用于自动调谐阻抗矩阵的方法和装置及使用该装置的无线电发送器 |
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| 申请号 | CN201480021417.4 | 申请日 | 2014-02-12 | 公开(公告)号 | CN105122642B | 公开(公告)日 | 2017-12-08 |
| 申请人 | 三星电子株式会社; | 发明人 | F.布罗伊德; E.克拉维利尔; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及用于自动调谐阻抗矩阵(例如，由同时使用多个天线的无线电发送器的功率 放大器 看到的阻抗矩阵)的方法和装置。本发明还涉及使用该装置的无线电发送器。用于自动调谐阻抗矩阵的装置具有4个用户端口(112)(122)(132)(142)和4个目标端口(111)(121)(131)(141)，并且包括：4个感测单元(1)； 信号 处理单元(2)， 信号处理 单元使用对于相继应用于用户端口的4个不同的激励获取的感测单元 输出信号 ，估计依赖于由用户端口呈现的阻抗矩阵的实量，信号处理单元传递调谐指令；多输入端口和多输出端口调谐单元(3)，包括可调节阻抗设备；以及调谐控制单元(4)，从信号处理单元接收调谐指令，并且向多输入端口和多输出端口调谐单元传递调谐 控制信号 ，可调节阻抗设备中的每个的电抗主要由一个或者更多调谐控制信号确定。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于自动调谐由装置的m个端口在给定频率呈现的所述装置的阻抗矩阵的方法，其中，m是大于或者等于2的整数，所述m个端口中的每个称为“用户端口”，所述装置具有所述m个用户端口和n个其他端口，其中，n是大于或者等于2的整数，所述n个其他端口中的每个称为“目标端口”，所述阻抗矩阵称为“由用户端口呈现的阻抗矩阵”，所述装置允许在所述给定频率从用户端口向目标端口的功率传送，所述方法包括以下步骤： |
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| 说明书全文 | 用于自动调谐阻抗矩阵的方法和装置及使用该装置的无线电发送器 技术领域[0002] 标题为“Procédé et appareil pour accorder automatiquement une matrice impédance,et émetteur radio utilisant cet appareil”的2013年4月15日的编号13/00878的法国专利申请通过引用的方式并入。 背景技术[0003] 调谐阻抗意味着获得由设备的输入端口呈现的阻抗近似期望的阻抗，并且同时在由输出端口看到的阻抗可以改变的情况下提供从设备的输入端口到输出端口的无损或者几乎无损的功率传送。由此，如果呈现与期望的阻抗的复共轭相等的阻抗的信号发生器连接到输入端口，则其将向输入端口传递最大功率，并且输出端口将传递接近该最大功率的功率。在本专利申请中，用于调谐阻抗的设备称为“单输入端口和单输出端口调谐单元”。单输入端口和单输出端口调谐单元的两个示例呈现在标题为“Appareil d’accord d’antenne pour un réseau d’antennes à acès multiple”的2012年9月25日的编号12/02542的法国专利申请的现有技术部分中，并且呈现在标题为“Antenna tuning apparatus for a multiport antenna array”的2013年9月10的对应国际申请PCT/IB2013/058423中，其中，这些示例中的每个被指定为可以用以调谐单个天线的天线调谐装置。单输入端口和单输出端口调谐单元包括一个或者更多可调节阻抗设备，每个具有可调节电抗。为了调谐阻抗，可调节阻抗设备的电抗必须被调节为由输入端口看到的阻抗的函数。 [0004] 已经描述用于自动调谐阻抗的许多方法和装置，其使用依赖于由输入端口呈现的阻抗的一个或者更多实量，这些实量被处理以获取“调谐控制信号”，调谐控制信号用以控制单输入和单输出调谐单元的可调节阻抗设备的电抗。 [0005] 例如，在标题为“Automatic Tuning System”的编号2,523,791的美国专利中公开的用于自动调谐阻抗的装置中、在标题为“Automatic Impedance Matching Apparatus”的编号2,745,067的美国专利中公开的用于自动调谐阻抗的装置中以及在标题为“Impedance Matching System”的编号3,443,231的美国专利中公开的用于自动调谐阻抗的装置中，期望的阻抗是电阻。我们应使用R0以表示这个电阻。在这些装置的每个中，在电路中的给定点处感测到电压v和电流i，由输入端口呈现的阻抗是Z＝v/i。在这些装置的每个中，依赖于由输入端口呈现的阻抗的实量是由相对于i的v的相位确定的电压，这个相位等于Z的辐角，并且电压基本与差|v|-R0|i|成比例。在这些装置的每个中，如果由输入端口呈现的阻抗基本等于期望的阻抗，则依赖于由输入端口呈现的阻抗的第二实量基本等于零，但反之不真。在所述专利号2,745,067和专利号3,443,231的情况下，当且仅当由输入端口呈现的阻抗基本等于期望的阻抗，则依赖于由输入端口呈现的阻抗的两个实量基本等于零。在所述专利号3,443,231的情况下，表示与由输入端口呈现的阻抗不同的阻抗的两个其他实量也用以获取调谐控制信号。 [0006] 例如，在标题为“Automatic Impedance Matching Apparatus”的编号4,356,458的美国专利中公开的用于自动调谐阻抗的装置中以及在标题为“Automatic Antenna Tuning System”的编号5,225,847的美国专利中公开的用于自动调谐阻抗的装置中，感测两个电压：基本与复入射电压(入射电压也称为前向电压)的绝对值成比例的电压和基本与复反射电压的绝对值成比例的电压。使用与上面相同的符号，vF表示复入射电压，并且vR表示复反射电压，专家理解所述绝对值分别由|vF|＝|v+R0i|/2和|vR|＝|v-R0i|/2给出。在这些装置的每个中，使用依赖于由输入端口呈现的阻抗的单个实量。这是在电路中处理的数。在这些装置之一中，这个数基本等于复反射电压的绝对值与复入射电压的绝对值的比率，也就是说等于|vR|/|vF|。在这些装置的其他中，这个数基本等于这个比率的平方反比，也就是说等于|vF|2/|vR|2。 [0007] 例如，在标题为“Antenna Tuner Discriminator”的编号4,493,112的美国专利中公开的用于自动调谐阻抗的装置中，感测两个复电压：基本与入射电压成比例的电压和基本与反射电压成比例的电压。使用入射电压作为相位的基准，获取与反射电压的实部成比例的电压和与反射电压的虚部分成比例的电压。