收脈沖提取所述脈沖信息，對(duì)于所述傳送脈沖和所述接收脈沖分別計(jì)算與所述脈沖信息相應(yīng)的阻抗值，將所述接收脈沖的對(duì)于所述傳送脈沖的響應(yīng)特性最好的阻抗值計(jì)算成匹配阻抗值；陣列控制部，根據(jù)所述匹配阻抗值路由所述匹配元件陣列部；第一轉(zhuǎn)換部，將所述傳送脈沖的頻率轉(zhuǎn)換成載波頻率后輸出到所述匹配元件陣列部；第二轉(zhuǎn)換部，將由所述匹配元件陣列部輸出的載波頻率轉(zhuǎn)換成低頻；轉(zhuǎn)換控制部，輸出對(duì)所述第一轉(zhuǎn)換部和第二轉(zhuǎn)換部的頻率轉(zhuǎn)換實(shí)施控制的信號(hào)。

本發(fā)明提供一種匹配阻抗的方法，該實(shí)施步驟包括：將被輸入的傳送脈沖轉(zhuǎn)換預(yù)先設(shè)定的載波頻率后輸入到匹配元件陣列的步驟；從通過所述匹配元件陣列的傳送脈沖提取脈沖信息的步驟；將通過所述匹配元件陣列的傳送脈沖由載波頻率轉(zhuǎn)換成原來的頻率后輸出到外部的步驟；接收對(duì)所述傳送脈沖的接收脈沖的步驟；將所述接收脈沖輸入到轉(zhuǎn)換成載波頻率的所述匹配元件陣列的步驟；從通過所述匹配元件陣列的接收脈沖提取脈沖信息的步驟；利用所述傳送脈沖和所述接收脈沖的脈沖信息計(jì)算匹配阻抗值的步驟；以及，根據(jù)所述匹配阻抗值路由所述傳送脈沖和所述接收脈沖通過的匹配元件陣列的步驟。

有益效果

本發(fā)明的有益效果是，為降低實(shí)施阻抗匹配所必需的r-l-c元件值，在源(source)的輸入端或輸出端增加頻率轉(zhuǎn)換部，以有效集成r-l-c而可以實(shí)現(xiàn)pld(programmablelogicdevice)。

本發(fā)明可以克服在現(xiàn)有超聲波采樣頻率范圍內(nèi)運(yùn)行的探頭和系統(tǒng)之間阻抗匹配所用r-l-c集成技術(shù)的極限。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的阻抗匹配裝置的組成圖；

圖2是圖示根據(jù)本發(fā)明的阻抗匹配裝置適用于超聲波系統(tǒng)上的一個(gè)例子的組成圖；

圖3是為說明根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的阻抗匹配方法的順序圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以對(duì)前述各實(shí)施例所述的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例所述技術(shù)方案的范圍。

說明本發(fā)明時(shí)如果對(duì)有關(guān)公知技術(shù)的具體說明會(huì)使本發(fā)明宗旨變得模糊，則省略該說明。本說明書的說明過程中使用的數(shù)字只不過是將一個(gè)組件與其它組件進(jìn)行區(qū)分的識(shí)別符號(hào)而已。

本說明書中，描述某一個(gè)構(gòu)件“連接于”或“聯(lián)接于”其它構(gòu)件，有可能直接連接于或聯(lián)接于該其它構(gòu)件，但在沒有特別相反的敘述的前提下表示中間還可能通過其它構(gòu)件來實(shí)施連接或聯(lián)接。

下面結(jié)合附圖詳述本發(fā)明的實(shí)施例。本發(fā)明在進(jìn)行說明時(shí)為整體的理解更加容易，對(duì)于同一個(gè)裝置，不管圖中編號(hào)，均使用同一個(gè)參照編號(hào)。

圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的阻抗匹配裝置的組成圖。

圖2是圖示根據(jù)本發(fā)明的阻抗匹配裝置適用于超聲波系統(tǒng)的一個(gè)例子的組成圖。

根據(jù)圖1，阻抗匹配裝置(100)位于系統(tǒng)(1)和輸入輸出部(2)之間，利用傳送到輸入輸出部(2)的傳送信號(hào)和從輸入輸出部(2)接收的接收信號(hào)實(shí)施阻抗匹配。

系統(tǒng)(1)是可以以圖2中圖示的超聲波系統(tǒng)的脈沖發(fā)生裝置(10)作為一個(gè)例子，根據(jù)介質(zhì)(例如，需要診斷或治療的身體部位)發(fā)生診斷用或治療用傳送脈沖(txpulse)或信號(hào)。

相當(dāng)于輸入輸出部(2)的探針是內(nèi)部和外部信號(hào)或信息的收發(fā)裝置。作為一例，如圖2所示，從超聲波而言，相當(dāng)于探頭，向介質(zhì)發(fā)送超聲波和從介質(zhì)接收回波(echo)信號(hào)。此時(shí)，超聲波探頭由將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成超聲波所用元件(element：壓電元件、聲波發(fā)生元件)的排列組成，元件組成rf信道。mri是由線圈和接收部電路部組成。此時(shí)，探針包括第一轉(zhuǎn)換部(150)，根據(jù)電路的組成，探針?biāo)碾娐穮^(qū)即連接器位置是可變的。

探頭(20)裝配在內(nèi)部，包括將超聲波信號(hào)和電信號(hào)相互轉(zhuǎn)換的傳感器(transducer)，一般傳感器可以具備多個(gè)超聲波振子的集合體。例如，探頭(20)將脈沖發(fā)生裝置(10)發(fā)生的傳送脈沖轉(zhuǎn)換成超聲波信號(hào)，向人體的診斷或治療部位放射超聲波后，將該反射的超聲波信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后傳送到圖片處理裝置(無圖示)，圖片處理裝置則利用接收的信號(hào)可以生成圖像。此時(shí)，探頭(20)的各信道的特性阻抗值取決于制造規(guī)格?；蛘咻斎胼敵霾?2)可以是mri的線圈和接收部。

在本發(fā)明中提出的圖1的阻抗匹配系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖上，超聲波是脈沖發(fā)生裝置和第二轉(zhuǎn)換部可以在探針內(nèi)部組成，為提升阻抗匹配特性，各功能塊的組成位置可以分別位于系統(tǒng)或探頭端。

本發(fā)明中被輸入到阻抗匹配裝置(100)的脈沖頻率為低頻時(shí)，l的值會(huì)變大。因此，本發(fā)明中增加高頻載波傳送端而提升系統(tǒng)(1)和輸入/輸出部(2)的阻抗匹配效率。所述載波傳送端可以實(shí)施將輸入到阻抗匹配裝置(100)的頻率轉(zhuǎn)換為高頻的功能。因此根據(jù)本發(fā)明，如圖1所示，在阻抗匹配裝置(100)的輸入/輸出端上分別還包括轉(zhuǎn)換部(110，150)。

阻抗匹配裝置(100)是具體包括第一轉(zhuǎn)換部(110)、匹配元件陣列部(120)、陣列控制部(130)、提出/計(jì)算部(140)、第二轉(zhuǎn)換部(150)和轉(zhuǎn)換控制部(160)。

轉(zhuǎn)換部(110，120)分為第一轉(zhuǎn)換部(110)和第二轉(zhuǎn)換部(120)，分別根據(jù)tx/rx狀態(tài)實(shí)施調(diào)制或解調(diào)功能、載波可變功能、信道組的設(shè)定和解除功能。

