[發明專利]帶寬擴展濾波器及其設計方法

有效

• 申請號: 201710677497.4
• 申請日: 2017-08-09
• 公開（公告）號: CN107659290B
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 朱銳力
• 申請（專利權）人: 湖南艾科諾維科技有限公司
• 主分類號: H03H17/06
• 分類號: H03H17/06;H03H17/02
• 代理公司: 北京睿邦知識產權代理事務所(普通合伙) 11481
• 代理人: 徐丁峰

1.一種帶寬擴展濾波器的設計方法，包括：

將所述帶寬擴展濾波器的系統損耗函數定義為通帶損耗函數和阻帶損耗函數的加權和；

基于最小二乘準則計算出令所述系統損耗函數最小的通帶損耗函數和阻帶損耗函數；

基于所述通帶損耗函數、所述阻帶損耗函數和帶寬擴展比例，計算出所述帶寬擴展濾波器所需的階數以及所述通帶損耗函數與所述阻帶損耗函數的權值比重；和，

基于計算出的所述階數和所述權值比重，確定所述帶寬擴展濾波器的沖激響應函數，以得到所述帶寬擴展濾波器；

其中，所述權值比率在(10^-6,10⁶)的區間內，

其中，所述計算所述帶寬擴展濾波器的階數和權值比重的步驟具體包括：

將上述權值比率的區間劃分為5個區域，如以下表達式(20)所示：

對于區域1到區域5中的每個區域，得到所述帶寬擴展濾波器的階數估計函數，

對于區域1，估計函數如以下公式(21)和(22)所示：

且γ₁＝5；

其中N_est是所述帶寬擴展濾波器的階數，L_p是所述通帶損耗函數，L_s是所述阻帶損耗函數，W_r是所述權值比重，且α是帶寬擴展比例；

對于區域2，估計函數如上述公式(21)所示，且β₂如以下公式(23)所示：

且γ₂＝5；

對于區域3，β₃如以下公式(24)所示：

且γ₃＝5；

對于區域4，估計函數如以下公式(25)和(26)所示：

且γ₄＝-2；

對于區域5，估計函數如上述公式(25)所示，且β₅如以下公式(27)所示：

且γ₅＝-2；

所述5個區域的階數估計函數中權值比重W_r的計算函數如以下的公式(28)所示：

2.如權利要求1所述的設計方法，進一步包括：

基于所述帶寬擴展濾波器的沖激響應函數計算出實際的通帶損耗函數、阻帶損耗函數，并以迭代反饋的方式計算系統所需的最小階數和最優權值比重。

3.如權利要求2所述的設計方法，其中，所述以迭代反饋的方式計算系統所需的最小階數和最優權值比重的步驟具體包括：

基于實際得到的通帶損耗函數和阻帶損耗函數以及設計時的通帶損耗函數L_p和阻帶損耗函數L_s之間的大小關系定義四種狀態：

狀態I：且

狀態II：且

狀態III：且

狀態IV：且

根據給定的通帶損耗函數L_p、阻帶損耗函數L_s和帶寬擴展比例α計算得到所述階數N_est和所述權值比重W_r；

迭代執行下述過程直到所述階數N_est等于最小濾波器階數N_opt，且所述權值比重W_r等于最優權值比重W_r,opt為止，過程如下：

計算所述帶寬擴展濾波器的沖擊響應函數h_r；

基于所述沖擊響應函數h_r計算實際得到的通帶損耗函數和阻帶損耗函數在所述狀態I的情況下，遞減所述階數N_est并固定所述權值比重W_r；

在所述狀態II的情況下，遞增所述階數N_est并固定所述權值比重W_r；

在所述狀態III或者狀態IV的情況下，固定所述階數N_est并調整所述權值比重W_r。

4.一種帶寬擴展濾波器，具有以如權利要求1到3中任意一項所述的帶寬擴展濾波器的設計方法確定的階數和權值比重計算的沖激響應函數。