一种多档位增益调整方法及装置与流程

1.本发明涉及射频通信集成电路增益控制技术领域，尤其涉及一种多档位增益调整方法及装置。


背景技术：

2.在射频通信集成电路领域，传统的差分增益调整技术对射频收发电路跨导参数和负载参数的选取均采用对称的电路结构，其中，增益ga＝跨导gm*负载r1，通过切换开关更改负载值和跨导值来改变电路增益。然而为了达到小的增益步长调整以及大的增益调整范围，就需要大量的增益档数，因此采用传统的方法需要大量的选择开关来改变跨导gm值和负载r1值，不仅占用了版图面积，同时过多的开关增加了寄生电容并限制了信号工作带宽。


技术实现要素：

3.本发明实施例提供一种多档位增益调整方法及装置，用以解决传统的差分增益调整技术中由于大量的选择开关导致占用版图面积以及增加寄生电容并限制信号工作带宽的问题。
4.第一方面，本发明实施例提供一种多档位增益调整方法，包括：
5.构建包括p端和n端的非对称增益结构；其中，p端和n端的输入口分别并联接有n个输入跨导管，并将所述输入跨导管分别通过若干开关对应接到n端的输出口和p端的输出口，同时n端的输出口和p端的输出口分别通过若干开关并联有m个负载电阻；
6.基于所述非对称增益结构分别得到p端和n端的输入口等效跨导以及输出口等效负载电阻；
7.基于所述p端和n端的输入口等效跨导以及输出口等效负载电阻得到所述非对称增益结构的差分增益。
8.进一步地，所述非对称增益结构的增益档位最大为(2
m-1)*2m*(2
n-1)*2n/4；基于所述p端和n端的输入口等效跨导以及输出口等效负载电阻得到所述非对称增益结构的差分增益，其计算公式如下：
9.ga＝(gm_n*rl_p+gm_p*rl_n)/2；
10.其中，ga为差分增益，gm_n为n端的输入口等效跨导，rl_p为p端的输出口等效负载电阻，gm_p为p端的输入口等效跨导，rl_n为n端的输出口等效负载电阻。
11.进一步地，基于所述非对称增益结构分别得到p端和n端的输入口等效跨导以及输出口等效负载电阻，包括：
12.确定p端的输入口的工作开关个数，并基于所述p端的输入口的工作开关个数从n个开关中选择出i个工作开关的排列组合种类中选择一种作为p端的输入口等效跨导；其中，i从1遍历到n，所述从n个开关中选择出i个工作开关的排列组合总种类数为2
n-1；
13.确定n端的输入口的工作开关个数，并基于所述n端的输入口的工作开关个数从n个开关中选择出j个工作开关的排列组合种类中选择一种作为n端的输入口等效跨导；其
中，j从1遍历到n，所述从n个开关中选择出j个工作开关的排列组合总种类数为2
n-1。
14.进一步地，基于所述非对称增益结构分别得到p端和n端的输入口等效跨导以及输出口等效负载电阻，还包括：
15.确定p端的输出口的工作负载个数，并基于所述p端的输出口的工作负载个数从m个负载电阻中选择出k个工作负载的排列组合种类中选择一种作为p端的输出口等效负载电阻；其中，k从1遍历到m，所述从m个负载电阻中选择出k个工作负载的排列组合总种类数为2
m-1；
16.确定n端的输出口的工作负载个数，并基于所述n端的输出口的工作负载个数从m个负载电阻中选择出q个工作负载的排列组合种类中选择一种作为n端的输出口等效负载电阻；其中，q从1遍历到m，所述从m个负载电阻中选择出q个工作负载的排列组合总种类数为2
m-1。
17.第二方面，本发明实施例提供一种多档位增益调整装置，包括
18.构建结构单元，用于构建包括p端和n端的非对称增益结构；其中，p端和n端的输入口分别并联接有n个输入跨导管，并将所述输入跨导管分别通过若干开关对应接到n端的输出口和p端的输出口，同时n端的输出口和p端的输出口分别通过若干开关并联有m个负载电阻；
19.等效选择单元，用于基于所述非对称增益结构分别得到p端和n端的输入口等效跨导以及输出口等效负载电阻；
20.增益计算单元，用于基于所述p端和n端的输入口等效跨导以及输出口等效负载电阻得到所述非对称增益结构的差分增益。
21.进一步地，所述构建结构单元构建的非对称增益结构的增益档位最大为(2
m-1)*2m*(2
n-1)*2n/4；所述增益计算单元，用于基于所述p端和n端的输入口等效跨导以及输出口等效负载电阻得到所述非对称增益结构的差分增益，其计算公式如下：
22.ga＝(gm_n*rl_p+gm_p*rl_n)/2；
23.其中，ga为差分增益，gm_n为n端的输入口等效跨导，rl_p为p端的输出口等效负载电阻，gm_p为p端的输入口等效跨导，rl_n为n端的输出口等效负载电阻。
24.进一步地，所述等效选择单元包括p端等效跨导模块和n端等效跨导模块；
