宽带滤波器的智能化设计方法研究_毕业论文.pdf_宽带滤波器的研究资源-CSDN文库

版权申诉

49 浏览量 2023-10-27 16:55:54 上传评论收藏 4.44MB PDF 举报

资源推荐

资源详情

资源评论

摘要

目前，微波滤波器在民用和军用射频领域有着广泛应用。针对当前无线通信

技术快速发展的趋势，需要在微波设计仿真中既快速又精确完成电路的仿真。因

此，建立一套高效率、高精度的滤波器设计方法十分必要。本文主要以宽带滤波

器为研究对象，运用机器学习模型建构适合的电磁代替模型，来做为微波滤波器

计算机辅助设计方法，进而提高宽带滤波器尺寸结构设计的效率和精度。

本论文首先简述了滤波器的设计理论，主要有三个部分：（

）系统函数的

获得。（2）滤波器的实现。（3）滤波器的仿真与优化。将在四种含平行耦合线

结构设计理论分析的基础上，给出滤波器智能化设计方法的总体框架。

其次为缩短滤波器的设计周期，提出通过电磁仿真 ADS(Advanced Design

System)

和

MATLAB

的联合编程，自动化批量生成数据以供网络模型训练, 这对

数据驱动的优化算法至关重要。网络模型作为数据驱动的优化算法，需要大量的

训练数据来提升性能。该方法直接建立了宽带滤波器的特征响应与物理尺寸参数

之间的内在联系，无需深入的理论推理或求解非线性方程，有效提高了宽带滤波

器设计的效率和实用性。

再者提出了基于 K-近邻回归算法的单级滤波器设计。该设计方法以联合仿

真采集的单级宽带滤波器的特性响应曲线作为输入，将特性响应曲线对应的物理

尺寸作为输出变量进行网络建模，能准确、高效地实现与传统理论分析方法下相

同的宽带滤波器设计功能。同时，已经训练好的网络结构可以用来实现在数据采

集范围内不同带宽的设计指标下的单级宽带滤波器设计。

最后，本文提出了对比了

神经网络和

AutoML

自动机器学习的两级宽带

滤波器的设计结果。挑选出结果较好的一个网络模型再进行进一步的分析训练。

实验结果表明，使用自动机器学习方法可以显著提高宽带滤波器的设计效率和准

确性，并且相比于传统的滤波器设计，自动机器学习方法可以更快速的在误差范

围内找到想要的滤波器设计物理尺寸。通过大量实验数据和验证，证明了该方法

在实际设计中具有广泛的适用性和实用价值。未来，该方法还可以进一步改进，

包括使用更多的数据集和优化算法来提高模型的准确性和鲁棒性，以及将该方法

应用于其他微波器件的设计。

关键词：宽带滤波器；联合仿真；ADS；自动化；机器学习

Abstract

Currently, microwave filters are widely used in civil and military RF fields. In

view of the current trend of rapid development of wireless communication technology,

it is necessary to quickly and accurately complete circuit simulation in microwave

design simulation. Therefore, it is necessary to establish a set of efficient and

high-precision filter design methods. This paper mainly focuses on broadband filters,

using machine learning and deep learning to construct suitable electromagnetic

substitution models as a computer-aided design method for microwave filters, thereby

improving the efficiency and accuracy of the size and structure design of broadband

filters.

In this paper, the design theory of filter is briefly introduced firstly. There are

three parts: (1) Obtaining the system function. (2) The implementation of filter. (3)

Simulation and optimization of filter. Based on the theoretical analysis of four kinds

of structure design with parallel coupling lines, the general framework of intelligent

filter design method is given.

Secondly, in order to shorten the Design cycle of the filter, it is proposed that the

joint programming of electromagnetic simulation ADS(Advanced Design System) and

MATLAB can automatically generate batch data for network model training, which is

very important for data-driven optimization algorithm. As a data-driven optimization

algorithm, network model needs a lot of training data to improve its performance.

This method directly establishes the internal relation between the characteristic

response of wideband filter and the physical dimension parameters, without in-depth

theoretical reasoning or solving nonlinear equations, and effectively improves the

efficiency and practicability of wideband filter design.

Third,The design of single stage filter based on K- nearest neighbor regression

algorithm is presented. This design method takes the characteristic response curve of

the single stage wideband filter collected by the co-simulation as the input and the

physical size corresponding to the characteristic response curve as the output variable

for network modeling. It can accurately and efficiently realize the same design

function of wideband filter as the traditional theoretical analysis method. At the same

time, the trained network structure can be used to realize the design of single-stage

wideband filter under different design indexes of bandwidth in the data acquisition

range.

