Preview

Российский технологический журнал

Расширенный поиск

МЕТОД ОДНОВРЕМЕННОЙ ОПТИМИЗАЦИИ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ФИЛЬТРОВ В ЧАСТОТНОЙ И ВРЕМЕННОЙ ОБЛАСТЯХ

https://doi.org/10.32362/2500-316X-2018-6-6-13-27

Полный текст:

Аннотация

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.

Об авторе

А. В. Смирнов
МИРЭА - Российский технологический университет
Россия


Список литературы

1. Нефедов В.И., Сигов А.С. Основы радиоэлектроники и связи: Учебное пособие / Под ред. В.И. Нефедова. М.: Высшая школа, 2009. 735 с.

2. Роудз Дж. Теория электрических фильтров: Пер. с англ. М.: Сов. радио, 1980. 240 с.

3. 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.

4. 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.

5. Прокис Дж. Цифровая связь: Пер. с англ. / Под ред. Д.Д. Кловского. М.: Радио и связь, 2000. 800 с.

6. Nader S., Lind L. Optimal data transmission filters // IEEE Trans. on Circuits and Systems. 1979. V. 26. Iss. 1. P. 36-45.

7. 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.

8. Ланне А.А. Оптимальный синтез линейных электрических цепей. М.: Связь, 1969. 294 с.

9. 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.

10. 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/.

11. 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.

12. 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.

13. Попов Е.П. Теория линейных систем автоматического регулирования и управления: Учебное пособие. 2-е изд. М.: Наука, 1989. 304 с.

14. 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.

15. Улахович Д.А. Основы теории линейных электрических цепей: Учебное пособие. СПб.: БХВ-Петербург, 2009. 816 с.

16. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи: Учеб-ник. М.: Высшая школа, 1996. 638 с.

17. 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.

18. Lehman J., Clune J., Misevic D. [et al.] The surprising creativity of digital evolution. URL: https://arxiv.org/ pdf/1803.03453, 09 Mar. 2018.


Для цитирования:


Смирнов А.В. МЕТОД ОДНОВРЕМЕННОЙ ОПТИМИЗАЦИИ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ФИЛЬТРОВ В ЧАСТОТНОЙ И ВРЕМЕННОЙ ОБЛАСТЯХ. Российский технологический журнал. 2018;6(6):13-27. https://doi.org/10.32362/2500-316X-2018-6-6-13-27

For citation:


Smirnov A.V. METHOD OF SIMULTANEOUS OPTIMIZATION OF RADIO DEVICES PERFORMANCE IN FREQUENCY AND TIME DOMAINS. Russian Technological Journal. 2018;6(6):13-27. (In Russ.) https://doi.org/10.32362/2500-316X-2018-6-6-13-27

Просмотров: 59


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2500-316X (Online)