在这个装置中，依赖于由输入端口呈现的阻抗的实量是与反射电压的实部成比例的电压和与反射电压的虚部成比例的电压。在这个装置中，当且仅当由输入端口呈现的阻抗基本等于期望的电压，依赖于由输入端口呈现的阻抗的两个实量基本等于零。 [0008] 我们注意到，在编号4,356,458和编号5,225,847的所述专利中公开的装置中，必须使用包含时序逻辑的数字反馈环，以获取调谐控制信号并且调谐由输入端口呈现的阻抗，因为依赖于由输入端口呈现的阻抗的单个实量不提供关于由输入端口呈现的阻抗的完整信息。在上面考虑的其他装置中，可以获得更快的调谐，因为依赖于由输入端口呈现的阻抗的两个实量提供关于由输入端口呈现的阻抗的完整信息，以便可以使用简单负反馈环(degenerative feedback loop)，以获取调谐控制信号并且调谐由输入端口呈现的阻抗。然而，专家理解使用提供关于由输入端口呈现的阻抗的完整信息的、依赖于由输入端口呈现的阻抗的两个实量的自动调谐阻抗的装置可以实现最快的调谐，如果其基于在给定时间获取的该完整信息，计算获取准确调谐所需的调谐控制信号的值并且迅速传递对应的调谐控制信号。 [0009] 当输入端口意图耦合到无线接收器或者无线发送器的无线电频率信号端口时，例如在标题为“Method for tuning an adaptive impedance matching network with a look-up table”的编号8,072,285的美国专利中或者在标题为“Adaptive impedance matching module”的编号8,299,867的美国专利中，用于自动调谐阻抗的装置有时称为“自动天线调谐器”或者称为“自适应阻抗匹配模块”。用于自动调谐阻抗的装置实际上是自适应的，在这个意义上，一些电路参数(即，可调节阻抗设备的电抗)作为诸如感测到的电压或者电流之类的电路变量的函数随时间改变。 [0010] 调谐阻抗矩阵意味着获取由设备的多个输入端口呈现的阻抗矩阵近似期望的阻抗矩阵，并且同时在由多个输出端口看到的阻抗矩阵可以改变的情况下提供从设备的多个输入端口到多个输出端口的功率的无损或者几乎无损的传递。由此，如果呈现等于期望阻抗矩阵的厄密伴随矩阵(也就是说，等于矩阵复共轭的转置矩阵的矩阵)的阻抗矩阵的多端口信号发生器的端口适合地连接到多个输入端口，则所述多端口信号发生器向多个输入端口传递最大功率，并且多个输出端口传递接近这个最大功率的功率。在本专利申请中，用于调谐阻抗矩阵的设备称为“多输入端口和多输出端口调谐单元”。在编号12/02542的所述法国专利申请和所述对应国际申请PCT/IB2013/058423中公开多输入端口和多输出端口调谐单元的示例，这些示例中的每个指定为“用于多端口天线阵列的天线调谐装置”。多输入端口和多输入端口调谐单元包括若干可调节阻抗设备，每个具有可调节电抗。为了调谐阻抗矩阵，可调节阻抗设备的电抗必须调节为由多个输出端口看到的阻抗矩阵的函数。 [0011] 专家理解用于自动调谐阻抗的多个装置可以在耦合到它们的输出端口的多端口负载的各端口之间的相互作用很小并且期望的阻抗矩阵是对角的特定情况下，用于自动调谐阻抗矩阵。遗憾的是，没有在耦合到输出端口的多端口负载的各端口之间的相互作用不是很小的情况下(也就是在由输出端口看到的阻抗矩阵基本不是对角的情况下)自动调谐阻抗矩阵的问题的已知解决方案。 发明内容[0012] 本发明的目的是在没有已知技术的上述限制的情况下用于自动调谐阻抗矩阵的方法和装置，并且也是使用该装置的无线电发送器。 [0013] 本发明的方法是用于自动调谐由装置的m个端口以给定频率呈现的阻抗矩阵的方法，其中，m是大于或者等于2的整数，所述m个端口中的每个称为“用户端口”，装置具有所述m个用户端口和n个其他端口，其中，n是大于或者等于2的整数，所述n个其他端口中的每个称为“目标端口”，所述阻抗矩阵称为“由用户端口呈现的阻抗矩阵”并且由ZU指示，装置允许以所述给定频率从用户端口向目标端口的功率传送，所述方法包括以下步骤： [0014] 使用相继应用于用户端口的m个或更多不同的激励，估计依赖于由用户端口呈现的阻抗矩阵的q个实量，其中q是大于或者等于m的整数； [0015] 使用依赖于由用户端口呈现的阻抗矩阵的q个实量，以获取“调谐控制信号”； [0016] 使用多输入端口和多输出端口调谐单元调节由用户端口呈现的阻抗矩阵，并且多输入端口和多输出端口调谐单元包括p个可调节阻抗设备，其中，p是大于或者等于2m的整数，可调节阻抗设备的每个具有在所述给定频率的电抗，可调节阻抗设备中的任一个的电抗对由用户端口呈现的阻抗矩阵有影响，可调节阻抗设备中的任一个的电抗可由电部件调节； [0017] 将调谐控制信号的每个应用于一个或者更多可调节阻抗设备，可调节阻抗设备的每个的电抗主要由一个或者更多调谐控制信号确定。 [0018] 根据本发明，给定频率例如是大于或者等于150kHz的频率。专家理解由用户端口呈现的阻抗矩阵是大小m×m的复矩阵。从用户端口向目标端口的所述功率传送是具有小或者可忽略或者零损耗的功率传送，这个特性是优选的。 [0019] 根据本发明，相继应用于用户端口的m个或者更多不同的激励中的每个例如可以包括在所述给定频率的正弦信号，例如，应用于一个且仅一个用户端口的在所述给定频率的正弦电流，所述一个且仅一个用户端口是m个或者更多不同激励的每个的不同用户端口。然而，这根本不是本发明的特性。例如，m个或者更多不同的激励中的至少一个可以包括在靠近给定频率但与给定频率不同的频率的正弦信号或者非正弦信号。例如，m个或者更多不同的激励中的至少一个可以包括同时应用于多个用户端口的电流和/或电压，专家理解哪些是精确估计依赖于由用户端口呈现的阻抗矩阵的q个实量必须的m个或者更多不同的激励的特性。 [0020] 专家理解，根据本发明，在m个或者更多不同的激励已经相继应用并且已经估计出依赖于由用户端口呈现的阻抗矩阵的q个实量之后，获取调谐控制信号。专家理解，不能利用用以调谐阻抗矩阵的用于自动调谐阻抗的多个装置获取本发明的方法的该特性，如上面现有技术部分呈现。专家理解，本发明的方法的该特性在耦合到它们的输出端口的多端口负载的端口之间的相互作用不是很小的情况下，避免对用以调谐阻抗矩阵的用于自动调谐阻抗的多个装置的操作造成破坏的干扰。 [0021] 根据本发明，依赖于由用户端口呈现的阻抗矩阵的所述q个实量中的每个例如是表示由用户端口呈现的阻抗矩阵的实量。 [0022] 根据本发明，依赖于由用户端口呈现的阻抗矩阵的所述q个实量中的每个例如可以基本与由用户端口呈现的阻抗矩阵的元、或者由用户端口呈现的阻抗矩阵的逆(也就是，由用户端口呈现的导纳矩阵)的元或者定义为等于(ZU-ZO)(ZU+ZO)-1(其中ZO是参考阻抗矩阵)的在用户端口的电压反射系数的矩阵的元的绝对值、或者相位，或者实部或者虚部成比例。 [0023] 专家理解，调谐控制信号确定可调节阻抗设备的电抗，以使得它们对由用户端口呈现的阻抗矩阵有影响。