1 绪论 ......................................................................................................... 1

1.1 研究背景及意义 ............................................................................... 1

1.2 国内外研究现状 ............................................................................... 2

1.3 本论文的主要研究内容................................................................... 4

2 设计理论分析 ........................................................................................ 6

2.1 传统平行耦合线带通滤波器设计理论 .......................................... 6

2.2 宽带平行耦合线带通滤波器设计理论 .......................................... 9

2.2.1 宽带滤波器理想系统函数的构造 ........................................... 10

2.2.2 不含传输零点的宽带滤波器设计 ........................................... 11

2.2.3 含传输零点的宽带滤波器设计 ............................................... 18

2.3 宽带滤波器智能化设计方法总体框架 ........................................ 21

2.4 本章小结 ......................................................................................... 22

3 滤波器响应数据的智能化采集 .......................................................... 23

3.1 MATLAB-ADS 集成程序 .............................................................. 23

3.2 样本基础的迭代解决方案 ............................................................ 24

3.3 数据采集 ......................................................................................... 25

3.4 数据预处理 ..................................................................................... 27

3.5 本章小节 ......................................................................................... 28

4 基于 K-近邻回归算法的单级宽带滤波器设计 ................................. 29

4.1 设计方法总体框架 ......................................................................... 30

4.2 基于 K-近邻回归的网络构建 ....................................................... 31

4.3 设计结果分析 ................................................................................. 35

4.3.1 相同带宽不同数据样本的结果分析....................................... 35

4.3.2 相同样本下不同相对带宽的结果分析 .................................. 37

4.4 本章小结 ......................................................................................... 39

5 两级宽带滤波器的智能化设计方法 .................................................. 40

5.1 设计方法总框架 ............................................................................. 42

5.2 模型的选择和训练 ......................................................................... 43

5.2.1 BP 神经网络 .............................................................................. 43

5.2.2 Auto ML 自动机器学习 ........................................................... 46

5.3 数据样本的获取及分析................................................................. 48

5.4 设计结果分析 ................................................................................. 49

5.4.1 相同数据样本下不同网络结构的结果分析 .......................... 49

5.4.2 相同网络结构的改变相对带宽结果分析 .............................. 50

剩余66页未读，继续阅读

评论收藏

内容反馈

版权申诉

icwx_7550592

粉丝: 17
资源: 7163

宽带滤波器的智能化设计方法研究_毕业论文.pdf

论文研究-宽带距离深度域最小二乘矩阵滤波器的设计.pdf

宽带LC带通滤波器优化设计及其Matlab仿真.pdf

论文研究-宽带微波定向耦合器的设计和仿真 .pdf

宽带分数延时滤波器的优化设计及FPGA实现.pdf

三波段超材料宽带带通滤波器的设计及实验研究

超宽带穿墙雷达压缩感知稀疏成像算法研究_毕业论文.pdf

超宽带室内信道模型研究与MATLAB仿真_毕业论文.pdf

DC-OFDM超宽带物理层Matlab建模及高分集增益的解映射模块设计_毕业论文.pdf

超宽带脉冲信号调制发生功率谱密度的MatLab仿真_毕业论文.pdf

论文研究-一种宽带天线的研究与设计.pdf

研究论文-一种新型小型宽带微带天线的设计.pdf

论文研究-采用渐变线的宽带低噪声放大器设计 .pdf

论文研究-实值空间的宽带信号测向新方法.pdf

论文研究-基于宽带移动通信中的帧同步设计 .pdf

低频超宽带步进频率收发系统的设计与实现_张汉华.pdf

长城宽带员工手册_工作总结汇报_总结汇报_实用文档.pdf

宽带低损耗声表面波滤波器设计与制备_张汉强.caj

IEC_62132抗扰度测试方法研究_黄晓霈.pdf

一种应用于多带正交频分复用超宽带的IFFT_FFT处理器.pdf

研究论文-应用于 Ｃ 波段的宽带圆极化微带天线设计.pdf

论文研究-K波段宽带低噪声放大器的设计 .pdf

论文研究-一种新型宽带射频频率源的设计与实现 .pdf

宽带传输网络的生存性技术及其设计方法的研究 (1997年)

超宽带锥形电感特性研究_李仲茂.pdf

5G通信 Sub 6GHz 宽带 阵列 通信射频收发芯片

Lantiq芯片助力德国电信提供“一体化”的宽带网关,给家庭联网带来终极有线_无线连接.pdf

车载超宽带天线的研究与设计_马亚伟.caj

H3CSE-RS+学习指导和实验指导.zip

最新资源

研究论文-应用于Ｃ波段的宽带圆极化微带天线设计.pdf

5G通信 Sub 6GHz 宽带阵列通信射频收发芯片