基于野草算法的微波滤波器的优化设计-信号与信息处理专业论文.docx

万方数据 万方数据 A Thesis Submitted in Fulfillment of the Requirements for the Degree of Master of Engineering Study of Optimization design of microwave filter Based on IWO algorithm Submitted by Ma Yuan Supervised by Tian Yu-Bo Jiangsu University of Science and Technology March, 2014 江苏科技大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论 文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文 的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本 人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 年 月 日 江苏科技大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅。本人授权江苏科技大学可以将本学位论文的 全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于： (1)保密□，在 年解密后适用本授权书。 (2)不保密□。 学位论文作者签名： 指导教师签名： 年 月 日 年 月 日 摘 要 摘 要 随着无线电通信技术的迅猛发展，设计高性能的滤波器对于整个通信系统具有十 分重要的意义。微波滤波器在通信系统中起到频率选择和消除噪声的作用，用传统滤 波器综合理论设计的微波滤波器一般很难满足系统的要求。解决复杂问题较好的方法 是引入优化算法，野草算法作为一种新型的仿生优化算法，自提出以来得到了广泛的 应用。本文对野草算法进行了研究，并运用其来优化设计微波滤波器，主要工作体现 在以下几个方面。 1、野草算法研究。介绍了野草算法的基本原理，对算法的收敛性给出了说明，并 对算法进行了改进设计，提高了算法的性能，并利用 Matlab 编程实现算法。给出了几 种典型的测试函数，利用其对算法的性能进行了验证。 2、微波滤波器优化设计。介绍了微波滤波器的一般设计理论及方法，并给出了利 用野草算法来调用 HFSS 三维电磁仿真软件的微波滤波器优化设计方案，基于该方法 对平行耦合线微波滤波器进行了优化设计，取得了较好的结果。 3、窄带微波滤波器优化设计。介绍了广义切比雪夫滤波器的综合理论，通过野草 算法对耦合矩阵进行消元，实现对多种滤波器拓扑结构耦合矩阵的快速提取。根据消 元后的耦合矩阵分别用微带线及同轴腔体两种形式来设计了交叉耦合滤波器，并给出 了实物测试结果，与 HFSS 仿真结果基本吻合。 4、宽带微波滤波器优化设计。给出了两种超宽带滤波器的设计方案。一种是级联 高低通滤波器，利用新型的 SIW 器件来设计一个高通滤波器，并用高低阻抗线设计低 通滤波器，将两者级联，从而形成超宽带滤波器；另一种是通过野草算法对短截线滤 波器结构进行优化，实现超宽带滤波了器的快速设计。 关键词：野草算法 电磁优化 广义切比雪夫滤波器 耦合矩阵 超宽带滤波器 - I - 江苏科技大学硕士学位论文 II Abstract Abstract In recent years, with the rapid development of radio communication technology, design of high performance filter has very important significance for the whole communication system. Microwave filter can selective frequency and eliminate the noise. However, using microwave filter synthesis theory to design traditional filter is generally difficult to meet the requirements of the system. A method to solve the complex problems is the introduction of optimization algorithm. As a new bionic optimization algorithm, Invasive Weed Optimization (IWO