基于神经网络的滤波器综合优化设计研究
发布时间：2022-01-05 12:45
为适应无线通信技术的发展,微波器件研究朝着宽带、高频、低成本等趋势发展的同时,研发和生产时间亦越发紧张。面对日新月异的科技发展态势,一套高效率、高精度的宽带微波滤波器设计方法尤为重要。本文主要以采用平行耦合线结构实现的基于多模谐振器的宽带带通滤波器为研究对象,结合运用BP神经网络构建的滤波器综合模型,围绕其不等波纹响应的综合和优化设计展开深入分析和研究。本文主要研究工作如下:（1）研究了基于BP神经网络的宽带带通滤波器综合方法,能直接由滤波器设计指标综合得其物理尺寸。基于传统切比雪夫响应综合理论,推导了完整的任意对称不等波纹响应的滤波器理论综合过程,并以此过程为基础提出了神经网络模型的数据采集方案。采用擅长函数逼近的BP神经网络来表达滤波器综合模型的映射关系,并围绕模型的数据采集、训练及性能评价展开分析研究,最终建立了结构简单、高精度、高训练速度和响应速度的神经网络综合模型。（2）进一步,为解决初始仿真中频移和带内反射瓣分布差异问题,提出了两种针对平行耦合线多模滤波器的不等波纹响应优化方法。根据对频率响应特性和变化趋势分析,提出下截止频率修正公式,并运用神经网络综合模型实现优化设计,解...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
具有圆顶形包络不等纹波的S11[11]
电子科技大学硕士学位论文4图1-1具有圆顶形包络不等纹波的S11[11]模谐振器的微带传输线理论，通过建立并求解一组非线性方程组，来对滤波响应的反射波瓣在工作通带内进行重新分布，并运用平行耦合微带线结构实现滤波器电路设计，如图1-2所示，构造了不等波纹滤波响应的宽带滤波器，用以补偿加工误差等各种因素造成的带内失配[17–18]。同年，S.Cui,，S.Sun等人运用神经网络分别实现了基于多模谐振器的具有等波纹和不等波纹响应的带通滤波器的理论综合过程，建立和训练了从设计指标到传输线模型特征阻抗计算的可靠神经网络，初步探索了将神经网络运用到此类滤波器综合过程的研究[13]。图1-2具有不等纹波响应的宽带平行耦合线带通滤波器[18](a)版图；(b)等效传输线网络；(c)不同波纹的S11参数切比雪夫型滤波器经过一系列研究，也取得了重大发展。1999年，R.J.Cameron基于广义切比雪夫函数，进行了滤波器导纳参数和散射参数的推导，并进一步运用施密特正交变换构造了滤波器的N阶耦合矩阵[19]。这作为滤波器综合理论的一次重要发展，使得之后的滤波器综合理论研究工作几乎均以广义切比雪夫函数为基础开展，而耦合矩阵也发展成为设计滤波器的常用工具。2000年和2002年，S.Amari等人将梯度优化算法运用于耦合矩阵中，并分别研究了S参数、群时延和耦合矩阵间的关系式[20–21]。进一步地，R.J.Cameron于2003年提出了包含输入、输(c)
电子科技大学硕士学位论文6(a)(b)图1-44极点超宽带带通滤波器[12](a)加工图；(b)理论综合、仿真与测试结果(a)(b)图1-5并联短截线形式的超宽带滤波器[42](a)结构示意图；(b)理论综合、仿真与测试结果2010年，S.Amari，F.Seyfert等人提出了一种任意带宽耦合谐振器带通滤波器的新理论，以更好地应用于微波宽带响应，并提取了能实现N1个传输零点的N+2阶感性频变网络矩阵[47]。2011年，W.Meng，K.A.Zaki等人基于多耦合谐振器的宽带响应滤波器电路模型，提取或确定各种电路元件值，并构造了感性耦合和容性耦合的N阶矩阵[48–49]。Z.Li和K.L.Wu于2016年、2017年根据宽带的切比雪夫函数，基于所提出的电路拓扑模型进行元件提取，综合了传输零点数目可控的宽带滤波器，并讨论了传输零点对寄生谐振的抑制作用[45–46]。综上可知，基于传输线理论和切比雪夫函数建立的理论综合方法是目前宽带滤波器综合的一个重要方法。但由于理论综合与仿真、实测间不可避免地误差，使得该方法综合设计的滤波器性能或多或少变差。如何优化该种方下的滤波器设计，以及简化整套设计过程，仍是一个值得探讨的问题。1.2.2神经网络及其在微波领域的应用在人工神经网络的研究方面，上世纪40年代，W.S.McCulloch与W.Pitts最
