專利名稱：多端口回轉(zhuǎn)器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種多端口回轉(zhuǎn)器，即多輸入、輸出端口回轉(zhuǎn)器。
背景技術：
大規(guī)模集成電路的單元器件是大規(guī)模集成電路設計的基礎，近幾十年來，單元器件設計的滯后制約了大規(guī)模集成電路的優(yōu)化設計。盡管科技工作者從理論上導出了多端口旋轉(zhuǎn)器、環(huán)流器、反照器和變標器等多端口單元器件，但這些多端口單元器件均沒有得到應用，其主要原因是這些多端口單元器件不能用基本電路元件有效綜合。我們知道，二端口回轉(zhuǎn)器可以用微電子電路實現(xiàn)，而多端口回轉(zhuǎn)器可通過多個二端口回轉(zhuǎn)器串聯(lián)來實現(xiàn)，因此多端口回轉(zhuǎn)器可以用微電子電路來實現(xiàn)。盡管如此，由于多端口回轉(zhuǎn)器用作綜合多端口單元器件和多端口網(wǎng)絡時，多端口回轉(zhuǎn)器的回轉(zhuǎn)比矩陣的參數(shù)在不同場合均發(fā)生變化，而這種變化的參數(shù)制作集成電路是不現(xiàn)實的。
技術方案本發(fā)明所要解決的問題是提供一種多端口回轉(zhuǎn)器，這種回轉(zhuǎn)器可以通過集成電路來實現(xiàn)。
本發(fā)明提供的技術方案是一種多端口回轉(zhuǎn)器，包括p×q個二端口回轉(zhuǎn)器，其中p為輸入端口數(shù)，p＞1，q為輸出端口數(shù)，q＞1，p、q均為自然數(shù)，多端口回轉(zhuǎn)器的第1輸入端由q個二端口回轉(zhuǎn)器r11、r12、r13、…、r1q的輸入端串聯(lián)而成，第2輸入端由q個二端口回轉(zhuǎn)器r21、r22、r23、…、r2q的輸入端串聯(lián)而成，依次類推，第p輸入端由q個二端口回轉(zhuǎn)器rp1、rp2、rp3、…、rpq的輸入端串聯(lián)而成；多端口回轉(zhuǎn)器的第1輸出端由p個二端口回轉(zhuǎn)器r11、r21、r31、…、rp1的輸出端串聯(lián)而成，第2輸出端由p個二端口回轉(zhuǎn)器r12、r22、r32、…、rp2的輸出端串聯(lián)而成，依次類推，第q輸出端由p個二端口回轉(zhuǎn)器r1q、r2q、r3q、…、rpq的輸出端串聯(lián)而成，其特殊之處是，多端口回轉(zhuǎn)器的所有二端口回轉(zhuǎn)器的回轉(zhuǎn)比的絕對值均相同，且當p＜q時，二端口回轉(zhuǎn)器r11、r12、r13、…、r1q，r22、r23、…、r2q，r33、r34、…、r3q，…，rpp、rp(p+1)、…、rpq的回轉(zhuǎn)比與其余的二端口回轉(zhuǎn)器即r21、r31、r32、r41，r42、r43、…、rp1、rp2、…、rp(p-1)的回轉(zhuǎn)比互為相反數(shù)；當p≥q時，r11、r12、r13、…、r1q，r22、r23、…、r2q，r33、r34、…、r3q，…，rqq的回轉(zhuǎn)比與其余的二端口回轉(zhuǎn)器的回轉(zhuǎn)比互為相反數(shù)；二端口回轉(zhuǎn)器的輸入輸出端口均并聯(lián)有可控開關。
本發(fā)明由于在多端口回轉(zhuǎn)器中采用相同回轉(zhuǎn)比(絕對值相同)的二端口回轉(zhuǎn)器，獲得歸一化多端口回轉(zhuǎn)器電路，達到多端口回轉(zhuǎn)器一體化設計，從而使本發(fā)明多端口回轉(zhuǎn)器能統(tǒng)一用集成電路生產(chǎn)和靈活使用。有了集成化的多端口回轉(zhuǎn)器就可以用該回轉(zhuǎn)器設計出多端口變壓器、多端口旋轉(zhuǎn)器、多端口環(huán)流器、多端口反照器、多端口變標器和多端口驅(qū)動點函數(shù)矩陣等多端口單元器件。


