<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">mireabulletin</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Russian Technological Journal</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Russian Technological Journal</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">2782-3210</issn><issn pub-type="epub">2500-316X</issn><publisher><publisher-name>RTU MIREA</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.32362/2500-316X-2018-6-6-13-27</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">mireabulletin-130</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>СОВРЕМЕННЫЕ РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>MODERN RADIO ENGINEERING AND TELECOMMUNICATION SYSTEMS</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>МЕТОД ОДНОВРЕМЕННОЙ ОПТИМИЗАЦИИ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ФИЛЬТРОВ В ЧАСТОТНОЙ И ВРЕМЕННОЙ ОБЛАСТЯХ</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>METHOD OF SIMULTANEOUS OPTIMIZATION OF RADIO DEVICES PERFORMANCE IN FREQUENCY AND TIME DOMAINS</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Смирнов</surname><given-names>А. В.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Smirnov</surname><given-names>A. V.</given-names></name></name-alternatives><email xlink:type="simple">avs_ramb@rambler.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru"><institution>МИРЭА - Российский технологический университет</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>MIREA - Russian Technological University</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2018</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>28</day><month>12</month><year>2018</year></pub-date><volume>6</volume><issue>6</issue><fpage>13</fpage><lpage>27</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Смирнов А.В., 2018</copyright-statement><copyright-year>2018</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Смирнов А.В.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Smirnov A.V.</copyright-holder><license xml:lang="ru" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.</license-p></license><license xml:lang="en" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://www.rtj-mirea.ru/jour/article/view/130">https://www.rtj-mirea.ru/jour/article/view/130</self-uri><abstract><p>Изложен метод поиска аппроксимаций передаточных функций радиотехнических цепей и устройств, который позволяет решать задачи оптимизации характеристик одновременно в частотной и временной областях. Указанные задачи не могут быть решены аналитическими методами. Поиск осуществляется в пространстве координат полюсов и нулей передаточной функции с помощью эвристического алгоритма, основанного на многократном выполнении локального поиска экстремума целевой функции. На каждом шаге локального поиска производится расчет характеристик, а по ним - показателей качества. В частотной области рассчитываются амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) и фазо-частотная характеристика (ФЧХ), а во временной области - переходная характеристика. Для получения переходной характеристики используется метод пространства состояний, обеспечивающий устойчивость к ошибкам округления. Преимуществами разработанного метода оптимизации являются универсальность и гибкость, обусловленные возможностью изменения набора показателей качества и весовых коэффициентов, с которыми эти показатели входят в целевую функцию. Результатом оптимизации является не отдельное решение, а множество оптимальных по Парето решений, из которых можно выбрать наиболее подходящее. Рассмотрены примеры решения задачи оптимизации переходной характеристики при условии выполнения требований к АЧХ в полосе задерживания. Найденные аппроксимации превосходят по характеристикам фильтры Бесселя и Баттерворта.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>A new method of searching for optimal transfer functions of radio circuits and devices was developed. This method allows optimizing performance in the frequency and time domain simultaneously. These tasks cannot be solved by analytical methods. The searching was performed in the coordinatespace of transfer function poles and zeros. The heuristic algorithm of multistart local search type was applied. Computation of transfer function, gain and transient response and goal function was implemented at each step of local search. In order to compute transient response the state space method was employed. This method provides robustness to rounding errors. The proposed method has the advantages of universality and flexibility due to the fact that it allows varying the set of quality parameters and their weighted coefficients in the goal function. Another advantage of this method is its capability of searching a set of Paretooptimal solutions, from which we can select the most suitable one. Some examples of the transient function optimization under conditions of gain-frequency response in the stop-band are considered. The found approximations have performance exceeding that of the Bessel and Butterworth filters.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>оптимизация</kwd><kwd>целевая функция</kwd><kwd>показатель качества</kwd><kwd>передаточная функция</kwd><kwd>амплитудно-частотная характеристика</kwd><kwd>переходная характеристика</kwd><kwd>межсимвольные искажения</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="en"><kwd>optimization</kwd><kwd>goal function</kwd><kwd>quality parameter</kwd><kwd>transfer function</kwd><kwd>gain-frequency response</kwd><kwd>phase response</kwd><kwd>transient response</kwd></kwd-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Нефедов В.И., Сигов А.С. Основы радиоэлектроники и связи: Учебное пособие / Под ред. В.И. Нефедова. М.: Высшая школа, 2009. 735 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Nefedov V.I., Sigov A.S. Basic of radio electronics and communications. Editor V.I. Nefedov. Moscow: Vysshaya shkola Publ., 2009. 735 p. (in Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Роудз Дж. Теория электрических фильтров: Пер. с англ. М.: Сов. радио, 1980. 240 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Rhodes J.D. Theory of electrical filters: John Wiley &amp; Sons, 1976. 240 p.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Смирнов А.В. Оптимальные по Парето аппроксимации передаточных функций электрических фильтров // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. 2015. № 5-1 (76). Часть 1. С. 74-78.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Smirnov A.V. Pareto-optimal approximations of electric filters transfer functions. Aktual'nyye problemy gumanitarnykh i yestestvennykh nauk (Actual Problems of the Humanities and Natural Sciences). 2015; 05(76), Part 1: 74-78. (in Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Смирнов А.