25.所述p端等效跨导模块，用于确定p端的输入口的工作开关个数，并基于所述p端的输入口的工作开关个数从n个开关中选择出i个工作开关的排列组合种类中选择一种作为p端的输入口等效跨导；其中，i从1遍历到n，所述从n个开关中选择出i个工作开关的排列组合总种类数为2
n-1；
26.所述n端等效跨导模块，用于确定n端的输入口的工作开关个数，并基于所述n端的输入口的工作开关个数从n个开关中选择j个工作开关的排列组合种类中选择一种作为n端的输入口等效跨导；其中，j从1遍历到n，所述从n个开关中选择出j个工作开关的排列组合总种类数为2
n-1。
27.进一步地，所述等效选择单元还包括p端等效负载电阻模块和n端等效负载电阻模块；
28.所述p端等效负载电阻模块，用于确定p端的输出口的工作负载个数，并基于所述p端的输出口的工作负载个数从m个负载电阻中选择出k个工作负载的排列组合种类中选择
一种作为p端的输出口等效负载电阻；其中，k从1遍历到m，所述从m个负载电阻中选择出k个工作负载的排列组合总种类数为2
m-1；
29.所述n端等效负载电阻模块，用于确定n端的输出口的工作负载个数，并基于所述n端的输出口的工作负载个数从m个负载电阻中选择出q个工作负载的排列组合种类中选择一种作为n端的输出口等效负载电阻；其中，q从1遍历到m，所述从m个负载电阻中选择出q个工作负载的排列组合总种类数为2
m-1。
30.本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述多档位增益调整方法的步骤。
31.本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述多档位增益调整方法的步骤。
32.本发明实施例提供了一种多档位增益调整方法及装置，通过构建包括p端和n端的非对称增益结构，并基于所述非对称增益结构分别得到p端和n端的输入口等效跨导以及输出口等效负载电阻，基于所述p端和n端的输入口等效跨导以及输出口等效负载电阻得到所述非对称增益结构的差分增益。本发明减小了增益调整电路的版图面积并增加了增益调整档数，提高了信号的工作带宽。
附图说明
33.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
34.图1是本发明提供的一种多档位增益调整方法的流程示意图；
35.图2是本发明提供的非对称增益结构的架构示意图；
36.图3是本发明提供的一种多档位增益调整装置的结构示意图；
37.图4是本发明提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
38.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
39.本发明的技术构思：针对传统的差分增益调整技术中由于大量的选择开关导致占用版图面积以及增加寄生电容并限制信号工作带宽的问题，本发明在射频收发电路跨导参数和负载参数在内的选取均利用非对称，从而提高了增益调整档位的数量，这是对常规电路增益调整技术的改进。
40.下面结合图1-图4描述本发明提供的一种多档位增益调整方法及装置。
41.本发明实施例提供了一种多档位增益调整方法。图1为本发明实施例提供的一种多档位增益调整方法的流程示意图，如图1所示，该方法包括：
42.步骤110，构建包括p端和n端的非对称增益结构；其中，p端和n端的输入口分别并联接有n个输入跨导管，并将所述输入跨导管分别通过若干开关对应接到n端的输出口和p端的输出口，同时n端的输出口和p端的输出口分别通过若干开关并联有m个负载电阻；
43.具体地，多档位增益调整工作流程如图2所示，p端的输入口vin_p并联接有n个输入跨导管，跨导管gmi通过开关swg1i接到n端的输出口vout_n，m个负载rlj通过开关swr1j并联接到n端的输出口vout_n。同理n端的输入口vin_n并联接有n个输入跨导管，跨导管gmi通过开关swg2i接到p端的输出口vout_p，m个负载rlj通过开关swr2j并联接到p端的输出口vout_p；其中输出隔直电容c去除直流偏差。
44.步骤120，基于所述非对称增益结构分别得到p端和n端的输入口等效跨导以及输出口等效负载电阻；
45.步骤130，基于所述p端和n端的输入口等效跨导以及输出口等效负载电阻得到所述非对称增益结构的差分增益。
46.与现有技术相比，本发明实施例提供的方法，采用非对称增益调整结构并利用p端和n端独立的增益调整控制，通过差分的组合使用来提高信号增益调整档数，从而大大地减小了工作开关的个数。
