多埠迴轉器的製作方法

2023-09-17 02:26:40

專利名稱：多埠迴轉器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種多埠迴轉器，即多輸入、輸出埠迴轉器。
背景技術：
大規模集成電路的單元器件是大規模集成電路設計的基礎，近幾十年來，單元器件設計的滯後制約了大規模集成電路的優化設計。儘管科技工作者從理論上導出了多埠旋轉器、環流器、反照器和變標器等多埠單元器件，但這些多埠單元器件均沒有得到應用，其主要原因是這些多埠單元器件不能用基本電路元件有效綜合。我們知道，二埠迴轉器可以用微電子電路實現，而多埠迴轉器可通過多個二埠迴轉器串聯來實現，因此多埠迴轉器可以用微電子電路來實現。儘管如此，由於多埠迴轉器用作綜合多埠單元器件和多埠網絡時，多埠迴轉器的迴轉比矩陣的參數在不同場合均發生變化，而這種變化的參數製作集成電路是不現實的。
技術方案本發明所要解決的問題是提供一種多埠迴轉器，這種迴轉器可以通過集成電路來實現。
本發明提供的技術方案是一種多埠迴轉器，包括p×q個二埠迴轉器，其中p為輸入埠數，p＞1，q為輸出埠數，q＞1，p、q均為自然數，多埠迴轉器的第1輸入端由q個二埠迴轉器r11、r12、r13、…、r1q的輸入端串聯而成，第2輸入端由q個二埠迴轉器r21、r22、r23、…、r2q的輸入端串聯而成，依次類推，第p輸入端由q個二埠迴轉器rp1、rp2、rp3、…、rpq的輸入端串聯而成；多埠迴轉器的第1輸出端由p個二埠迴轉器r11、r21、r31、…、rp1的輸出端串聯而成，第2輸出端由p個二埠迴轉器r12、r22、r32、…、rp2的輸出端串聯而成，依次類推，第q輸出端由p個二埠迴轉器r1q、r2q、r3q、…、rpq的輸出端串聯而成，其特殊之處是，多埠迴轉器的所有二埠迴轉器的迴轉比的絕對值均相同，且當p＜q時，二埠迴轉器r11、r12、r13、…、r1q，r22、r23、…、r2q，r33、r34、…、r3q，…，rpp、rp(p+1)、…、rpq的迴轉比與其餘的二埠迴轉器即r21、r31、r32、r41，r42、r43、…、rp1、rp2、…、rp(p-1)的迴轉比互為相反數；當p≥q時，r11、r12、r13、…、r1q，r22、r23、…、r2q，r33、r34、…、r3q，…，rqq的迴轉比與其餘的二埠迴轉器的迴轉比互為相反數；二埠迴轉器的輸入輸出埠均並聯有可控開關。
本發明由於在多埠迴轉器中採用相同迴轉比(絕對值相同)的二埠迴轉器，獲得歸一化多埠迴轉器電路，達到多埠迴轉器一體化設計，從而使本發明多埠迴轉器能統一用集成電路生產和靈活使用。有了集成化的多埠迴轉器就可以用該迴轉器設計出多埠變壓器、多埠旋轉器、多埠環流器、多埠反照器、多埠變標器和多埠驅動點函數矩陣等多埠單元器件。