根据本发明，可能的是调谐控制信号使得由用户端口呈现的阻抗矩阵根据矩阵函数将由用户端口呈现的阻抗矩阵的像(image)的范数减少或者最小化，该矩阵函数是从方复矩阵的集合到方复矩阵的相同集合的函数。例如，该范数可以是矢量范数或者矩阵范数。例如，我们定义期望的阻抗矩阵，则期望的阻抗矩阵由ZW指示，所述矩阵函数可以由以下定义 [0024] f(ZU)＝ZU–ZW (1)在该情况下，根据矩阵函数的ZU的像是阻抗矩阵的差，或者所述矩阵函数可以由以下定义 [0025] f(ZU)＝ZU-l-ZW-l (2)在该情况下，根据矩阵函数的ZU的像是导纳矩阵的差，或者所述矩阵函数可以由以下定义 [0026] f(ZU)＝(ZU–ZW)(ZU+ZW)-1 (3)在该情况下，根据矩阵函数的ZU的像是在用户端口的电压反射系数的矩阵。我们注意到，这些函数中的每个使得f(ZW)是零(null)矩阵，从而f(ZW)的范数是零。 [0027] 可调节阻抗设备是包括两个端子的部件，其基本表现为无源线性双端子电路元件并且其结果完全由可以依赖于频率的阻抗表征，该阻抗是可调节的。可调节阻抗设备可以由机械部件可调节，例如，可变电阻器、可变电容器、包括多个电容器和用以使得网络的不同电容器对电抗有贡献的一个或者更多开关或者转换开关的网络、可变电感器、包括多个电感器和用以使得网络的不同电感器对电抗有贡献的一个或者更多开关或者转换开关的网络、或者包括多个开路或者短路短线(stub)和用以使得网络的不同短线对电抗有贡献的一个或者更多开关或者转换开关的网络。我们注意到，除了可变电阻器之外的该清单中的所有示例意图提供可调节电抗。 [0028] 具有由电部件可调节的电抗的可调节阻抗设备可以使得其在所述给定频率仅提供电抗值的有限集合，例如在可调节阻抗设备是以下的情况下获取该特性： [0029] -包括多个电容器或者开路短线以及用以使得该网络的不同的电容器或者开路短线对电抗有贡献的一个或者更多电控开关或者转换开关(诸如机电继电器或者微机电开关(MEMS开关)或者PIN二极管或者绝缘栅场效应晶体管(MOSFET))的网络；或者[0030] -包括多个线圈或者短路短线和用以使得网络的不同线圈或者短路短线对电抗有贡献的一个或者更多电控开关或者转换开关的网络。 [0031] 具有由电部件可调节的电抗的可调节阻抗设备可以使得其提供在所述给定频率的电抗值的连续集合，例如在可调节阻抗设备基于可变电容二极管、或者MOS变抗器、或者微机电变抗器(MEMS变抗器)、或者铁电变抗器的使用的情况下获取该特性。 [0032] 本发明的方法可以使得由用户端口呈现的阻抗矩阵的任何对角元受可调节阻抗设备的至少一个的电抗影响。本发明的方法可以使得可调节阻抗设备的至少一个的电抗对由用户端口呈现的阻抗矩阵的至少一个非对角元有影响。专家理解该特性避免用以调谐多个端口的阻抗矩阵的用于自动调谐阻抗的多个装置的受限调谐能力，如上面在现有技术中提及。这个问题将在第一和第二实施例的讨论中进一步探讨。 [0033] 实现本发明的方法的装置是用于自动调谐由装置的m个端口在给定频率呈现的阻抗矩阵的装置，其中，m是大于或者等于2的整数，所述m个端口的每个称为“用户端口”，装置具有所述m个用户端口和n个其他端口，其中，n是大于或者等于2的整数，所述n个其他端口的每个称为“目标端口”，所述阻抗矩阵称为“由用户端口呈现的阻抗矩阵”并且由ZU指示，装置允许在所述给定频率从用户端口向目标端口的功率传送，所述装置包括： [0034] 至少m个感测单元，感测单元中的每个传递一个或者更多“感测单元输出信号”，感测单元输出信号中的每个主要由一个或者更多电变量确定； [0035] 信号处理单元，信号处理单元使用对于相继应用于用户端口的m个或者更多不同的激励获取的感测单元输出信号，估计依赖于由用户端口呈现的阻抗矩阵的q个实量，其中q是大于或者等于m的整数，信号处理单元作为依赖于由用户端口呈现的阻抗矩阵的所述q个实量的函数传递“调谐指令”； [0036] 多输入端口和多输出端口调谐单元，多输入端口和多输出端口调谐单元包括p个可调节阻抗设备，其中p是大于或者等于2m的整数，可调节阻抗设备中的每个具有在所述给定频率的电抗，可调节阻抗设备中的任一个的电抗对由用户端口呈现的阻抗矩阵有影响，可调节阻抗设备中的任一个的电抗可电部件由调节； [0037] 调谐控制单元，调谐控制单元从信号处理单元接收调谐指令，调谐控制单元向多输入端口和多输出端口调谐单元传递“调谐控制信号”，调谐控制信号确定为调谐指令的函数，可调节阻抗设备中的每个的电抗主要由一个或者更多调谐控制信号确定。 [0038] 例如，所述电变量中的每个可以是电压、或者入射电压、或者反射电压、或者电流、或者入射电流、或者反射电流。例如，所述电变量中的每个可以在所述用户端口中的一个处、或者在所述目标端口中的一个处、或者在多输入端口和多输出端口调谐单元的端口处、或者在多输入端口和多输出端口调谐单元之内感测。 [0039] 所述多输入端口和多输出端口调谐单元包括m个输入端口和n个输出端口。假设所述多输入端口和多输出端口调谐单元在给定频率关于其输入端口和输出端口基本表现为无源线性设备。更准确地，所述多输入端口和多输出端口调谐单元在给定频率关于n个输出端口和m个输出端口基本表现为无源线性(n+m)端口设备。作为线性的结果，可能定义“由输入端口呈现的阻抗矩阵”。作为无源的结果，多输入端口和多输出端口调谐单元不提供放大。 [0040] 可能的是多输入端口和多输出端口调谐单元的m个输入端口中的每个直接或者间接耦合到m个用户端口中的一个且仅一个，并且m个用户端口中的每个直接或者间接耦合到多输入端口和多输出端口调谐单元的m个输入端口中的一个且仅一个。可能的是多输入端口和多输出端口调谐单元的n个输出端口中的每个直接或者间接耦合到n个目标端口中的一个且仅一个，并且n个目标端口中的每个直接或者间接耦合到多输入端口和多输出端口调谐单元的n个输出端口中的一个且仅一个。 [0041] 专家理解: [0042] -主要由调谐控制信号确定由用户端口呈现的阻抗矩阵的调谐，调谐控制信号的每个确定为依赖于由用户端口呈现的阻抗矩阵的所述实量的函数； [0043] -本发明的装置是自适应的，在这个意义上，电路参数(即，可调节阻抗设备的电抗)随着作为每个主要由一个或者更多电变量确定的感测单元输出信号的函数的随时间变化。 [0044] 专家理解，例如调谐指令可以确定为在可能的调谐指令的集合之中产生根据矩阵函数减少或者最小化由用户端口呈现的阻抗矩阵的像的范数的由用户端口呈现的阻抗矩阵的调谐指令，矩阵函数例如是使得f(ZU)由等式(1)或者等式(2)或者等式(3)给出的矩阵函数中的一个。专家也理解，调谐指令例如可以确定为提供基本等于期望的阻抗矩阵的由用户端口呈现的阻抗矩阵的调谐指令，例如，调谐指令使得ZU＝ZW。 [0045] 本发明还提供关于使用用于自动调谐阻抗矩阵的装置的用于无线电通信的发送器。