47.基于上述任一实施例，所述非对称增益结构的增益档位最大为(2
m-1)*2m*(2
n-1)*2n/4；基于所述p端和n端的输入口等效跨导以及输出口等效负载电阻得到所述非对称增益结构的差分增益，其计算公式如下：
48.ga＝(gm_n*rl_p+gm_p*rl_n)/2；
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(1)
49.其中，ga为差分增益，gm_n为n端的输入口等效跨导，rl_p为p端的输出口等效负载电阻，gm_p为p端的输入口等效跨导，rl_n为n端的输出口等效负载电阻。
50.需要说明的是，如图2所示，p端和n端的开关不要求同时工作，即swr1x与swr2x不要求同步使用，swg1x与swg2x不要求同步使用。为了保证p端和n端的输入信号所控制的电流都能够传到输出，swr1不能全断开，同理swr2不能全断开、swg1不能全断开以及swg2不能全断开。
51.vout_p＝vin_n*gm_n*rl_p
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(2)
52.vout_n＝vin_p*gm_p*rl_n
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(3)
53.这里gm_n是n端的输入口等效跨导，rl_p是p端的输出口等效负载电阻，gm_p是p端的输入口等效跨导，rl_n是n端的输出口等效负载电阻。
54.因为差分输入信号的vin_p＝-vin_n，因此由式(2)和(3)可得出：
55.差分输出vout＝vout_p-vout_n
56.＝vin_n*gm_n*rl_p-vin_p*gm_p*rl_n
57.＝vin_n*(gm_n*rl_p+gm_p*rl_n)
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)因此差分增益ga＝(gm_n*rl_p+gm_p*rl_n)/2
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(5)
58.由(5)可知，传统的对称电路gm_n＝gm_p，rl_n＝rl_p，是本发明的增益的特殊情况。
59.进一步理论计算可以比较出各自的增益档数：
60.设电阻有m个，跨导管有n个，电阻的组合就有2
m-1种，跨导管的组合就有2
n-1种。
61.传统的增益档位最大有(2
m-1)*(2
n-1)个。
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(6)
本发明的增益档位最大有(2
m-1)*2m*(2
n-1)*2n/4个。
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)
62.可知在负载和跨导管个数相同的情况下，本发明大大的提高了档位的个数。从另一的角度说，在相同的增益档数下，本发明大大的减小了负载和跨导管的个数，减小了开关个数。
63.简单例子来说：n＝1，m＝2，输入管gm1，负载电阻rl1和rl2。
64.1.)输入管组合有2
1-1＝1种：g1＝gm1；
65.负载电阻组合2
2-1＝3种：r1＝rl1，r2＝rl2，r3＝rl1//rl2。
66.2.)传统的增益档位有(2
1-1)*(2
2-1)＝3个
67.ga1＝g1*r1,ga2＝g1*r2,ga3＝g1*r3；
68.3.)本发明的增益档位有(2
1-1)*21*(2
2-1)*22/4＝6个
69.ga1＝g1*r1,ga2＝g1*r2,ga3＝g1*r3,ga4＝g1*(r1+r2)/2,
70.ga5＝g1*(r1+r3)/2,ga6＝g1*(r2+r3)/2；
71.由式(6)和式(7)可知，n值和m值越大，同传统相比本发明的档位增加的越明显。
72.基于上述任一实施例，基于所述非对称增益结构分别得到p端和n端的输入口等效跨导以及输出口等效负载电阻，包括：
73.确定p端的输入口的工作开关个数，并基于所述p端的输入口的工作开关个数从n个开关中选择出i个工作开关的排列组合种类中选择一种作为p端的输入口等效跨导；其中，i从1遍历到n，所述从n个开关中选择出i个工作开关的排列组合总种类数为2
n-1；
74.具体地，p端的输入口首先确定选择工作的swg开关个数，比如选择i个swg工作，然后从n个中通过排列组合选择出i个开关，有种选择，其中一种选择记为swg1a1、
…