圖1為本發(fā)明具有p+q個端口的回轉(zhuǎn)器電路示意圖；圖2為本發(fā)明具有2+3個端口的回轉(zhuǎn)器電路示意圖；圖3為本發(fā)明具有3+3個端口的回轉(zhuǎn)器電路示意圖；圖4為本發(fā)明實現(xiàn)所需回轉(zhuǎn)比參數(shù)的多端口回轉(zhuǎn)器電路示意圖。
具體實施例方式
參見圖1，本發(fā)明包括p×q個二端口回轉(zhuǎn)器，其中p為輸入端口數(shù)，p＞1，q為輸出端口數(shù)，q＞1，p、q均為自然數(shù)，多端口回轉(zhuǎn)器的第1輸入端由q個二端口回轉(zhuǎn)器r11、r12、r13、…、r1q的輸入端串聯(lián)而成，第2輸入端由q個二端口回轉(zhuǎn)器r21、r22、r23、…、r2q的輸入端串聯(lián)而成，依次類推，第p輸入端由q個二端口回轉(zhuǎn)器rp1、rp2、rp3、…、rpq的輸入端串聯(lián)而成；多端口回轉(zhuǎn)器的第1輸出端由p個二端口回轉(zhuǎn)器r11、r21、r31、…、rp1的輸出端串聯(lián)而成，第2輸出端由p個二端口回轉(zhuǎn)器r12、r22、r32、…、rp2的輸出端串聯(lián)而成，依次類推，第q輸出端由p個二端口回轉(zhuǎn)器r1q、r2q、r3q、…、rpq的輸出端串聯(lián)而成，上述所有二端口回轉(zhuǎn)器均采用相同回轉(zhuǎn)比(絕對值相同)的二端口回轉(zhuǎn)器，當p＜q時，二端口回轉(zhuǎn)器r11、r12、r13、…、r1q，r22、r23、…、r2q，r33、r34、…、r3q，…，rpp、rp(p+1)、…、rpq的回轉(zhuǎn)比與其余的二端口回轉(zhuǎn)器即r21、r31、r32、r41，r42、r43、…、rp1、rp2、…、rp(p-1)的回轉(zhuǎn)比互為相反數(shù)；當p≥q時，r11、r12、r13、…、r1q，r22、r23、…、r2q，r33、r34、…、r3q，…，rqq的回轉(zhuǎn)比與其余的二端口回轉(zhuǎn)器的回轉(zhuǎn)比互為相反數(shù)；即將二端口回轉(zhuǎn)器歸一化，從而使本發(fā)明的多端口回轉(zhuǎn)器可通過集成電路生產(chǎn)來獲得。本發(fā)明的二端口回轉(zhuǎn)器的輸入輸出端口均并聯(lián)一可控開關x11、x12、x13、…、x1q，x21、x22、x23、…、x2q，…，xp1、xp2、xp3、…、xpq。以便使用時短接回轉(zhuǎn)矩陣中為零元素對應的二端口回轉(zhuǎn)器輸入端、輸出端。即當回轉(zhuǎn)矩陣的某元素為零時，則將該元素對應的二端口回轉(zhuǎn)器輸入端和輸出端同時閉合，使該二端口回轉(zhuǎn)器輸入端和輸出端同時短接，相當于該二端口回轉(zhuǎn)器不起作用。從而實現(xiàn)回轉(zhuǎn)器的回轉(zhuǎn)比矩陣中為零的元素。
圖2為p＝2、q＝3的五端口回轉(zhuǎn)器電路圖，它包括六個二端口回轉(zhuǎn)器r11、r12、r13、r21、r22、r23，這六個二端口回轉(zhuǎn)器的輸入輸出端口均并聯(lián)一可控開關x11、x12、x13、x21、x22、x23。五端口回轉(zhuǎn)器的第1輸入端由二端口回轉(zhuǎn)器r11、r12、r13的輸入端串聯(lián)而成，第2輸入端由二端口回轉(zhuǎn)器r21、r22、r23的輸入端串聯(lián)而成，第1輸出端由二端口回轉(zhuǎn)器r11、r21的輸出端串聯(lián)而成，第2輸出端由二端口回轉(zhuǎn)器r12、r22的輸出端串聯(lián)而成，第3輸出端由二端口回轉(zhuǎn)器r13、r23的輸出端串聯(lián)而成。