本发明的用于无线电通信的发送器是用于以给定频率带与多个天线的无线电通信的发送器，包括： [0046] n个天线输出端口，其中n是大于或者等于2的整数； [0047] m个功率放大器，其中，m是大于或者等于2的整数，功率放大器的每个具有输出端口，功率放大器的每个能够以所述给定频率带传送功率，所述功率的一部分传送到天线输出端口，功率放大器的输出端口在所述给定频率带的频率看到称为“由功率放大器的输出端口看到的阻抗矩阵”的阻抗矩阵，由功率放大器的输出端口看到的阻抗矩阵是大小m×m的复矩阵； [0048] 至少m个感测单元，感测单元的每个传递一个或者更多“感测单元输出信号”，每个感测单元输出信号主要由一个或者更多电变量确定； [0049] 信号处理单元，信号处理单元使用对于在功率放大器的输出端口处由功率放大器相继应用的m或者更多不同的激励获取的感测单元输出信号，估计依赖于由功率放大器的输出端口看到的阻抗矩阵的q个实量，其中q是大于或者等于m的整数，信号处理单元作为依赖于由功率放大器的输出端口看到的阻抗矩阵的所述q个实量的函数传递“调谐指令”； [0050] 多输入端口和多输出端口调谐单元，多输入端口和多输出端口调谐单元包括p个可调节阻抗设备，其中，p是大于或者等于2m的整数，可调节阻抗设备的每个具有在所述给定频率带的所述频率的电抗，可调节阻抗设备的任一个的电抗对由功率放大器的输出端口看到的阻抗矩阵有影响，可调节阻抗设备的任一个的阻抗可由电部件调节； [0051] 调谐控制单元，调谐控制单元从信号处理单元接收调谐指令，调谐控制单元向多输入端口和多输出端口调谐单元传递“调谐控制信号”，调谐控制信号确定为调谐指令的函数，可调节阻抗设备的每个的电抗主要由一个或者更多调谐控制信号确定。 [0052] 本发明的用于无线电通信的发送器的所述多输入端口和多输出端口调谐单元包括m个输入端口和n个输出端口。可能的是多输入端口和多输出端口调谐单元的m个输入端口中的每个直接或者间接耦合到功率放大器的所述输出端口中的一个且仅一个，并且功率放大器的所述输出端口中的每个直接或者间接耦合到多输入端口和多输出端口调谐单元的m个输入端口中的一个且仅一个。可能的是多输入端口和多输出端口调谐单元的n个输出端口中的每个直接或者间接耦合到n个天线输出端口中的一个且仅一个，并且n个天线输出端口中的每个直接或者间接耦合到多输入端口和多输出端口调谐单元的n个输出端口中的一个且仅一个。由此，由功率放大器传递的所述功率的一部分可以传送到天线输出端口。 [0054] 参照附图，根据由非限制性示例的方式给出的本发明的具体实施例的以下描述，其他优点和特性将更清楚显现，在附图中： [0055] 图1示出用于自动调谐由4个用户端口呈现的阻抗矩阵的装置的框图(第一实施例)； [0056] 图2示出可以用在图1中所示的用于自动调谐阻抗矩阵的装置中的用于同时调谐4个端口的多输入端口和多输出端口调谐单元的示意图(第二实施例)； [0057] 图3示出可以用在图1中所示的用于自动调谐阻抗矩阵的装置中的用于同时调谐4个端口的多输入端口和多输出端口调谐单元的示意图(第三实施例)； [0058] 图4示出用于自动调谐由4个用户端口呈现的阻抗矩阵的装置的框图(第四实施例)； [0059] 图5示出用于与若干天线的无线电通信的发送器和图1中所示的用于自动调谐阻抗矩阵的装置的框图(第五实施例)。 具体实施方式[0060] 第一实施例 [0061] 作为以非限制性示例给出的本发明的设备的第一实施例，我们已经在图1中表示用于在大于或者等于30MHz的给定频率自动调谐由m＝4个用户端呈现的阻抗矩阵的装置的框图，该装置具有所述m个用户端口(112)(122)(132)(142)和n＝4个目标端口(111)(121)(131)(141)，阻抗矩阵称为“由用户端口呈现的阻抗矩阵”并且由ZU指示，该装置包括： [0062] m个感测单元(1)，每个感测单元传递两个“感测单元输出信号”，感测单元输出信号中的每个由一个电变量确定； [0063] 信号处理单元(2)，信号处理单元使用对于相继应用于用户端口的m个不同激励获取的感测单元输出信号，估计依赖于由用户端口呈现的阻抗矩阵的q个实量，其中q是大于或者等于m的整数，信号处理单元作为依赖于由用户端口呈现的阻抗矩阵的所述q个实量的函数传递“调谐指令”； [0064] 多输入端口和多输出端口调谐单元(3)，多输入端口和多输出端口调谐单元包括p个可调节阻抗设备，其中p是大于或者等于2m＝8的整数，可调节阻抗设备中的每个具有在所述给定频率的电抗，可调节阻抗设备中的任一个的电抗可由电部件调节； [0065] 调谐控制单元(4)，调谐控制单元从信号处理单元(2)接收调谐指令，调谐控制单元向多输入端口和多输出端口调谐单元(3)传递“调谐控制信号”，调谐控制信号确定为调谐指令的函数，可调节阻抗设备中的每个的阻抗由一个或者更多调谐控制信号确定。 [0066] 感测单元(1)中的每个例如可以使得由感测单元中的所述每个传递的两个感测单元输出信号包括：与第一电变量成比例的第一感测单元输出信号，第一电变量是跨越用户端口中的一个的电压；以及与第二电变量成比例的第二感测单元输出信号，第二电变量是在用户端口的所述一个中流动的电流。跨越用户端口中的一个的电压可以是复电压并且用户端口中的所述一个中流动的所述电流可以是复电流。可替代地，感测单元(1)中的每个例如可以使得由感测单元中的所述每个传递的两个感测单元输出信号包括：与第一电变量成比例的第一感测单元输出信号，第一电变量是在用户端口中的一个处的入射电压(其也可以称为复前向电压)；以及与第二电变量成比例的第二感测单元输出信号，第二电变量是在用户端口的所述一个处的反射电压。用户端口中的一个处的所述入射电压可以是复入射电压并且在用户端口中的所述一个处的所述反射电压可以是复反射电压。 [0067] 如果没有激励应用于用户端口的任一个并且如果没有激励应用于目标端口的任一个，则每个电变量基本是零。 [0068] 外部设备具有m个输出端口，外部设备的输出端口中的每个耦合到用户端口中的一个并且仅一个，用户端口中的每个耦合到外部设备的输出端口中的一个并且仅一个。没有在图1中示出外部设备。外部设备相继向用户端口应用m个不同激励，并且向信号处理单元(2)通知这个动作。例如，如果用户端口从1编号到m，如果不同的激励从1编号到m，并且如果j是大于或者等于1并且小于或者等于m的整数，则编号j的激励可以包括应用于用编号j的户端口的电压并且不包括应用于其他用户端口的电压，或者包括应用于编号j的用户端口的电流并且不包括应用于其他用户端口的电流。 [0069] 专家理解信号处理单元(2)可以如何使用对于相继应用于用户端口的m个不同激励获取的感测单元输出信号，以估计依赖于由用户端口呈现的阻抗矩阵的q个实量。在该第一实施例中，依赖于由用户端口呈现的阻抗矩阵的q＝2m2和q个实量完全确定由用户端口呈现的阻抗矩阵。例如，让我们考虑这样的情况，所述感测单元中的一个的两个感测单元输出信号分别与跨越用户端口中的一个的复电压和在用户端口中的所述一个中流动的复电流成比例，并且编号j的激励包括应用于用编号j的户端口的电流并且不包括应用于其他用户端口的电流，如上面解释。