swg1ai，得到等效跨导gm_p；如果i从1遍历到n，然后再从n中排列组合选择这i个，那么组合出的等效跨导总共有种。
75.确定n端的输入口的工作开关个数，并基于所述n端的输入口的工作开关个数从n个开关中选择出j个工作开关的排列组合种类中选择一种作为n端的输入口等效跨导；其中，j从1遍历到n，所述从n个开关中选择出j个工作开关的排列组合总种类数为2
n-1。
76.具体地，与p端的输入口选择工作的开关的方式相同，n端的输入口选择j个swg工作，记为swg2b1、
…
swg2bj，得到等效跨导gm_n；如果j从1遍历到n，然后再从n中排列组合选择这j个，那么组合出的等效跨导总共有2
n-1种。
77.基于上述任一实施例，基于所述非对称增益结构分别得到p端和n端的输入口等效跨导以及输出口等效负载电阻，还包括：
78.确定p端的输出口的工作负载个数，并基于所述p端的输出口的工作负载个数从m个负载电阻中选择出k个工作负载的排列组合种类中选择一种作为p端的输出口等效负载电阻；其中，k从1遍历到m，所述从m个负载电阻中选择出k个工作负载的排列组合总种类数为2
m-1；
79.具体地，p端的输出口选择k个swr工作，swr1c1、
…
swr1ck,得到等效负载电阻rl_p；如果k从1遍历到m，然后再从m中排列组合选择这k个，那么组合出的等效负载电阻总共有2
m-1种。
80.确定n端的输出口的工作负载个数，并基于所述n端的输出口的工作负载个数从m
个负载电阻中选择出q个工作负载的排列组合种类中选择一种作为n端的输出口等效负载电阻；其中，q从1遍历到m，所述从m个负载电阻中选择出q个工作负载的排列组合总种类数为2
m-1。
81.具体地，n端的输出口选择q个swr工作，swr2d1、
…
swr2dq,得到等效负载电阻rl_n；如果q从1遍历到m，然后再从m中排列组合选择这q个，那么组合出的等效负载电阻总共有2
m-1种。
82.需要说明的是，非对称增益结构中上述配置下的差分增益ga＝(gm_n*rl_p+gm_p*rl_n)/2。当gm_n＝gm_p和rl_p＝rl_n时，就成了传统的方法，可知传统方法是本发明的特例，而本发明排列组合后总的增益档位最大有(2
m-1)*2m*(2
n-1)*2n/4个，远远大于传统增益档位的(2
m-1)*(2
n-1)个。
83.进一步来说，最大增益是所有swg开关均工作(并联成最大跨导)和选择一个最大的负载电阻，因此，传统的方法和本发明的方法最大增益是相同的。最小增益是p和n端都选择最小的一个跨导管和所有swr开关均工作(并联成最小负载电阻)，因此，传统的方法和本发明的方法最小增益也是相同的。由(6)和(7)理论分析可知，本发明增加了大量的增益档位，因此，在相同的增益范围下细化了增益步长。
84.下面对本发明提供的一种多档位增益调整装置进行描述，下文描述的与上文描述的一种多档位增益调整方法可相互对应参照。
85.图3为本发明实施例提供的一种多档位增益调整装置的结构示意图，如图3所示，该装置包括构建结构单元310、等效选择单元320和增益计算单元330；
86.构建结构单元310，用于构建包括p端和n端的非对称增益结构；其中，p端和n端的输入口分别并联接有n个输入跨导管，并将所述输入跨导管分别通过若干开关对应接到n端的输出口和p端的输出口，同时n端的输出口和p端的输出口分别通过若干开关并联有m个负载电阻；
87.等效选择单元320，用于基于所述非对称增益结构分别得到p端和n端的输入口等效跨导以及输出口等效负载电阻；
88.增益计算单元330，用于基于所述p端和n端的输入口等效跨导以及输出口等效负载电阻得到所述非对称增益结构的差分增益。
89.与现有技术相比，本发明实施例提供的装置，采用非对称增益调整结构并利用p端和n端独立的增益调整控制，通过差分的组合使用来提高信号增益调整档数，从而大大地减小了工作开关的个数。
90.基于上述任一实施例，所述构建结构单元构建的非对称增益结构的增益档位最大为(2
m-1)*2m*(2
n-1)*2n/4；所述增益计算单元，用于基于所述p端和n端的输入口等效跨导以及输出口等效负载电阻得到所述非对称增益结构的差分增益，其计算公式如下：
91.ga＝(gm_n*rl_p+gm_p*rl_n)/2；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)
92.其中，ga为差分增益，gm_n为n端的输入口等效跨导，rl_p为p端的输出口等效负载电阻，gm_p为p端的输入口等效跨导，rl_n为n端的输出口等效负载电阻。
