模拟滤波器群时延的优化设计

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1、万方数据IParts&applications!器l生量应圈文章编号：1002—8692(2011)11-0050—03模拟滤波器群时延的优化设计马红梅，李鹏，张旭珍(华北科技学院，北京101601)【摘要】为解决滤波器幅频特性算术对称性和相位平直度之间的矛盾，提出了一种基于极点放置技术和电路改进技术的滤波器优化设计方法，即在网络综合法设计的滤波器电路基础上，利用极点放置技术和电路改进技术对电路结构进行改进，然后用最小二乘法使群时延特性逼近一条直线，同时利用无约束优化算法对整个电路进行优化使幅频特性线性对称。仿真结果表明．该方法能够使滤波器幅频特性算术对称，通

2、带内能得到较好的群时延特性，而且电路结构简单，阶数少，插入损耗低。【关键词】滤波器；幅频；群时延特性；优化设计【中图分类号】TP713【文献标识码】AOptimizationDesignofAnalogFilter’sGroup-delayMAHongmei，LIPeng,ZHANGXuzhen(NoahChinaInstituteofScienceandTechnology,BeOing101601，China)【Abstract】Asforthecontradictionbetweenthefilter’samplitude-frequencycharac

3、teristicarithmeticsymmetryandthephase-frequencystraightness．thepaperisfocuson粕optimizationdesignmethodbasedonpoleplacementtechniqueandcircuitimprovementtechnique．Improvingthecircuitdesignedbynetworksynthesismethod，thenoptimizingthegroup—delaytoastraightlineusingleastsquaremethod，and

4、simultaneouslythecircuitisoptimizedbyunconstrainedoptimizationmethodtoobtainarithmeticsymmetricalamplitude-frequencycharacteristic．Thesimulationresultsindicatethattheproposedmethodcallgetarithmeticsymmetricalamplitude-frequencyandpreferablegroupdelaycharacteristicsinpass-band．Thedes

5、ignedcircuithasmeritsofsimplestructure，lessorder,andlowerinsertionloss．【Keywords】filter；amplitude-frequency；group—delay；optimizationdesign0引言作为现代通信系统中最常用的器件之一，无源滤波器具有低噪声，不易产生干扰，适应范围广，大功率容量及高稳定性等特点，其设计方法一般为网络综合法。在应用网络综合法设计滤波器时，其幅频特性是几何中心对称的，在线性坐标下不对称。而在实际应用中，滤波器的幅频特性一般都是以线性坐标来计量。另外，用

6、网络综合法设计的滤波器，其群时延特性和幅频特性之间相互矛盾，如何在两者之间取得折中，常常是设计中的难题。再有，用网络综合法设计的滤波器。电路结构和元件参数一经确定后就不能进行任何改变nI。群时延是滤波器最重要的性能指标之一，其数值大小是相位对频率的导数，物理意义是反映相位随频率变化的快慢，理想状态为一条水平的直线，其值应该是一个常数，即群时延波动应该为0。但在用网络综合法设计的滤波器群时延特性非但不平坦，而且波动非常大。一般的解决办法是用时延均衡器来均衡，这样虽然能够使群时延波动相对变小，但是时延均衡器的参数是固定的，基金项目：河北省教育厅自然科学研究项目IZ

7、2006439)50∥烹驾燕麓2011年第35卷第ll期(总第36I期)只能被动地相对减小群时延波动，而不能从根本上解决带内群时延波动过大的问题。另外，使用均衡器会增加整个滤波器的元件数量，以致增大损耗，加大成本旺1。为解决上述一系列问题，本文利用优化方法来优化滤波器元件参数，使其群时延相位曲线逼近一条理想的水平直线。该方法首先用最小二乘法在频率群时延坐标上确定一条水平直线作为理想曲线的初值，然后优化元件参数，使群时延特性曲线向这条直线逼近，从而得出新的元件值，再得到新的理想相位曲线13I。重复上面的过程，使群时延特性曲线逐渐逼近理想的水平直线，直到获得最佳的

8、元件参数为止。本文虽然利用优化方法对滤