专家理解，在该情况下，对于编号j的激励，可以容易地计算ZU的列j的所有元，以使得一旦已经应用m个不同激励，就可以确定ZU的所有元。例如，依赖于由用户端口呈现的阻抗矩阵的所述q个实量可以包括m2个实数(每个与ZU的元的实部成比例)，以及m2个实数(每个与ZU的元的虚部成比例)。例如，依赖于由用户端口呈现的阻抗矩阵2 2 的所述q个实量可以包括m个实数(每个与ZU的元的绝对值成比例)，以及m个实数(每个与ZU的元的辐角成比例)。 [0070] 调谐指令可以是任何类型的数字消息。 [0071] 在该第一实施例中，调谐指令使得由用户端口呈现的阻抗矩阵基本等于由以下给出的期望的阻抗矩阵 [0072] [0073] 如上面解释，因为依赖于由用户端口呈现的q个实量完全确定ZU，所以信号处理单元确定并且传递调谐指令，以使得作为结果的调谐控制信号产生ZU，以使得的ZU–ZW的范数是小的或者是零。专家理解可以如何确定调谐指令。信号处理单元的操作使得在调谐序列的最后生成调谐指令，并且直至在下一调谐序列的最后生成下一调谐指令为止有效。 [0074] 外部设备也向信号处理单元(2)传递“外部设备的指令”，外部设备的所述指令向信号处理单元通知已经或者正在应用或者将应用一个或者更多所述激励。例如，外部设备当其向信号处理单元通知其将向用户端口应用编号1的激励时发起调谐序列。例如，当在已经应用m个不同激励之后已经传递调谐指令时，信号处理单元可以结束调谐序列。此外，外部设备向信号处理单元提供其他信号，和/或从信号处理单元接收其他信号。图1中没有示出传递外部设备的所述指令和承载这样的其他信号所需的电链路。 [0075] 目标端口在所述给定频率看到称为“由目标端口看到的阻抗矩阵”并且由ZA指示的阻抗矩阵。由目标端口看到的阻抗矩阵是大小n×n的复矩阵。专家理解ZU依赖于ZA。 [0076] 多输入端口和多输出端口调谐单元(3)是编号12/02542的法国专利申请和所述国际申请PCT/IB2013/058423中公开的天线调谐装置。由此，多输入端口和多输出端口调谐单元使得如果由目标端口看到的阻抗矩阵等于给定对角阻抗矩阵，则可调节阻抗设备中的任一个的电抗在所述给定频率对由用户端口呈现的阻抗矩阵有影响，并且使得如果由目标端口看到的阻抗矩阵等于给定对角阻抗矩阵，则可调节阻抗设备中的至少一个的电抗在所述给定频率对由用户端口呈现的阻抗矩阵的至少一个非对角元有影响。这必须解释为意味着：多输入端口和多输出端口调谐单元使得在所述给定频率，存在称为给定对角阻抗矩阵的对角阻抗矩阵，给定对角阻抗矩阵使得，如果由目标端口看到的阻抗矩阵等于给定对角阻抗矩阵，则(a)可调节阻抗设备中的任一个的电抗对由用户端口呈现的阻抗矩阵有影响，以及(b)可调节阻抗设备中的至少一个的电抗对由用户端口呈现的阻抗矩阵的至少一个非对角元有影响。 [0077] 此外，多输入端口和多输出端口调谐单元(3)使得在所述给定频率，如果由目标端看到的阻抗矩阵等于给定非对角阻抗矩阵，则定义将由用户端口呈现的阻抗矩阵与p个电抗相关联的映射，映射具有在p个电抗中的每个的给定值的关于p个电抗的每个的偏导数，p个偏导数的扩张空间(span)定义在被认为实矢量空间的大小m×m的复矩阵的集合中，大小m×m的任何对角复矩阵具有与p个偏导数的扩张空间的至少一个元素相同的对角元。这必须解释为意味着：多输入端口和多输出端口调谐单元使得在所述给定频率，存在称为给定非对角阻抗矩阵的非对角阻抗矩阵，给定非对角阻抗矩阵使得，如果由目标端口看到的阻抗矩阵等于给定非对角阻抗矩阵，则定义将由用户端口呈现的阻抗矩阵与p个电抗相关联的映射，映射具有在p个电抗中的每个的给定值的关于p个电抗的每个的偏导数，p个偏导数的扩张空间定义在被认为实矢量空间的大小m×m的复矩阵的集合中，大小m×m的任何对角复矩阵具有与p个偏导数的扩张空间的至少一个元相同的对角元。 [0078] 由此，专家理解由目标端口看到的阻抗矩阵中的任何小变化可以用可调节阻抗设备的新自动调节至少部分补偿。 [0079] 多输入端口和多输出端口调谐单元(3)的特性使得用于调谐阻抗矩阵的装置允许在所述给定频率的从用户端口向目标端口的几乎无损功率传送以及从目标端口向用户端口的几乎无损功率传送。 [0080] 如果用于自动调谐阻抗矩阵的装置使其目标端口中的每个耦合到多端口天线阵列的一个且仅一个端口，则专家理解ZA依赖于频率并且依赖于围绕天线的体积(volume)的电磁特性。具体地，如果多端口阵列内置在便携式收发器(例如，LTE无线网络的用户设备(UE))中，则用户的身体对ZA有影响，并且ZA依赖于用户的身体的位置。这称为“用户交互”或者“手效应”或者“手指效应”。专家理解用于自动调谐阻抗矩阵的装置可以用以补偿由操作的频率的变化引起的ZA的变化和/或补偿用户交互。 [0081] 第二实施例(最佳模式) [0082] 通过实施本发明的非限制性示例和最佳模式给出的本发明的设备的第二实施例也与图1中所示的用于自动调谐由m＝4个用户端口呈现的阻抗矩阵的装置对应，并且提供用于第一实施例的所有解释可应用于该第二实施例。此外，我们已经在图2中表示在该第二实施例中使用的多输入端口和多输出端口调谐单元(3)。该多输入端口和多输出端口调谐单元包括： [0083] n＝4个输出端口(311)(321)(331)(341)； [0084] m＝4个输入端口(312)(322)(332)(342)； [0085] n个可调节阻抗设备(301)，每个呈现负电抗并且每个与输出端口中的一个并联耦合； [0086] n(n-l)/2个可调节阻抗设备(302)，每个呈现负阻抗并且每个具有耦合到输出端口中的一个的第一端以及耦合到与第一端所耦合到的输出端口不同的输出端口中的一个的第二端； [0087] n＝m个绕组(303)，每个具有耦合到输出端口中的一个的第一端和耦合到输入端口中的一个的第二端； [0088] m个可调节阻抗设备(304)，每个呈现负电抗并且每个与输入端口中的一个并联耦合； [0089] m(m-1)/2个可调节阻抗设备(305)，每个呈现负电抗并且每个具有耦合到输入端口中的一个的第一端和耦合到与第一端所耦合到的输入端口不同的输入端口中的一个的第二端。 [0090] 如图1中所示，输出端口(311)(321)(331)(341)中的每个直接耦合到目标端口(111)(121)(131)(141)中的一个且仅一个，并且输入端口(312)(322)(332)(342)中的每个通过感测单元(1)中的一个间接耦合到用户端口(112)(122)(132)(142)中的一个且仅一个。由此，在所述给定频率，由输出端口看到的阻抗矩阵等于由目标端口看到的阻抗矩阵。感测单元使得在所述给定频率，由输入端口呈现的阻抗矩阵接近由用户端口看到的阻抗矩阵。 [0091] 互感能够存在于绕组(303)之间。在该情况下，绕组的电感矩阵不是对角矩阵。 [0092] 所有可调节阻抗设备(301)(302)(304)(305)是通过电部件可调节的，但是图2中没有示出确定可调节阻抗设备中的每个的电抗所需的电路和控制链路。在该第二实施例中，我们使n＝m，并且我们使用p＝m(m+1)＝20个阻抗设备。 [0093] 专家理解，在多输入端口和多输出端口调谐单元意图操作的频率，如果由目标端口看到的阻抗矩阵是使得所有其对角元等于50Ω的对角矩阵，则可调节阻抗设备的任一个的电抗对由用户端口呈现的阻抗矩阵有影响，并且一个或者更多可调节阻抗设备的电抗对由用户端口呈现的阻抗矩阵的一个或者更多的非对角元有影响。 [0094] 由目标端口看到的阻抗矩阵是给定对称复矩阵，能够示出，对于适当分量值，上面定义的p个偏导数在大小m×m的复矩阵的实矢量空间中线性无关，由E指示的这个矢量空间是维度2m2。由此，E中的p个偏导数的扩张空间是等于大小m×m的对称复矩阵的集合的维度p的子空间。这里，大小m×m的任何对称复矩阵是p个偏导数的扩张空间的元素。结果，大小m×m的任何对角复矩阵具有与p个偏导数的扩张空间的至少一个元素相同的对角元。 [0095] 对于一些类型的可调节阻抗设备，可调节阻抗设备的电抗可以依赖于环境温度。如果在多输入端口和多输出端口调谐单元中使用这样的类型的可调节阻抗设备，则可期望调谐控制信号确定为调谐指令的函数并且确定为温度的函数，以补偿温度对可调节阻抗设备中的每个的电抗的影响。 [0096] 专家理解，如果由目标端口看见的阻抗矩阵是对称的，则由目标端口看到的阻抗矩阵的任何小变化可以用可调节阻抗设备的新调节补偿。由此，总是能够获取ΖU近似ZW。 [0097] 在该第二实施例中，在一个或者更多调谐序列期间，由信号处理单元实现自适应处理。第一可能的自适应处理如下：在所述调谐序列的每个期间，信号处理单元估计ΖU的m2个元的实部和虚部，其是依赖于由用户端口呈现的阻抗矩阵的q＝2m2个实量；信号处理单元计算由用户端口呈现的导纳矩阵的m2个元的实部和虚部，其等于ΖU-1；以及，信号处理单元确定调谐指令，以使得根据矩阵函数的如上计算出的导纳矩阵的像的范数被减小(使得我们可以说根据矩阵函数的ΖU的像的范数被减小)。第二可能的自适应处理如下：在所述调谐序列的每个期间，信号处理单元估计由用户端口呈现的导纳矩阵的m2个元的实部和虚部，其是依赖于由用户端口呈现的阻抗矩阵的q＝2m2个实量；以及信号处理单元确定调谐指令，以使得根据矩阵函数的如上估计出的该导纳矩阵的像的范数被减小(使得我们可以说根据矩阵函数的ΖU的像的范数被减小)。第三可能的自适应处理如下：在所述调谐序列的每个期间，信号处理单元估计由用户端口呈现的导纳矩阵的m2个元的实部和虚部；以及信号处理单元确定调谐指令，以使得由用户端口呈现的导纳矩阵基本等于与ΖW的逆相等的期望的导纳矩阵。 [0098] 专家理解，在很多可能的申请中，由目标端口看到的阻抗矩阵是对称矩阵，以使得由用户端口呈现的阻抗矩阵和由用户端口呈现的导纳矩阵是每个完全由m(m+1)个实量定义的对称矩阵。由此，仅依赖于由用户端口呈现的阻抗矩阵的m(m+1)个实量需要完全定义由用户端口呈现的阻抗矩阵和由用户端口呈现的导纳矩阵。专家理解上面定义的三个可能的自适应处理可以如何使用这个性质和/或被修改以利用这个性质。 [0099] 专家理解使用由用户端口呈现的导纳矩阵的元的实部和虚部的优点，其与这样的事实相关：每个具有耦合到输入端口中的一个的一端的可调节阻抗设备(304)(305)的电抗对由用户端口呈现的导纳矩阵的实部没有影响。由此，能够首先确定m(m+l)/2个可调节阻抗设备(301)(302)(其每个具有耦合到输出端口中的一个的一端)的电抗的变化，以减小或者最小化根据矩阵函数的ΖU-1的实部的像的范数；并且然后确定m(m+l)/2个可调节阻抗设备(304)(305)(其每个具有耦合到输入端口中的一个的一端)的电抗的变化，以减小或者最小化根据矩阵函数的ΖU-1的虚部的像的范数。专家理解为什么这个途径对于确定调谐指令是有利的。 [0100] 专家理解，如果由目标端口看到的阻抗矩阵是对称矩阵，则可以自动补偿可以由目标端口看到的阻抗矩阵的任何小变化。由此，总是能够自动地并且准确地调谐由用户端口呈现的阻抗矩阵。 [0101] 第三实施例 [0102] 通过非限制性示例给出的本发明的设备的第三实施例也与图1中所示的用于自动调谐由m＝4个端口呈现的阻抗矩阵的装置对应，并且提供用于第一实施例的所有解释适用于该第二实施例。此外，我们已经在图3中表示在该第三实施例中使用的多输入端口和多输出端口调谐单元(3)。该多输入端口和多输出端口调谐单元包括： [0103] n＝4个输出端口(311)(321)(331)(341)； [0104] m＝4个输入端口(312)(322)(332)(342)； [0105] n个可调节阻抗设备(301)，每个呈现负阻抗并且每个与输出端口中的一个并联耦合； [0106] n(n-l)/2个电容器(306)，每个具有耦合到输出端口中的一个的第一端以及耦合到与第一端所耦合到的输出端口不同的输出端口中的一个的第二端； [0107] n＝m个绕组(303)，每个具有耦合到输出端口中的一个的第一端和耦合到输入端口中的一个的第二端； [0108] m个可调节阻抗设备(304)，每个呈现负电抗并且每个与输入端口中的一个并联耦合； [0109] m(m-1)/2个电容器(307)，每个具有耦合到输入端口中的一个的第一端和耦合到与第一端所耦合到的输入端口不同的输入端口中的一个的第二端。 [0110] 如图1中所示，输出端口(311)(321)(331)(341)中的每个直接耦合到目标端口(111)(121)(131)(141)中的一个且仅一个，并且输入端口(312)(322)(332)(342)中的每个通过感测单元(1)中的一个间接耦合到用户端口(112)(122)(132)(142)中的一个且仅一个。由此，在所述给定频率，由输出端口看到的阻抗矩阵等于由目标端口看到的阻抗矩阵。感测单元使得在所述给定频率，由输入端口呈现的阻抗矩阵接近由用户端口看到的阻抗矩阵。 [0111] 互感能够存在于绕组(303)之间。在该情况下，绕组的电感矩阵不是对角矩阵。所有可调节阻抗设备(301)(304)通过电部件可调节，但是图3中没有示出确定可调节阻抗设备中的每个的电抗所需的电路和控制链路。 [0112] 专家理解在多输入端口和多输出端口调谐单元意图操作的频率，如果由目标端口看到的阻抗矩阵是使得所有其对角元等于50Ω的对角矩阵，则可调节阻抗设备的任一个的电抗对ΖU有影响，并且一个或者更多可调节阻抗设备的电抗对ΖU的一个或者更多非对角元有影响。对于适当分量值，可能的是上面定义的p＝8个偏导数在由E表示的大小4×4的复矩阵的维度32的实矢量空间中线性无关。由此，E中的p个偏导数的扩张空间是维度8。这里，能够示出大小m×m的任何对角复矩阵具有与p个偏导数的扩张空间的至少一个元素相同的对角元。 [0113] 在该第三实施例中，在一个或者更多调谐序列期间，由信号处理单元实现自适应处理。