圖1為本發明具有p+q個埠的迴轉器電路示意圖；圖2為本發明具有2+3個埠的迴轉器電路示意圖；圖3為本發明具有3+3個埠的迴轉器電路示意圖；圖4為本發明實現所需迴轉比參數的多埠迴轉器電路示意圖。
具體實施例方式
參見圖1，本發明包括p×q個二埠迴轉器，其中p為輸入埠數，p＞1，q為輸出埠數，q＞1，p、q均為自然數，多埠迴轉器的第1輸入端由q個二埠迴轉器r11、r12、r13、…、r1q的輸入端串聯而成，第2輸入端由q個二埠迴轉器r21、r22、r23、…、r2q的輸入端串聯而成，依次類推，第p輸入端由q個二埠迴轉器rp1、rp2、rp3、…、rpq的輸入端串聯而成；多埠迴轉器的第1輸出端由p個二埠迴轉器r11、r21、r31、…、rp1的輸出端串聯而成，第2輸出端由p個二埠迴轉器r12、r22、r32、…、rp2的輸出端串聯而成，依次類推，第q輸出端由p個二埠迴轉器r1q、r2q、r3q、…、rpq的輸出端串聯而成，上述所有二埠迴轉器均採用相同迴轉比(絕對值相同)的二埠迴轉器，當p＜q時，二埠迴轉器r11、r12、r13、…、r1q，r22、r23、…、r2q，r33、r34、…、r3q，…，rpp、rp(p+1)、…、rpq的迴轉比與其餘的二埠迴轉器即r21、r31、r32、r41，r42、r43、…、rp1、rp2、…、rp(p-1)的迴轉比互為相反數；當p≥q時，r11、r12、r13、…、r1q，r22、r23、…、r2q，r33、r34、…、r3q，…，rqq的迴轉比與其餘的二埠迴轉器的迴轉比互為相反數；即將二埠迴轉器歸一化，從而使本發明的多埠迴轉器可通過集成電路生產來獲得。本發明的二埠迴轉器的輸入輸出埠均並聯一可控開關x11、x12、x13、…、x1q，x21、x22、x23、…、x2q，…，xp1、xp2、xp3、…、xpq。以便使用時短接迴轉矩陣中為零元素對應的二埠迴轉器輸入端、輸出端。即當迴轉矩陣的某元素為零時，則將該元素對應的二埠迴轉器輸入端和輸出端同時閉合，使該二埠迴轉器輸入端和輸出端同時短接，相當於該二埠迴轉器不起作用。從而實現迴轉器的迴轉比矩陣中為零的元素。
圖2為p＝2、q＝3的五埠迴轉器電路圖，它包括六個二埠迴轉器r11、r12、r13、r21、r22、r23，這六個二埠迴轉器的輸入輸出埠均並聯一可控開關x11、x12、x13、x21、x22、x23。五埠迴轉器的第1輸入端由二埠迴轉器r11、r12、r13的輸入端串聯而成，第2輸入端由二埠迴轉器r21、r22、r23的輸入端串聯而成，第1輸出端由二埠迴轉器r11、r21的輸出端串聯而成，第2輸出端由二埠迴轉器r12、r22的輸出端串聯而成，第3輸出端由二埠迴轉器r13、r23的輸出端串聯而成。
圖3為p＝3、q＝3的六埠迴轉器電路圖，它包括九個二埠迴轉器r11、r12、r13、r21、r22、r23、r31、r32、r33，這九個二埠迴轉器的輸入輸出埠均並聯一可控開關x11、x12、x13、x21、x22、x23、x31、x32、x33。六埠迴轉器的第1輸入端由二埠迴轉器r11、r12、r13的輸入端串聯而成，第2輸入端由二埠迴轉器r21、r22、r23的輸入端串聯而成，第3輸入端由二埠迴轉器r31、r32、r33的輸入端串聯而成，第1輸出端由二埠迴轉器r11、r21、r31的輸出端串聯而成，第2輸出端由二埠迴轉器r12、r22、r32的輸出端串聯而成，第3輸出端由二埠迴轉器r13、r23、r33的輸出端串聯而成。
具體應用中，當所需多埠迴轉器的迴轉比參數改變時，可通過圖4給出的電路來實現。圖4中G為具有b+n個埠的歸一化迴轉器，其內部結構同圖1，x11、x12、…、x1n，X21、…、xbn為可控開關控制端。在歸一化的多埠迴轉器的b端並聯b個可調電導g1、g2、…、gb。對於多埠迴轉器迴轉比參數的改變，只需改變外接埠電導g1、g2、…、gb即可。也就是說，應用中，若要求多埠迴轉器迴轉比矩陣中的某元素為期望值，可通過調節該元素對應的二埠迴轉器外接埠的電導g1、g2、…、gb來實現。由電阻R和運算放大器構成的p個電壓反向器並聯在歸一化的多埠迴轉器的n端的第1、第2到第p埠。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為多埠迴轉器的p端的電壓和電流。vq1、vq2、…、vqq和iq1、iq2、…、iqq為多埠迴轉器的q端的電壓和電流。
本發明建議選用迴轉比絕對值為1的二埠迴轉器，以方便生產和使用。
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量。
上述p或q為大於1的自然數，可根據需要選用適當個數的二埠迴轉器製作成需要的集成塊。
上述p≤100，q≤100。當然，需要時p和/或q也可以大於100。
權利要求
1.一種多埠迴轉器，包括p×q個二埠迴轉器，其中p為輸入埠數，p＞1，q為輸出埠數，q＞1，p、q均為自然數，多埠迴轉器的第1輸入端由q個二埠迴轉器r11、r12、r13、…、r1q的輸入端串聯而成，第2輸入端由q個二埠迴轉器r21、r22、r23、…、r2q的輸入端串聯而成，依次類推，第p輸入端由q個二埠迴轉器rp1、rp2、rp3、…、rpq的輸入端串聯而成；多埠迴轉器的第1輸出端由p個二埠迴轉器r11、r21、r31、…、rp1的輸出端串聯而成，第2輸出端由p個二埠迴轉器r12、r22、r32、…、rp2的輸出端串聯而成，依次類推，第q輸出端由p個二埠迴轉器r1q、r2q、r3q、…、rpq的輸出端串聯而成，其特徵是多埠迴轉器的所有二埠迴轉器的迴轉比的絕對值均相同，且當p＜q時，二埠迴轉器r11、r12、r13、…、r1q，r22、r23、…、r2q，r33、r34、…、r3q，…，rpp、rp(p+1)、…、rpq的迴轉比與其餘二埠迴轉器的迴轉比互為相反數；當p≥q時，二埠迴轉器r11、r12、r13、…、r1q，r22、r23、…、r2q，r33、r34、…、r3q，…，rqq的迴轉比與其餘二埠迴轉器的迴轉比互為相反數；二埠迴轉器的輸入輸出埠均並聯有可控開關。
2.根據權利要求1所述的多埠迴轉器，其特徵是多埠迴轉器的所有二埠迴轉器的迴轉比的絕對值均為1。
3.根據權利要求1或2所述的多埠迴轉器，其特徵是上述可控開關為門陣列開關。
4.根據權利要求1或2所述的多埠迴轉器，其特徵是上述p≤100，q≤100。
全文摘要
本發明涉及一種多埠迴轉器,包括p×q個二埠迴轉器,多埠迴轉器的輸入端由若干個二埠迴轉器的輸入端串聯而成,輸出端由若干個二埠迴轉器的輸出端串聯而成,其特殊之處是:多埠迴轉器的所有二埠迴轉器的迴轉比的絕對值均相同,二埠迴轉器的輸入輸出埠均並聯有可控開關。本發明由於在多埠迴轉器中採用相同迴轉比(絕對值相同)的二埠迴轉器,獲得歸一化多埠迴轉器電路,達到多埠迴轉器一體化設計,從而使本發明多埠迴轉器能統一用集成電路生產和靈活使用。有了集成化的多埠迴轉器就可以用該迴轉器設計出多埠變壓器、多埠旋轉器、多埠環流器、多埠反照器、多埠變標器和多埠驅動點函數矩陣等多埠單元器件。
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 優先權日2001年9月30日
發明者熊元新 申請人:武漢大學