圖3為p＝3、q＝3的六端口回轉(zhuǎn)器電路圖，它包括九個二端口回轉(zhuǎn)器r11、r12、r13、r21、r22、r23、r31、r32、r33，這九個二端口回轉(zhuǎn)器的輸入輸出端口均并聯(lián)一可控開關x11、x12、x13、x21、x22、x23、x31、x32、x33。六端口回轉(zhuǎn)器的第1輸入端由二端口回轉(zhuǎn)器r11、r12、r13的輸入端串聯(lián)而成，第2輸入端由二端口回轉(zhuǎn)器r21、r22、r23的輸入端串聯(lián)而成，第3輸入端由二端口回轉(zhuǎn)器r31、r32、r33的輸入端串聯(lián)而成，第1輸出端由二端口回轉(zhuǎn)器r11、r21、r31的輸出端串聯(lián)而成，第2輸出端由二端口回轉(zhuǎn)器r12、r22、r32的輸出端串聯(lián)而成，第3輸出端由二端口回轉(zhuǎn)器r13、r23、r33的輸出端串聯(lián)而成。
具體應用中，當所需多端口回轉(zhuǎn)器的回轉(zhuǎn)比參數(shù)改變時，可通過圖4給出的電路來實現(xiàn)。圖4中G為具有b+n個端口的歸一化回轉(zhuǎn)器，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)同圖1，x11、x12、…、x1n，X21、…、xbn為可控開關控制端。在歸一化的多端口回轉(zhuǎn)器的b端并聯(lián)b個可調(diào)電導g1、g2、…、gb。對于多端口回轉(zhuǎn)器回轉(zhuǎn)比參數(shù)的改變，只需改變外接端口電導g1、g2、…、gb即可。也就是說，應用中，若要求多端口回轉(zhuǎn)器回轉(zhuǎn)比矩陣中的某元素為期望值，可通過調(diào)節(jié)該元素對應的二端口回轉(zhuǎn)器外接端口的電導g1、g2、…、gb來實現(xiàn)。由電阻R和運算放大器構(gòu)成的p個電壓反向器并聯(lián)在歸一化的多端口回轉(zhuǎn)器的n端的第1、第2到第p端口。vb1、vb2、…、vbb和ib1、ib2、…、ibb為b端的電壓和電流。vn1、…、vnp、vn(p+1)、…、vn(p+q)和in1、…、inp、in(p+1)、…、in(p+q)為n端的電壓和電流。
圖1～圖4中的vp1、vp2、…、vpp和ip1、ip2、…、ipp為多端口回轉(zhuǎn)器的p端的電壓和電流。vq1、vq2、…、vqq和iq1、iq2、…、iqq為多端口回轉(zhuǎn)器的q端的電壓和電流。
本發(fā)明建議選用回轉(zhuǎn)比絕對值為1的二端口回轉(zhuǎn)器，以方便生產(chǎn)和使用。
上述可控開關推薦選用門陣列開關，這樣可以減少可控開關控制端的數(shù)量。
上述p或q為大于1的自然數(shù)，可根據(jù)需要選用適當個數(shù)的二端口回轉(zhuǎn)器制作成需要的集成塊。
上述p≤100，q≤100。當然，需要時p和/或q也可以大于100。
權(quán)利要求
