專利名稱：一種超寬帶線性相位濾波器優(yōu)化方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及超寬帶線性相位濾波器參數(shù)優(yōu)化設計方法。
背景技術(shù)：
在通信設備和各類系統(tǒng)中。濾波器的應用極為廣泛，濾波器的優(yōu)劣直接決定產(chǎn)品的好壞，所以對濾波器的研究和生產(chǎn)歷來為各國重視。由于計算機技術(shù)、集成工藝和材料工業(yè)的發(fā)展，濾波器的發(fā)展也上了一個新臺階，并且朝高精度，低功耗，小體積方向發(fā)展。同時隨著數(shù)字通信系統(tǒng)時鐘頻率的不斷提高，以及數(shù)字網(wǎng)絡在速度和帶寬方面的增加，對濾波器具有較寬的通帶和線性相位的時延特性也提出更高的要求。而利用傳統(tǒng)預畸法設計濾波器面臨著帶寬和線性相位相矛盾的問題，本發(fā)明主要基于這一點，采用一個新的濾波器電路結(jié)構(gòu)，采用優(yōu)化技術(shù)設計了一種超寬帶，最平坦群遲延，線性相位的中頻濾波器算法。為了獲得最佳的濾波效果，將最小二乘算法應用于電力系統(tǒng)進行無源濾波器參數(shù)優(yōu)化設計，對于目前已有的無源濾波器目標優(yōu)化算法實質(zhì)上是一種以電壓畸變率為指標的搜索最佳濾波效果的單目標優(yōu)化方法，而以電壓畸變率衡量濾波效果的優(yōu)化方法并不能保證無源濾波器各通道濾波效果均為最佳，可能會出現(xiàn)濾波器延遲過大而滿足要求的情況，因此，針對無源濾波器參數(shù)優(yōu)化方法，需要建立一種電壓畸變率，線性相位為目標的多目標優(yōu)化算法來搜索最佳的濾波器參數(shù)才能獲得最佳的濾波效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種超寬帶線性相位濾波器參數(shù)優(yōu)化設計方法，該方法主要解決通信系統(tǒng)無源濾波器設計時電壓畸變率與線性相位最小化問題，保證無源濾波器獲得最佳的濾波效果。為達到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:提出超寬帶線性相位無源濾波器參數(shù)優(yōu)化設計方法，該方法首先是分析濾波器的性能指標，建立網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)模型，然后以幅頻特性，相位特性為優(yōu)化目標，得到一個約束目標優(yōu)化問題，最后利用最小二乘算法對約束目標優(yōu)化問題進行求解，通過優(yōu)化計算獲得具有各種特性最優(yōu)解集供設計者選擇。本發(fā)明提出的技術(shù)方案具體步驟包括:(I)分析濾波器的性能指標，建立網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)模型；(2)通過調(diào)整設計變量使目標函數(shù)逐步達到最大或最小，這是優(yōu)化設計的實質(zhì)。對于改進后的線性相位濾波器來說，目標函數(shù)包含兩部分，即幅頻和相頻兩部分。(3)建立幅頻特性目標函數(shù)，對濾波器幅頻特性的優(yōu)化是在各頻率點上分別進行，然后求和，目標函數(shù)Sjx)可以寫為:
權(quán)利要求
1.一種超寬帶線性相位濾波器參數(shù)優(yōu)化設計方法，其特征在于:該方法首先是分析濾波器的性能指標，建立網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)模型，然后以幅頻特性，相位特性為優(yōu)化目標，得到一個約束目標優(yōu)化問題，最后利用最小二乘算法對約束目標優(yōu)化問題進行求解，通過優(yōu)化計算獲得具有各種特性最優(yōu)解集供設計者選擇。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，分析濾波器的性能指標，建立網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)模型。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，得到約束目標函數(shù)優(yōu)化問題并求解的方法步驟為: 數(shù)學上以目標函數(shù)作為評價設計性能優(yōu)劣的標準。通過調(diào)整設計變量使目標函數(shù)逐步達到最大或最小，這是優(yōu)化設計的實質(zhì)。對于改進后的線性相位濾波器來說，目標函數(shù)包含兩部分，即幅頻和相頻兩部分。
1)建立幅頻特性目標函數(shù) 對濾波器幅頻特性的優(yōu)化是在各頻率點上分別進行的，然后求和，目標函數(shù)31(幻可以寫為
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，構(gòu)造二階延遲均衡器，此均衡器有兩個設計參數(shù)和Q。為峰值處的頻率，Q為濾波器的品質(zhì)因數(shù)，把電容耦合諧振濾波器和二階時延濾波器設計好了以后，把二者串聯(lián)在一起，可構(gòu)成中頻濾波器。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，進行阻抗變換，同時將濾波器兩邊的電感由并臂轉(zhuǎn)換成串臂，并在電感上并聯(lián)一個電容，電容的值為0(經(jīng)過優(yōu)化后可以得到新的數(shù)值)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種超寬帶線性相位濾波器參數(shù)優(yōu)化設計方法，該方法首先是分析濾波器的性能指標，建立網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)模型，然后以幅頻特性，相位特性為優(yōu)化目標，得到一個約束目標優(yōu)化問題，最后利用最小二乘算法對約束目標優(yōu)化問題進行求解，通過優(yōu)化計算獲得具有各種特性最優(yōu)解集供設計者選擇。該方法解決了無源濾波器設計時濾波通道電壓和相位畸變率最小化問題，能保證濾波器獲得最佳的濾波效果。
文檔編號G06F17/50GK103150420SQ20131003712
公開日2013年6月12日 申請日期2013年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月17日
發(fā)明者王少夫 申請人:王少夫