[發明專利]一種基于混合尋優算法的濾波器耦合矩陣解耦變換方法有效
| 申請號： | 202010799299.7 | 申請日： | 2020-08-11 |
| 公開（公告）號： | CN111832213B | 公開（公告）日： | 2022-07-15 |
| 發明（設計）人： | 張晏銘;高陽;廖翱;向偉瑋;馬寧;米添;李陽陽 | 申請（專利權）人： | 中國電子科技集團公司第二十九研究所 |
| 主分類號： | G06F30/23 | 分類號： | G06F30/23 |
| 代理公司： | 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214 | 代理人： | 錢成岑 |
| 地址： | 610036 四川*** | 國省代碼： | 四川;51 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 基于 混合 算法 濾波器 耦合 矩陣 變換 方法 | ||
本發明公開了一種基于混合尋優算法的濾波器耦合矩陣解耦變換方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟S1，通過綜合法和旋轉消元獲得混合優化初始矩陣Me；步驟S2，基于混合優化初始矩陣Me，根據優化約束條件和優化適應度指標進行全局優化階段的解耦變換，獲得全局優化矩陣Md；步驟S3，采用梯度算法對所述全局優化矩陣Md的矩陣元素進行局部優化，輸出最終解耦變換矩陣M0。本發明提出的基于混合尋優算法的濾波器耦合矩陣解耦變換方法對于濾波器耦合矩陣的解耦變換具有很好的適用性，使得優化求解的耦合矩陣可以精確逼近濾波器實際特性。
技術領域
本發明涉及射頻微波濾波器建模仿真技術領域，尤其是一種基于混合尋優算法的濾波器耦合矩陣解耦變換方法。
背景技術
在微波濾波器的理論研究和設計中，基于綜合法的設計流程是通過提取響應曲線建立耦合矩陣，再結合濾波器設計實現，用矩陣相似變換方法進行矩陣化簡，獲得與拓撲結構匹配的矩陣解耦形式，特別對階數較高的濾波器而言，需要將直接耦合矩陣采用旋轉消元的方法變換為折疊型矩陣，通過旋轉矩陣與耦合矩陣不同位置的元素按一定先后順序相乘，可以獲得不同拓撲結構濾波器匹配的耦合矩陣解耦形式。
但是由于實際工程結構存在不同拓撲形式的交叉耦合，一方面采用常用消元方法并不能得到滿足所有拓撲形態的耦合矩陣，一些實際結構無法通過矩陣相似變換直接獲得；二是變換后耦合矩陣的響應與最終物理結構的響應存在較大差異，導致在濾波器優化設計時，耦合矩陣給出的初值并不準確，還要進一步用商業電磁FEA(有限元分析)軟件多次仿真優化，耗時較長。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是：針對濾波器拓撲不同耦合矩陣的解耦變換方法不同，導致的常用消元方法難以普遍適用，同時變換后的矩陣與最終物理結構差別較大的問題，提供一種基于混合尋優算法的濾波器耦合矩陣解耦變換方法。
本發明采用的技術方案如下：
一種基于混合尋優算法的濾波器耦合矩陣解耦變換方法，包括以下步驟：
步驟S1，通過綜合法和旋轉消元獲得混合優化初始矩陣Me；
步驟S2，基于混合優化初始矩陣Me，根據優化約束條件和優化適應度指標進行全局優化階段的解耦變換，獲得全局優化矩陣Md；
步驟S3，采用梯度算法對所述全局優化矩陣Md的矩陣元素進行局部優化，輸出最終解耦變換矩陣M0。
進一步地，步驟S1具體為：
(1)采用濾波器耦合矩陣綜合法得到耦合矩陣M；
(2)將耦合矩陣M通過多次迭代乘旋轉矩陣進行旋轉消元，將旋轉消元后的矩陣作為混合優化初始矩陣Me。
進一步地，步驟S2具體為：
(1)根據全局優化算法特點對混合優化初始矩陣Me進行全局優化獲得初始化矩陣M′d，并對全局優化中矩陣元素進行編碼處理，根據所選取的全局優化算法編碼成尋優參量；其中，優化約束條件包括，全局優化需根據濾波器耦合情況和拓撲結構，按初始值一定正負范圍隨機初始化，對具有大小關系或對稱關系的元素，優化全過程要保持大小關系或對稱關系。
(2)定義全局優化適應度指標e_obj：
e_obj＝(Siid-Siie)2；
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