基于改进遗传算法的双频段滤波器自动设计

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双频段滤波器可以同时工作于通信系统的两个不同频段,能使双频通信系统小型化,并且提高双频通信系统稳定性和可靠性。因此研究双频段滤波器对真正实现双频通信甚至多频通信系统有重要意义,其市场前景也十分广阔。本文提出了一种基于改进遗传算法的双频段滤波器自动设计方法,根据双频段滤波器的性能指标,在不预先确定滤波器的结构和元件参数的情况下,采用改进的遗传算法对双频段滤波器的结构以及元件参数进行全局优化,实现自动配置滤波器的内部电路结构和元器件的参数。该方法解决了经典设计方法所不能解决的一些问题,如设计过程人为干扰因素多、计算复杂运算量大等。该方法自动化程度高,便于实施,不依赖先验数据而获得最优解,本文的主要研究工作如下:1.根据电路设计的特点对标准遗传算法进行了改进,主要从增加对种群的分类、改进选择策略以及优化个体的交叉变异方案三个方面着手。2.利用改进的遗传算法对单频段滤波器进行优化设计,并与经典方法以及标准遗传算法作比较,来验证算法是否有效以及设计过程中可能存在的问题。3.利用本文改进的遗传算法对任意给定通频带的双频段滤波器进行自动设计,把滤波器的元器件参数和内部结构作为可变的参量一起进行优化,从而实现滤波器在元器件参数值以及内部结构上的自动设计。4.把本文的双频段滤波器设计方法用于无线通信中应用最广泛的2.4GHz/5.2GHz双频段滤波器的设计,并和已有文献中的方法作比较,且对各自设计所得结果进行分析和对比,获得了较好的结果。然后又对滤波器电路中元件参数值进行了灵敏度的实验,仿真了在元件参数值有5%左右误差时对滤波器性能的影响。5.最后采用本文方法尝试三频段滤波器的设计,并给出了仿真结果,总结了设计过程中存在的不足,其难点在于所设计的滤波器性能要求与滤波器电路体积大小之间的矛盾。综上所述,本文提出的双频段滤波器设计方法自动化程度高,设计所得的滤波器性能与文中所述其他方法所得滤波器相比较好,且理论上能实现任意通带的双频段滤波器的设计。
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