第一轉(zhuǎn)換部(110)實(shí)施tx功能時(shí)，根據(jù)轉(zhuǎn)換部控制部(160)信息(為實(shí)施轉(zhuǎn)換部功能所需的控制信息和信道組信息，如載波頻率、調(diào)制和解調(diào)控制信息等)，為將系統(tǒng)(1)提供的脈沖(或信號(hào))信息或系統(tǒng)特性信息(包括探針信息)載到載波頻率而實(shí)施載波頻率可變功能和調(diào)制功能。此時(shí)，tx信號(hào)被載到第一轉(zhuǎn)換部(110)的載波頻率，通過匹配元件陣列部(120)，重新在第二轉(zhuǎn)換部(150)將傳送到該載波頻率的tx信息復(fù)原后再傳送到輸入輸出(2)(探針)部。第一轉(zhuǎn)換部(110)和第二轉(zhuǎn)換部(150)實(shí)施發(fā)送/接收(tx/rx)功能時(shí)，為減少匹配元件陣列部(120)的r-l-c元件的使用數(shù)量，也可以設(shè)定信道組，將信號(hào)載到載波頻率之后傳送到阻抗匹配元件陣列部(120)。

所述第一轉(zhuǎn)換部(110)在匹配元件陣列部(120)實(shí)施接收(rx)動(dòng)作時(shí)實(shí)施根據(jù)在轉(zhuǎn)換控制部(160)設(shè)定的信道組設(shè)定信息恢復(fù)被載波頻率接收的信息，然后傳遞給系統(tǒng)(1)的功能。

所述第一轉(zhuǎn)換部(110)和第二轉(zhuǎn)換部(150)是可以用載波傳送端標(biāo)記，載波傳送端是可以根據(jù)轉(zhuǎn)換控制部(160)的控制信息設(shè)定輸入輸出部(2)(探針)的信道組。此時(shí)根據(jù)設(shè)定的諸信道的組數(shù)量，阻抗匹配元件的使用數(shù)量會(huì)得以變更。信道組是根據(jù)傳送帶和傳送率以及阻抗特性乃至系統(tǒng)性能改善需求受到轉(zhuǎn)換控制部(160)的控制。

所述轉(zhuǎn)換控制部(160)是根據(jù)診斷和治療裝備的資源(超聲波、電磁場(chǎng)等)和該系統(tǒng)的特性，需要固定或變化載波頻率時(shí)，會(huì)實(shí)施控制為分別控制將第一轉(zhuǎn)換部(110)、第二轉(zhuǎn)換部(150)的功能，并會(huì)實(shí)施控制功能使得獨(dú)立傳送探針(probe)信道信息，或者組的設(shè)定來實(shí)施傳送。

如上所述，第一轉(zhuǎn)換部(110)連接于系統(tǒng)(1)的輸出端，將由系統(tǒng)(1)輸出的脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成載波頻率后輸出，則匹配元件陣列(120)的l值減少。

所述匹配元件陣列部(120)由r-l-c的阻抗匹配元件陣列(array)組成，通過矩陣轉(zhuǎn)換，根據(jù)陣列控制部(130)輸入信息實(shí)施對(duì)輸入輸出部(2)(探針)和系統(tǒng)(1)進(jìn)行匹配的功能。此時(shí)，阻抗匹配元件陣列部(120)根據(jù)載波傳送端即第一轉(zhuǎn)換部(110)和第二轉(zhuǎn)換部(150)的信道組設(shè)定信息相應(yīng)地實(shí)施阻抗匹配功能。陣列信息部(130)是將第一轉(zhuǎn)換部(110)和第二轉(zhuǎn)換部(150)的狀態(tài)信息和發(fā)送/接收信息，從提取/計(jì)算部(140)接收匹配阻抗值，根據(jù)匹配阻抗值路由匹配元件陣列部(120)的匹配元件陣列。例如，陣列控制部(130)根據(jù)匹配阻抗值決定rlc元件的組成和連接關(guān)系，進(jìn)而生成矩陣碼(matrixcode)。隨之，陣列控制部(130)將生成的矩陣碼下載到匹配元件陣列部(120)而使匹配元件陣列部(120)根據(jù)匹配阻抗值路由匹配元件陣列。

