基于随机结构的双通带IIR数字滤波器设计

发布时间：2020-06-17 15:05

【摘要】：数字滤波器能够根据设定要求有效地对传输信号进行过滤处理。它能传输有效频段的信号,滤除无用频段的信号。因此,数字滤波器具有过滤,降噪的特点。随着无线通信技术的飞速发展,数字滤波器已成为许多现代数字系统的关键部件。在数字滤波器中,双通带数字滤波器是一个十分重要部分,引起了广泛的关注。为了设计出一个有良好处理信号能力的双通带IIR数字滤波器,本文提出了新的方法,设计了一个二阶子系统,让其作为双通带数字IIR滤波器的基本单元。随后根据要求,生成一系列的指令,二阶子系统根据指令逐个连接在一起,从而形成一个完整有效的双通带IIR数字滤波器系统。最后提出了一种新的演化算法来设计优化双通带数字滤波器。这种算法基于结构演化的自适应多精英导引复合差分进化算法与移位机制相结合的算法(Adaptive multiple-elites-guided composite differential evolution algorithm with a shift mechanism,DEAMECo)。我们提出的方法不需要使用已知的电路结构,可以直接设计双通带数字滤波器结构,然后用DEAMECo算法优化双通带数字滤波器结构,该算法可以进行有效地搜索,防止个体过早收敛。与现有的方法相比,本文所设计的双通带IIR数字滤波器具有多种结构,并且结构具有随机性、稳定性,能够实现设计要求。本文的研究工作主要分为下五个方面:(1)介绍了现有IIR数字滤波器的实现方法。(2)设计了一个二阶子系统结构和一系列的指令,然后根据指令将二阶子系统依次添加到滤波器系统中,从而形成一个双通带数字滤波器的结构。(3)对双通带数字滤波器的结构进行编码,然后利用DEAMECo算法对已生成的双通带数字滤波器结构进行优化。(4)对双通带数字滤波器进行实验仿真,进行不同参数以及不同演化算法形成的双通带数字滤波器实验,并结果进行比较分析,从而探索最优的双通带数字滤波器设计参数以及优化算法。(5)对设计的双通带数字滤波器做出总结,然后提出了未来的研究展望。通过本文的实验结果分析对比可以验证,基于随机结构生成的双通带数字滤波器,并通过演化算法优化的设计方法基本能够满足实验需求,有较好的性能。根据目标特性,利用设计好的二阶子系统直接设计双通带滤波器结构,无需滤波器阶数、传递函数等先验知识,然后利用DEAMECo算法对形成双通带数字滤波器的结构进行优化,从而得到了较好的效果。本文提出了一种新的双通带IIR数字滤波器设计方法,并且为相关研究提出新的思路,同时该方法也具有普适性,可以应用于其他类似的优化问题。
【学位授予单位】：河南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN713.7

【参考文献】