[發明專利]一種基于頻變耦合結構的非對稱雙通帶濾波器的設計方法

在審

• 申請號: 202310306138.3
• 申請日: 2023-03-27
• 公開（公告）號: CN116205082A
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發明（設計）人: 高鸞鳳;曹國群;胡玉祿;譚政;袁海鷹
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;H01P1/203;G06F17/16;G06F111/04
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 閆樹平

1.一種基于頻變耦合結構的非對稱雙通帶濾波器的設計方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、從兩個低通原型的傳輸零點和反射零點出發，利用頻率變換函數得到非對稱雙通帶濾波函數的傳輸零點和反射零點；頻率變換函數為：

S＝S'/a₁+b₁/(S'-jZ₁₂),S'Z₁₂

S＝S'/a₂+b₂/(S'-jZ₁₂),Z₁₂S'

其中未知參數a_i和b_i的表達式為：

上式中，S＝jΩ，S'＝jΩ'，a1、b₁、a₂、b₂是未知變量；第一個低通原型的-∞、-1、1、∞依次對應Ω'域的-∞、P_L1、P_U1、Z₁₂；第二個低通原型的-∞、-1、1、∞則依次對應Ω'域的Z₁₂、P_L2、P_U2、∞；Ω域是低通原型的歸一化頻域，Ω'域是雙通帶濾波器的歸一化頻域,S域是低通原型的歸一化S域，S'域是雙通帶濾波器的歸一化S域，P_Li是第i個通帶的下邊界，P_Ui是第i個通帶的上邊界，P_L1＝-1，P_U2＝1，Z₁₂是兩個通帶之間的傳輸零點，P_U1Z₁₂P_L2；

根據對應關系，確定兩個通帶之間的傳輸零點Z₁₂及第一個通帶的上邊界P_U1和第二個通帶的下邊界P_L2的值，從而求出未知參數a₁、b₁、a₂、b₂的值，然后得到非對稱雙通帶濾波函數的傳輸零點和反射零點；

步驟2、根據兩個非對稱通帶具有不同的回波損耗的設計目標，調整Z₁₂位置，直至其滿足設計指標；

步驟3、在步驟2的基礎上，根據濾波器綜合理論得到非對稱雙通帶濾波器的S參數和橫向耦合矩陣M_trans；

步驟4、選定拓撲結構，將拓撲結構對應的含有未知參數的頻變耦合矩陣通過矩陣相似變換轉換為非頻變耦合矩陣M_final，設置優化目標函數；最后利用有約束非線性最小化函數fmincon優化得到頻變耦合矩陣的全部未知參數。

2.如權利要求1所述基于頻變耦合結構的非對稱雙通帶濾波器的設計方法，其特征在于：所述步驟4中優化目標函數為Cost＝(λ_trans-λ_final)^T(λ_trans-λ_final)，其中λ_final對應經過矩陣變換后的耦合矩陣M_final相關的特征值，λ_trans對應橫向耦合矩陣M_trans相關的特征值，T為轉置符號；其中為橫向耦合矩陣的特征值；為刪去橫向耦合矩陣的第一行、第一列和最后一行、最后一列之后剩下元素構成的矩陣對應的特征值；為刪去橫向耦合矩陣的第一行和第一列后剩下元素構成的矩陣對應的特征值；為刪去橫向耦合矩陣的最后一行和最后一列之后剩下元素構成的矩陣對應的特征值；λ_final的元素具有與λ_trans對應元素一樣的含義。