自适应处理如下：在所述调谐序列中的每个期间，信号处理单元对于调谐指令的有限集合估计用户端口处的电压反射系数的矩阵的范数，并且选择产生最小范数的调谐指令。专家理解该自适应处理涉及比第二实施例中考虑的自适应处理少得多的计算。专家理解该第三实施例的自适应处理在这样的情况下很简单：感测单元中的每个使得由感测单元中的所述每个传递的两个感测单元输出信号包括：与用户端口中的一个处的入射电压成比例的第一感测单元输出信号；以及与在用户端口中的所述一个处的反射电压成比例的第二感测单元输出信号。 [0114] 专家理解由目标端口看到的阻抗矩阵中的任何小变化可以用可调节阻抗设备的新调节部分补偿，补偿是自动的并且通常在由目标端口看到的阻抗矩阵和期望的阻抗矩阵是对称矩阵的情况下更好。由此，总是能够自动并且近似地调谐由用户端口呈现的阻抗矩阵。 [0115] 如果电容(306)(307)具有等于0pF的值(或者不存在于图3中所示的电路中)，并且如果互感不存在于绕组(303)之间，则我们看到多输入端口和多输出端口调谐单元(3)实际上包括4个单输入端口和单输出端口调谐单元，这些单输入端口和单输出端口调谐单元是独立并且未耦合的。更一般地，用于自动调谐由m个用户端口呈现的阻抗矩阵的装置，具有所述m个用户端口和n个目标端口的装置可以在n＝m的情况下使得多输入端口和多输出端口调谐单元包括n个单输入端口和单输出端口调谐单元，这些单输入端口和单输出端口调谐单元是独立的并且未耦合的。 [0116] 在该情况下，本发明的方法可以变为用于由装置的n个端口在给定频率自动调谐呈现的阻抗矩阵的方法，其中，n是大于或者等于2的整数，所述n个端口中的每个称为“用户端口”，该装置具有所述n个用户端口和n个其他端口，所述n个其他端口中的每个称为“目标端口”，所述阻抗矩阵称为“由用户端口呈现的阻抗矩阵”并且由ΖU指示，该装置允许在所述给定频率从用户端口向目标端口的功率传送，所述方法包括以下步骤： [0117] 使用相继应用于用户端口的n个或者更多激励，估计依赖于由用户端口呈现的阻抗矩阵的q个实量，其中q是大于或者等于n的整数； [0118] 使用依赖于由用户端口呈现的阻抗矩阵的q个实量，以获取“调谐控制信号”； [0119] 使用n个单输入端口和单输出端口调谐单元调节由用户端口呈现的阻抗矩阵，所述单输入端口和单输出端口调谐单元中的每个包括两个或者更多可调节阻抗设备，所述单输入端口和单输出端口调谐单元中的所述每个的可调节阻抗设备中的每个具有在所述给定频率的电抗，可调节阻抗设备的任一个的电抗对由用户端口呈现的阻抗矩阵有影响，可调节阻抗设备的任一个的电抗通过电部件可调节； [0120] 将调谐控制信号的每个应用于一个或者更多可调节阻抗设备，可调节阻抗设备的每个的电抗主要由一个或者更多调谐控制信号确定。 [0121] 用于实现该方法的装置是用于自动调谐由装置的n个端口在给定频率呈现的阻抗矩阵的装置，n是大于或者等于2的整数，所述n个端口中的每个称为“用户端口”，该装置具有所述n个用户端口和n个其他端口，所述n个其他端口中的每个称为“目标端口”，所述阻抗矩阵称为“由用户端口呈现的阻抗矩阵”并且由ΖU指示，该装置允许在所述给定频率从用户端口向目标端口的功率传送，所述装置包括： [0122] 至少n个感测单元，感测单元中的每个传递一个或者更多“感测单元输出信号”，感测单元输出信号中的每个主要由一个或者多个电变量确定； [0123] 信号处理单元，信号处理单元使用对于相继应用于用户端口的n个或者更多不同激励获取的感测单元输出信号，估计依赖于由用户端口呈现的阻抗矩阵的q个实量，其中，q是大于或者等于n的整数，信号处理单元作为依赖于由用户端口呈现的阻抗矩阵的所述q个实量的函数传递调谐指令； [0124] n个单输入端口和单输出端口调谐单元，所述单输入端口和单输出端口调谐单元中的每个包括两个或者更多可调节阻抗设备，所述单输入端口和单输出端口调谐单元中的所述每个的可调节阻抗设备中的每个具有在所述给定频率的电抗，可调节阻抗设备中的任一个的电抗对由用户端口呈现的阻抗矩阵有影响，可调节阻抗设备的任一个的电抗由电部件可调节； [0125] 调谐控制单元，调谐控制单元从信号处理单元接收调谐指令，调谐控制单元向单输入端口和单输出端口调谐单元传递“调谐控制信号”，调谐控制信号确定为调谐指令的函数，可调节阻抗设备中的每个的电抗主要由一个或者更多调谐控制信号确定。 [0126] 第四实施例 [0127] 作为以非限制性示例的方式给出的本发明的设备的第四实施例，我们已经在图4中表示用于在大于或者等于300MHz的给定频率自动调谐由m＝4个用户端口自动调谐阻抗矩阵的装置的框图，该装置具有所述m个用户端口(112)(122)(132)(142)和n＝4个目标端口(111)(121)(131)(141)，阻抗矩阵称为“由用户端口呈现的阻抗矩阵”，该装置包括： [0128] m个感测单元(1)，感测单元中的每个传递两个“感测单元输出信号”，感测单元输出信号中的每个由一个电变量确定； [0129] 信号处理单元(2)，信号处理单元使用对于相继应用于用户端口的m个不同激励获取的感测单元输出信号，估计依赖于由用户端口呈现的阻抗矩阵的q个实量，其中，q是大于或者等于m的整数，信号处理单元作为依赖于由用户端口呈现的阻抗矩阵的所述q个实量的函数传递“调谐指令”； [0130] 多输入端口和多输出端口调谐单元(3)，多输入端口和多输出端口调谐单元包括p个可调节阻抗设备，其中p是大于或者等于2m＝8的整数，可调节阻抗设备中的每个具有在所述给定频率的电抗，可调节阻抗设备中的任一个的电抗由电部件可调节； [0131] 调谐控制单元(4)，调谐控制单元从信号处理单元(2)接收调谐指令，调谐控制单元向多输入端口和多输出端口调谐单元(3)传递“调谐控制信号”，调谐控制信号确定为调谐指令的函数，可调节阻抗设备中的每个的电抗由一个且仅一个多个调谐控制信号确定。 [0132] 感测单元(1)中的每个例如可以使得由感测单元中的所述每个传递的两个感测单元输出信号包括：与第一电变量成比例的第一感测单元输出信号，第一电变量是跨越目标端口中的一个的电压；以及与第二电变量成比例的第二感测单元输出信号，第二电变量是在目标端口的所述一个中流动的电流。跨越目标端口中的一个所述电压可以是复电压并且目标端口中的所述一个中流动的所述电流可以是复电流。可替代地，感测单元(1)中的每个例如可以使得由感测单元中的所述每个传递的两个感测单元输出信号包括：与第一电变量成比例的第一感测单元输出信号，第一电变量是在目标端口中的一个处的入射电压；以及与第二电变量成比例的第二感测单元输出信号，第二电变量是在目标端口的所述一个处的反射电压。在目标端口中的一个处的所述入射电压可以是复入射电压并且目标端口中的所述一个处的所述反射电压可以是复反射电压。 [0133] 专家理解事实的结果：在该第四实施例中，由在目标端口处测量出的电变量确定感测单元输出信号，而在第一实施例中，感测单元输出信号由在用户端口处测量出的电变量确定。