在超聲波一般r-c是固定的，使l值可變而匹配阻抗值。而且一般阻抗匹配是根據(jù)電力傳遞和電力輸出的方向分別進(jìn)行匹配，但在超聲波是傳送脈沖線路和接收脈沖線路同一，因此不但重視各信道脈沖回波信息的效率，而且全部信道的無差異(uniformity：均衡各信道的脈沖回波特性)會(huì)對(duì)圖像特性產(chǎn)生較大影響。

陣列控制部(130)是在系統(tǒng)(1)發(fā)生傳送脈沖之前可以使匹配元件陣列部(120)初始化。例如，陣列控制部(130)根據(jù)預(yù)先設(shè)定的固定阻抗值路由匹配元件陣列部(120)的匹配元件陣列?；蛘哧嚵锌刂撇?130)可以根據(jù)提取/計(jì)算部(140)被確認(rèn)的脈沖信息實(shí)施控制而算出阻抗值，根據(jù)算出的阻抗值實(shí)施控制而使匹配元件陣列被路由。

提取/計(jì)算部(140)是從傳送脈沖和接收脈沖提取脈沖信息。例如，提取/計(jì)算部(140)可以測(cè)定通過匹配元件陣列部(120)的傳送脈沖和接收脈沖的振幅，相位，以及頻率，從此可以提取包含各個(gè)信道的頻率響應(yīng)特性和靈敏度(sensitivity)以及動(dòng)態(tài)范圍(dynamicrange)的脈沖信息。

并且，提取/計(jì)算部(140)是接收所述提取的傳送脈沖和接收脈沖的脈沖信息計(jì)算匹配阻抗值。例如，提取/計(jì)算部(140)對(duì)于傳送脈沖和接收脈沖分別計(jì)算與振幅信息、相位信息和頻率信息相應(yīng)的阻抗值，將對(duì)于傳送脈沖接收脈沖的響應(yīng)特性最好的阻抗值計(jì)算成匹配阻抗值。一般在超聲波，在靈敏度高、動(dòng)態(tài)范圍廣且以中心頻率(centerfrequency)為中心的寬帶中的頻率響應(yīng)特性較好。

第二轉(zhuǎn)換部(150)是將由匹配元件陣列部(120)輸出的載波頻率恢復(fù)成原來的傳送脈沖后輸出到輸入輸出部(2)，將從輸入輸出部(2)接收的信號(hào)轉(zhuǎn)換成載波頻率。

第二轉(zhuǎn)換部(150)實(shí)施tx功能時(shí)，將由匹配元件陣列部(120)接收的信息根據(jù)轉(zhuǎn)換控制部(160)的信道組信息和控制信息由載波信息恢復(fù)成tx信號(hào)(或信息)，將恢復(fù)的tx信號(hào)傳遞給輸入輸出部(2)(探針)。

第二轉(zhuǎn)換部(150)實(shí)施rx功能時(shí)，根據(jù)轉(zhuǎn)換控制部(160)的控制信息(載波頻率、組設(shè)定等)，將從輸入輸出部(2)(探針)接收的信息轉(zhuǎn)換后傳遞給阻抗匹配元件陣列部(120)。

轉(zhuǎn)換控制部(160)是控制第一轉(zhuǎn)換部(110)和第二轉(zhuǎn)換部(150)的控制部，根據(jù)系統(tǒng)(超聲波/mri，或者介質(zhì)特性、損失率等)(1)的特性控制第一轉(zhuǎn)換部(110)和第二轉(zhuǎn)換部(150)的載波頻率，并設(shè)定信道組。

圖3是說明本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的阻抗匹配方法的順序圖。

在310步驟，阻抗匹配裝置(100)被輸入從系統(tǒng)(1)發(fā)生的傳送脈沖。發(fā)生的傳送脈沖通過阻抗匹配裝置(100)的匹配元件陣列部(120)傳遞到輸入輸出部(2)，該傳送脈沖被反射到介質(zhì)而通過輸入輸出部(2)后，接收脈沖從輸入輸出部(2)被傳遞而通過匹配元件陣列部(120)被接收。

