[發(fā)明專(zhuān)利]采用量子算法的射頻天線阻抗自適應(yīng)匹配裝置及方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310217942.0
• 申請(qǐng)日: 2013-06-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103326685A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 譚陽(yáng)紅;尹新;劉煜琛;廖繼望
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 湖南大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H03H7/38
• 分類(lèi)號(hào): H03H7/38
• 代理公司: 長(zhǎng)沙星耀專(zhuān)利事務(wù)所 43205
• 代理人: 姜芳蕊;寧星耀

1.采用量子算法的射頻天線阻抗自適應(yīng)匹配裝置，其特征在于，包括傳感器測(cè)量單元、控制單元和匹配單元，傳感器測(cè)量單元與控制單元電連接，控制單元與匹配單元電連接，匹配單元與傳感器測(cè)量單元電連接，匹配單元外接天線。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用量子算法的射頻天線阻抗自適應(yīng)匹配裝置，其特征在于，所述匹配單元的匹配網(wǎng)絡(luò)為π型阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，π型阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)包括電感L、電容C₁、電容C₂。

3.使用如權(quán)利要求1-2任一項(xiàng)所述采用量子算法的射頻天線阻抗自適應(yīng)匹配裝置進(jìn)行阻抗自適應(yīng)匹配的方法，包括以下步驟：

1）通過(guò)傳感器測(cè)量匹配網(wǎng)絡(luò)的反射系數(shù)或者駐波比：

?設(shè)匹配網(wǎng)絡(luò)的電源端的等效電源電壓為V_in，等效電源內(nèi)阻為???????????????????????????????????????????????，則匹配網(wǎng)絡(luò)的電源端的等效輸入阻抗為，、分別表示輸入電阻和輸入電抗，

??，

其中，C₁、C₂、L分別為π型阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的電容和電感值，是天線的工作頻率，天線的阻抗為，和分別表示天線的電阻和電抗；

負(fù)載有功功率為，其中，是最大功率，表達(dá)式為；設(shè)是傳感器測(cè)量的匹配網(wǎng)絡(luò)的反射系數(shù)，?，即?；????????????????????????

設(shè)傳感器測(cè)量匹配網(wǎng)絡(luò)的駐波比為VSWR,則

；???????????????????????????

2）通過(guò)控制單元實(shí)時(shí)控制π型匹配網(wǎng)絡(luò)的電感和電容的值：

由于電感和電容的值是變化的，因此，采用二進(jìn)制開(kāi)關(guān)矩陣方法來(lái)控制電容和電感的值；

3）當(dāng)天線的環(huán)境發(fā)生變化時(shí)，需要實(shí)時(shí)自適應(yīng)調(diào)整匹配網(wǎng)絡(luò)的元件值，即π型匹配網(wǎng)絡(luò)的電感L和電容C₁、C₂的值，使天線快速而準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)匹配。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的采用量子算法的射頻天線阻抗自適應(yīng)匹配裝置進(jìn)行阻抗自適應(yīng)匹配的方法，其特征在于，所述步驟3）中，實(shí)時(shí)自適應(yīng)調(diào)整匹配網(wǎng)絡(luò)的元件值時(shí)，采用量子算法，實(shí)時(shí)得到匹配網(wǎng)絡(luò)的最佳元件值，具體步驟為：

（3-1）編碼：將π型阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的電感L和電容C₁、C₂的值都用量子染色體進(jìn)行編碼，具體編碼為：

將L、C₁、C₂表示為鏈和鏈；

初始化：采用隨機(jī)初始化方法，根據(jù)理論分析，π型匹配網(wǎng)絡(luò)中，電感L和電容C₁、C₂的初始化范圍為，，各量子染色體的概率全部初始化為；

（3-2）測(cè)量：將量子染色體表示為量子矩陣，式中，分別代表第i代第j個(gè)個(gè)體的第K位的鏈和鏈值，并轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制，即求出各染色體的概率和；

（3-3）評(píng)估：為了實(shí)現(xiàn)最佳匹配，匹配網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)度函數(shù)為，式中，為等效輸入阻抗、為電源內(nèi)阻、是反射系數(shù)，從而得到各量子染色體個(gè)體的適應(yīng)值，當(dāng)?shù)玫椒N群中第i代第j個(gè)個(gè)體的適應(yīng)值之后，，評(píng)估就是求得最佳適應(yīng)值，式中，表示最佳適應(yīng)值，是對(duì)應(yīng)的染色體基因；

（3-4）量子操作：

選擇操作：當(dāng)求得各量子染色體個(gè)體的適應(yīng)值后，選擇操作就是將各量子染色體中的優(yōu)秀個(gè)體選出來(lái)，作為父本，參與下一代操作，所述選擇操作的方法為：將各量子染色體按照適應(yīng)值大小進(jìn)行排列，選取其中最大適應(yīng)值的量子染色體個(gè)體作為父本，其中80%?的個(gè)體按照適應(yīng)值大小的原則來(lái)選擇；同時(shí)，為了使樣本保持多樣化，還有20%的個(gè)體從本次種群中隨機(jī)選??；

交叉操作：是指把兩個(gè)父代個(gè)體的一部分染色體交叉，相互替換而生成新個(gè)體的操作，從而使搜索能力得到提高；

變異操作：變異算子的基本內(nèi)容是對(duì)群體中的個(gè)體的基因座上的基因值作變動(dòng)，這里的變異概率為Pm；

量子旋轉(zhuǎn)操作：量子旋轉(zhuǎn)是最重要的操作，設(shè)旋轉(zhuǎn)矩陣為

，其中是旋轉(zhuǎn)角度，則第i代第K位的更新表達(dá)式為，其中，分別代表第i代第j個(gè)個(gè)體的第K位的鏈和鏈值，和是旋轉(zhuǎn)前和旋轉(zhuǎn)后的量子位；

經(jīng)過(guò)以上操作，得到匹配網(wǎng)絡(luò)中的最佳元件L、C₁、C₂的值；當(dāng)量子算法求得匹配網(wǎng)絡(luò)的最佳元件值之后，由控制單元發(fā)出控制信號(hào)，通過(guò)二進(jìn)制開(kāi)關(guān)矩陣來(lái)控制π型匹配網(wǎng)絡(luò)中的電感L和電容C₁、C₂的值，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)匹配。