专家理解在考虑这个事实的情况下，信号处理单元可以如何使用对于相继应用于用户端口的m个不同激励获取的感测单元输出信号，以估计依赖于由用户端口呈现的阻抗矩阵的q个实量。该事实的结果例如是：在该第四事实例中，需要具体计算来推导表示由用户端口呈现的阻抗矩阵的实量。例如，这样的具体计算可以需要知道与当在目标端口处测量出电变量时有效的调谐指令对应的可调节阻抗设备中的每个的电抗。专家注意到在编号8,299,867的所述美国专利中，由在单个目标端口处测量出的电变量确定单个感测单元输出信号。 [0134] 外部设备具有m个输出端口，外部设备的输出端口中的每个与用户端口中的一个且仅一个耦合，用户端口中的每个与外部设备的输出端口中的一个且仅一个耦合。图4中没有示出外部设备。外部设备向用户端口相继应用m个不同激励。外部设备也向信号处理单元(2)传递“外部设备的指令”，外部设备的所述指令向信号处理单元通知已经应用或者正应用或者将应用一个或者更多所述激励。此外，外部设备向信号处理单元提供其他信号和/或从信号处理单元接收其他信号。图4中没有示出传递外部设备的所述指令和承载这样的其他信号所需的电链路。 [0135] 在该第四实施例中，在一个或者更多调谐序列期间，由信号处理单元实施自适应处理。自适应处理如下：在所述调谐序列中的每个期间，信号处理单元估计由用户端口呈现的阻抗矩阵的实部和虚部，并且使用查找表(也称为“查找表”)以确定调谐指令。专家理解如何构建和使用这样的查找表。 [0136] 第五实施例 [0137] 作为通过非限制性示例的方式给出的本发明的设备的第五实施例，我们已经在图5中表示使用本发明的用于自动调节阻抗矩阵的装置的用于无线电通信的发送器的框图。 图5中示出的用于无线电通信的发送器是用于在给定频率带与多个天线的无线电通信的发送器，该发送器包括： [0138] n＝4个天线输出端口，天线输出端口中的每个耦合到天线(9)； [0139] 处理由源(5)传递的信号的多输出信号处理设备(6)，多输出信号处理设备具有m＝4个信号输出，信号输出中的每个当信号输出中的所述每个活动时传递数字信号，多输出信号处理设备传递“调谐序列指令”，其指示何时正执行调谐序列以及在调谐序列期间何时正应用激励，在激励期间一个且仅一个信号输出是活动的，调谐序列包括相继应用的m个或者更多不同的激励； [0140] m个转换和模拟处理电路(7)，多输出信号处理设备(6)的信号输出中的每个耦合到转换和模拟处理电路中的一个的输入，转换和模拟处理电路中的每个具有传递所述给定频率带中的模拟信号的输出； [0141] m个功率放大器(8)，功率放大器中的每个具有耦合到转换和模拟处理电路(7)中的一个的输出的输入，功率放大器中的每个具有输出端口，功率放大器在功率放大器的输出端口传递所述激励，由功率放大器的输出端口在所述给定频率带的频率看到的阻抗矩阵称为“由功率放大器的输出端口看到的阻抗矩阵”。 [0142] m个感测单元(1)，感测单元中的每个传递一个或者更多“感测单元输出信号”，感测单元输出信号中的每个由一个或者更多电变量确定； [0143] 信号处理单元(2)，信号处理单元使用调谐序列指令和对于训练序列的不同激励获取的感测单元输出信号，估计依赖于由功率放大器的输出端口看到的阻抗矩阵的q个实量，其中q是大于或者等于m的整数，信号处理单元作为依赖于由功率放大器的输出端口看到的阻抗矩阵的所述q个实量的函数传递“调谐指令”； [0144] 多输入端口和多输出端口调谐单元(3)，其与第二实施例中所使用的相同，多输入端口和多输出端口调谐单元的输出端口中的每个通过天线输出端口中的一个耦合到天线中的一个且仅一个，多输入端口和多输出端口调谐单元的输入端口中的每个通过感测单元中的一个耦合到功率放大器的输出端口中的一个且仅一个； [0145] 调谐控制单元(4)，其与第二实施例中所使用的相同。 [0146] 专家理解该第五实施例中的“天线输出端口”与第一实施例的“目标端口”对应，以及由第五实施例的“功率放大器的输出端口看到的阻抗矩阵”与由第一实施例的“用户端口呈现的阻抗矩阵”对应。 [0147] 在该第五实施例中，在所述激励中的每个期间，功率放大器中的一个且仅一个传递正弦电流并且在其输出端口呈现已知阻抗，其他功率放大器中的每个不传递电流并且在其输出端口呈现高阻抗。也已知功率放大器中的所述一个且仅一个的输出端口的诺顿等效电路的短路电流。由此，专家理解对于不同激励，在功率放大器的输出端口处的复电压的测量足以推导由功率放大器的输出端口看到的阻抗矩阵的所有元。结果，感测单元(1)中的每个例如可以传递与电变量成比例的单个感测单元输出信号，电变量是跨越功率放大器中的输出端口中的一个的电压，所述电压是复电压。 [0148] 专家理解，正弦电流可以是调制正弦电流。例如，如果用于无线电通信的发送器内建在LTE蜂窝无线网络的用户设备中，则在所述激励中的一个期间传递的调制正弦电流可以与使用对于专家熟知的配置“开环UE发送天线选择”(对于其能够在给定时间使用所述功率放大器中的仅一个)的发送对应，这个功率放大器没有被规定。 [0149] 专家理解例如由于用户交互，由操作频率的改变或者天线周围的介质的改变引起的由天线形成的多端口天线阵列的阻抗矩阵的任何小变化，可以用可调节阻抗设备的自动调节补偿，以获取由功率放大器的输出端口看到的阻抗矩阵保持接近期望的阻抗矩阵，例如，由等式(4)给出的期望的阻抗矩阵。由此，总是能够从用于与多个天线的无线电通信的发送器获取最佳性能。 [0150] 工业应用的适用 [0151] 本发明的方法和装置适合用于自动调谐由同时使用多个天线的无线电接收器的无线电频率输入端口看到的或者由同时使用多个天线的无线电发送器的无线电频率信号输出端口看到的阻抗矩阵。在这样的应用中，本发明的装置的每个目标端口可以耦合到天线，并且本发明的装置的每个用户端口可以耦合到同时使用多个天线的无线电接收器的无线电频率信号输入端口中的一个，或者耦合到同时使用多个天线的无线电发送器的无线电频率信号输出端口中的一个。由此，本发明的方法和装置适合用于MIMO无线电通信。 [0152] 本发明的无线电发送器也适合于MIMO无线电通信。 [0153] 本发明的无线电发送器提供使用很接近的天线的最佳可能特性，因此呈现天线之间的强交互。因此本发明特别适合于移动无线电发送器，例如便携式无线电话或者便携式计算机中使用的那些。 [0154] 本发明的无线电发送器提供使用给定体积内的很大数量的天线的最佳可能特性，因此呈现天线之间的强交互。因此本发明特别适合于高性能无线电发送器，例如蜂窝无线电话网络的固定基站中使用的那些。 [0155] 本发明的无线电发送器可以用在也包括具有与本发明的无线电发送器共同的一个或者更多部分的无线电接收器的设备中。例如，在本发明的无线电发送器中使用的天线和/或多输入端口和多输出端口调谐单元也可以是无线电接收器的一部分。 |
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