此時(shí)，在320步驟，阻抗匹配裝置(100)將由系統(tǒng)(1)輸出的傳送脈沖轉(zhuǎn)換成載波頻率，使之通過匹配元件陣列部(120)。

在330步驟，阻抗匹配裝置(100)提取通過匹配元件陣列部(120)的傳送脈沖的脈沖信息。就是說，可以測(cè)定傳送脈沖的振幅、相位和頻率。

在340步驟轉(zhuǎn)換成由載波頻率被轉(zhuǎn)換成可向輸入輸出部(2)輸出的頻率的傳送脈沖，在350步驟輸出傳送脈沖。

隨后，輸入輸出部(2)將傳送脈沖輸出到介質(zhì)，接收由介質(zhì)反射的接收脈沖后輸出。

在360步驟，阻抗匹配裝置(100)接收由輸入輸出部(2)輸出的接收脈沖，在370步驟將接收脈沖的頻率轉(zhuǎn)換成載波頻率而使之通過匹配元件陣列部(120)。

在380步驟，阻抗匹配裝置(100)提取通過匹配元件陣列部(120)的接收脈沖的脈沖信息。就是說，可以測(cè)定接收脈沖的振幅、相位和頻率。

在390步驟，阻抗匹配裝置(100)利用所述提取的傳送脈沖和接收脈沖的脈沖信息計(jì)算匹配阻抗值。例如，阻抗匹配裝置(100)對(duì)傳送脈沖和接收脈沖分別計(jì)算與振幅信息、相位信息和頻率信息相應(yīng)的阻抗值，對(duì)于傳送脈沖將接收脈沖的響應(yīng)特性最好的阻抗值計(jì)算成匹配阻抗值。

在400步驟，阻抗匹配裝置(100)根據(jù)算出的匹配阻抗值路由匹配元件陣列部(120)的匹配元件陣列。

例如，阻抗匹配裝置(100)根據(jù)匹配阻抗值決定rlc元件的組成和連接關(guān)系，進(jìn)而生成矩陣碼(matrixcode)。隨后，阻抗匹配裝置(100)將生成的短陣碼下載到匹配元件陣列部(120)而根據(jù)匹配阻抗值路由匹配元件陣列部(120)的匹配元件陣列。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的阻抗匹配方法是可以以通過各種對(duì)信息實(shí)施電子化處理的裝置實(shí)施的程序指令形態(tài)實(shí)現(xiàn)后記錄到存儲(chǔ)介質(zhì)。存儲(chǔ)介質(zhì)可以將程序指令、數(shù)據(jù)文件、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等單獨(dú)或組合包括。

所述介質(zhì)上記錄的程序指令可以是為本發(fā)明特別設(shè)計(jì)組成的或者是軟件領(lǐng)域技術(shù)人員公知的使用指令。存儲(chǔ)介質(zhì)可以包括硬盤、軟盤和磁盤等磁性介質(zhì)(magneticmedia)、如cd-rom、dvd等光介質(zhì)(opticalmedia)、光盤(flopticaldisk)等磁-光介質(zhì)(magneto-opticalmedia)、以及只讀存儲(chǔ)器(rom)、隨機(jī)存儲(chǔ)器(ram)、閃存等為存儲(chǔ)程序指令加以執(zhí)行而特殊組成的硬件裝置。上述介質(zhì)可以是傳送指定程序指令、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等的信號(hào)的包括載波的光或金屬線、波導(dǎo)等傳送介質(zhì)。程序指令包括由編譯程序編制的機(jī)器語言碼乃至利用解釋器等電子化處理信息裝置如通過計(jì)算機(jī)運(yùn)行的高級(jí)語言代碼。所述硬件裝置是為實(shí)施本發(fā)明的運(yùn)行，可以組成一個(gè)以上的程序模塊運(yùn)行，且其域也相同。

以上說明對(duì)本發(fā)明而言只是說明性的，而非限制性的，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解，在不脫離本發(fā)明所附權(quán)利要求所限定的精神和范圍的情況下，可做出許多修改，變化，或等效，但都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。