1.一種多端口回轉(zhuǎn)器，包括p×q個二端口回轉(zhuǎn)器，其中p為輸入端口數(shù)，p＞1，q為輸出端口數(shù)，q＞1，p、q均為自然數(shù)，多端口回轉(zhuǎn)器的第1輸入端由q個二端口回轉(zhuǎn)器r11、r12、r13、…、r1q的輸入端串聯(lián)而成，第2輸入端由q個二端口回轉(zhuǎn)器r21、r22、r23、…、r2q的輸入端串聯(lián)而成，依次類推，第p輸入端由q個二端口回轉(zhuǎn)器rp1、rp2、rp3、…、rpq的輸入端串聯(lián)而成；多端口回轉(zhuǎn)器的第1輸出端由p個二端口回轉(zhuǎn)器r11、r21、r31、…、rp1的輸出端串聯(lián)而成，第2輸出端由p個二端口回轉(zhuǎn)器r12、r22、r32、…、rp2的輸出端串聯(lián)而成，依次類推，第q輸出端由p個二端口回轉(zhuǎn)器r1q、r2q、r3q、…、rpq的輸出端串聯(lián)而成，其特征是多端口回轉(zhuǎn)器的所有二端口回轉(zhuǎn)器的回轉(zhuǎn)比的絕對值均相同，且當p＜q時，二端口回轉(zhuǎn)器r11、r12、r13、…、r1q，r22、r23、…、r2q，r33、r34、…、r3q，…，rpp、rp(p+1)、…、rpq的回轉(zhuǎn)比與其余二端口回轉(zhuǎn)器的回轉(zhuǎn)比互為相反數(shù)；當p≥q時，二端口回轉(zhuǎn)器r11、r12、r13、…、r1q，r22、r23、…、r2q，r33、r34、…、r3q，…，rqq的回轉(zhuǎn)比與其余二端口回轉(zhuǎn)器的回轉(zhuǎn)比互為相反數(shù)；二端口回轉(zhuǎn)器的輸入輸出端口均并聯(lián)有可控開關。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多端口回轉(zhuǎn)器，其特征是多端口回轉(zhuǎn)器的所有二端口回轉(zhuǎn)器的回轉(zhuǎn)比的絕對值均為1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多端口回轉(zhuǎn)器，其特征是上述可控開關為門陣列開關。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多端口回轉(zhuǎn)器，其特征是上述p≤100，q≤100。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多端口回轉(zhuǎn)器,包括p×q個二端口回轉(zhuǎn)器,多端口回轉(zhuǎn)器的輸入端由若干個二端口回轉(zhuǎn)器的輸入端串聯(lián)而成,輸出端由若干個二端口回轉(zhuǎn)器的輸出端串聯(lián)而成,其特殊之處是:多端口回轉(zhuǎn)器的所有二端口回轉(zhuǎn)器的回轉(zhuǎn)比的絕對值均相同,二端口回轉(zhuǎn)器的輸入輸出端口均并聯(lián)有可控開關。本發(fā)明由于在多端口回轉(zhuǎn)器中采用相同回轉(zhuǎn)比(絕對值相同)的二端口回轉(zhuǎn)器,獲得歸一化多端口回轉(zhuǎn)器電路,達到多端口回轉(zhuǎn)器一體化設計,從而使本發(fā)明多端口回轉(zhuǎn)器能統(tǒng)一用集成電路生產(chǎn)和靈活使用。有了集成化的多端口回轉(zhuǎn)器就可以用該回轉(zhuǎn)器設計出多端口變壓器、多端口旋轉(zhuǎn)器、多端口環(huán)流器、多端口反照器、多端口變標器和多端口驅(qū)動點函數(shù)矩陣等多端口單元器件。
文檔編號H03H7/00GK1341993SQ0113352
公開日2002年3月27日 申請日期2001年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月30日
發(fā)明者熊元新 申請人:武漢大學