В. Метод поиска оптимальных дробно-чебышевских аппроксимаций АЧХ // Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2018. № 3. URL: http://jre.cplire.ru /jre/mar18/7/text.pdf.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Smirnov A.V. Method of searching for optimal gain-frequency characteristics approximations with Chebyshev rational functions. Zhurnal radioelektroniki (Journal of Radio Electronics) [electronic journal]. 2018; (3). (in Russ.). URL: http://jre.cplire.ru/jre/ mar18/7/text.pdf.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Прокис Дж. Цифровая связь: Пер. с англ. / Под ред. Д.Д. Кловского. М.: Радио и связь, 2000. 800 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Proakis J.G. Digital communications: McGraw-Hill, 1995. 800 p.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Nader S., Lind L. Optimal data transmission filters // IEEE Trans. on Circuits and Systems. 1979. V. 26. Iss. 1. P. 36-45.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Nader S., Lind L. Optimal data transmission filters. IEEE Trans. on Circuits and Systems. 1979; 26(1): 36-45.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Huber K. A design method for pulse shaping filters having small intersymbol interference // IEEE Trans. on Circuits and Systems. 1987. V. 34. Iss. 9. P. 1137-1138.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Huber K. A design method for pulse shaping filters having small intersymbol interference. IEEE Trans. on Circuits and Systems. 1987; 34(9): 1137-1138.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Ланне А.А. Оптимальный синтез линейных электрических цепей. М.: Связь, 1969. 294 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Lanne A.A. Optimal synthesis of linear electric circuits. Moscow: Sviaz' Publ., 1969. 294 p. (in Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Baher H., Beneat J. Design of analog and digital data transmission filters // IEEE Trans. on Circuits and Systems I. Fundamental Theory and Applications. 1993. V. 40. Iss. 7. P. 449-460.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Baher H., Beneat J. Design of analog and digital data transmission filters. IEEE Trans. on Circuits and Systems I. Fundamental Theory and Applications. 1993; 40(7): 449-460.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Смирнов А.В. Перспективы применения эвристических методов оптимизации при проектировании радиотехнических и телекоммуникационных устройств и систем // Российский технологический журнал. 2017. Т. 5. № 6. С. 20-33. URL: https://rtj. mirea.ru/journal-archive/2017/volume-5-number-6/.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Smirnov A.V. The perspectives of heuristic optimization methods employment in a development of radio and telecommunication devices and systems. Rossiyskiy tekhnologicheskiy zhurnal (Russian Technological Journal). 2012; 5(6): 20-33. (in Russ.) URL: https://rtj.mirea.ru/journal-archive/2017/volume-5-number-6/.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit11"><label>11</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Walczak K. Multicriteria design of digital filter with evolutionary optimization // IEEE Int. Symp. on Signal Processing and Information Technology (ISSPIT), 14-17 Dec. 2011. P 331-335.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Walczak K. Multicriteria design of digital filter with evolutionary optimization. IEEE Int. Symp. on Signal Processing and Information Technology (ISSPIT), 14-17 Dec. 2011: 331- 335.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit12"><label>12</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Torres-Ferrera P., Ferrero V., Valvo M., Gaudino R. Impact of the overall electrical filter shaping in next-generation 25G and 50G PON. URL: https://arxiv.org/ pdf/1801.08584, 25 Jan. 2018.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Torres-Ferrera P., Ferrero V., Valvo M., Gaudino R. Impact of the overall electrical filter shaping in next-generation 25G and 50G PON. URL: https://arxiv.org/pdf/1801.08584, 25 Jan. 2018.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit13"><label>13</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Попов Е.П. Теория линейных систем автоматического регулирования и управления: Учебное пособие. 2-е изд. М.: Наука, 1989. 304 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Popov E.P. Theory of linear systems of automation adjustment and control. The 2nd edition. Moscow: Nauka Publ., 1989. 304 p. (in Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit14"><label>14</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Zhang Q., Li H. MOEA/D: A multiobjective evolutionary algorithm based on decomposition // IEEE Trans. on Evolutionary Computation. Jun. V. 11. № 6. P. 712-731.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Zhang Q., Li H. MOEA/D: A multiobjective evolutionary algorithm based on decomposition. Trans. on Evolutionary Computation. 2007. 11(6): 712-731.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit15"><label>15</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Улахович Д.А. Основы теории линейных электрических цепей: Учебное пособие. СПб.: БХВ-Петербург, 2009. 816 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Ulakhovich D.A. Basic of linear electric circuits theory. Saint-Petersburg: BHVPeterburg Publ., 2009. 816 p. (in Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit16"><label>16</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи: Учеб-ник. М.: Высшая школа, 1996. 638 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Bessonov L.A. Theoretical foundations of electrical engineering. Electrical circuits. Moscow: Vysshaya shkola Publ., 1996. 638 p. (in Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit17"><label>17</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Демидович Б.П., Марон И.А., Шувалова Э.З. Численные методы анализа. Приближение функций, дифференциальные и интегральные уравнения: Учебное пособие / Под ред. Б.П. Демидовича. 3-е изд. М.: Наука, 1967. 368 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Demidovich B.P., Maron I.A., Shuvalova E.Z. Numerical methods of analysis. Functions approximation. Differential and integral equations. Ed. by B.P. Demidovich. The 3rd edition. Moscow: Nauka Publ., 1967. 368 p. (in Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit18"><label>18</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Lehman J., Clune J., Misevic D. [et al.] The surprising creativity of digital evolution. URL: https://arxiv.org/ pdf/1803.03453, 09 Mar. 2018.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Lehman J., Clune J., Misevic D. [et al.] The surprising creativity of digital evolution. URL: https://arxiv.org/pdf/1803.03453, 09 Mar. 2018.</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