93.基于上述任一实施例，所述等效选择单元包括p端等效跨导模块和n端等效跨导模块；
94.所述p端等效跨导模块，用于确定p端的输入口的工作开关个数，并基于所述p端的
输入口的工作开关个数从n个开关中选择出i个工作开关的排列组合种类中选择一种作为p端的输入口等效跨导；其中，i从1遍历到n，所述从n个开关中选择出i个工作开关的排列组合总种类数为2
n-1；
95.所述n端等效跨导模块，用于确定n端的输入口的工作开关个数，并基于所述n端的输入口的工作开关个数从n个开关中选择j个工作开关的排列组合种类中选择一种作为n端的输入口等效跨导；其中，j从1遍历到n，所述从n个开关中选择出j个工作开关的排列组合总种类数为2
n-1。
96.基于上述任一实施例，所述等效选择单元还包括p端等效负载电阻模块和n端等效负载电阻模块；
97.所述p端等效负载电阻模块，用于确定p端的输出口的工作负载个数，并基于所述p端的输出口的工作负载个数从m个负载电阻中选择出k个工作负载的排列组合种类中选择一种作为p端的输出口等效负载电阻；其中，k从1遍历到m，所述从m个负载电阻中选择出k个工作负载的排列组合总种类数为2
m-1；
98.所述n端等效负载电阻模块，用于确定n端的输出口的工作负载个数，并基于所述n端的输出口的工作负载个数从m个负载电阻中选择出q个工作负载的排列组合种类中选择一种作为n端的输出口等效负载电阻；其中，q从1遍历到m，所述从m个负载电阻中选择出q个工作负载的排列组合总种类数为2
m-1。
99.基于上述任一实施例，所述非对称增益结构的增益档位最大为(2
m-1)*2m*(2
n-1)*2n/4。
100.图4示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图4所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)410、通信接口(communications interface)420、存储器(memory)430和通信总线440，其中，处理器410，通信接口420，存储器430通过通信总线440完成相互间的通信。处理器410可以调用存储器430中的逻辑指令，以执行多档位增益调整方法，该方法包括：构建包括p端和n端的非对称增益结构；其中，p端和n端的输入口分别并联接有n个输入跨导管，并将所述输入跨导管分别通过若干开关对应接到n端的输出口和p端的输出口，同时n端的输出口和p端的输出口分别通过若干开关并联有m个负载电阻；基于所述非对称增益结构分别得到p端和n端的输入口等效跨导以及输出口等效负载电阻；基于所述p端和n端的输入口等效跨导以及输出口等效负载电阻得到所述非对称增益结构的差分增益。
101.此外，上述的存储器430中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
102.另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的多档位增益调整方法，该方法
包括：构建包括p端和n端的非对称增益结构；其中，p端和n端的输入口分别并联接有n个输入跨导管，并将所述输入跨导管分别通过若干开关对应接到n端的输出口和p端的输出口，同时n端的输出口和p端的输出口分别通过若干开关并联有m个负载电阻；基于所述非对称增益结构分别得到p端和n端的输入口等效跨导以及输出口等效负载电阻；基于所述p端和n端的输入口等效跨导以及输出口等效负载电阻得到所述非对称增益结构的差分增益。
103.又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各提供的多档位增益调整方法，该方法包括：构建包括p端和n端的非对称增益结构；其中，p端和n端的输入口分别并联接有n个输入跨导管，并将所述输入跨导管分别通过若干开关对应接到n端的输出口和p端的输出口，同时n端的输出口和p端的输出口分别通过若干开关并联有m个负载电阻；基于所述非对称增益结构分别得到p端和n端的输入口等效跨导以及输出口等效负载电阻；基于所述p端和n端的输入口等效跨导以及输出口等效负载电阻得到所述非对称增益结构的差分增益。
104.以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
105.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
106.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。