本文编号：3570373
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
具有圆顶形包络不等纹波的S11[11]
电子科技大学硕士学位论文4图1-1具有圆顶形包络不等纹波的S11[11]模谐振器的微带传输线理论，通过建立并求解一组非线性方程组，来对滤波响应的反射波瓣在工作通带内进行重新分布，并运用平行耦合微带线结构实现滤波器电路设计，如图1-2所示，构造了不等波纹滤波响应的宽带滤波器，用以补偿加工误差等各种因素造成的带内失配[17–18]。同年，S.Cui,，S.Sun等人运用神经网络分别实现了基于多模谐振器的具有等波纹和不等波纹响应的带通滤波器的理论综合过程，建立和训练了从设计指标到传输线模型特征阻抗计算的可靠神经网络，初步探索了将神经网络运用到此类滤波器综合过程的研究[13]。图1-2具有不等纹波响应的宽带平行耦合线带通滤波器[18](a)版图；(b)等效传输线网络；(c)不同波纹的S11参数切比雪夫型滤波器经过一系列研究，也取得了重大发展。1999年，R.J.Cameron基于广义切比雪夫函数，进行了滤波器导纳参数和散射参数的推导，并进一步运用施密特正交变换构造了滤波器的N阶耦合矩阵[19]。这作为滤波器综合理论的一次重要发展，使得之后的滤波器综合理论研究工作几乎均以广义切比雪夫函数为基础开展，而耦合矩阵也发展成为设计滤波器的常用工具。2000年和2002年，S.Amari等人将梯度优化算法运用于耦合矩阵中，并分别研究了S参数、群时延和耦合矩阵间的关系式[20–21]。进一步地，R.J.Cameron于2003年提出了包含输入、输(c)
电子科技大学硕士学位论文6(a)(b)图1-44极点超宽带带通滤波器[12](a)加工图；(b)理论综合、仿真与测试结果(a)(b)图1-5并联短截线形式的超宽带滤波器[42](a)结构示意图；(b)理论综合、仿真与测试结果2010年，S.Amari，F.Seyfert等人提出了一种任意带宽耦合谐振器带通滤波器的新理论，以更好地应用于微波宽带响应，并提取了能实现N1个传输零点的N+2阶感性频变网络矩阵[47]。2011年，W.Meng，K.A.Zaki等人基于多耦合谐振器的宽带响应滤波器电路模型，提取或确定各种电路元件值，并构造了感性耦合和容性耦合的N阶矩阵[48–49]。Z.Li和K.L.Wu于2016年、2017年根据宽带的切比雪夫函数，基于所提出的电路拓扑模型进行元件提取，综合了传输零点数目可控的宽带滤波器，并讨论了传输零点对寄生谐振的抑制作用[45–46]。综上可知，基于传输线理论和切比雪夫函数建立的理论综合方法是目前宽带滤波器综合的一个重要方法。但由于理论综合与仿真、实测间不可避免地误差，使得该方法综合设计的滤波器性能或多或少变差。如何优化该种方下的滤波器设计，以及简化整套设计过程，仍是一个值得探讨的问题。1.2.2神经网络及其在微波领域的应用在人工神经网络的研究方面，上世纪40年代，W.S.McCulloch与W.Pitts最
本文编号：3570373
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/3570373.html
