基于改進(jìn)遺傳算法的濾波器優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、采用遺傳算法的思想用于濾波器優(yōu)化設(shè)計(jì)是近年來設(shè)計(jì)濾波器的研究熱點(diǎn)之一。本文主要研究采用改進(jìn)的遺傳算法進(jìn)行有源濾波器的優(yōu)化設(shè)計(jì)以及頭部相關(guān)傳遞函數(shù)(HRTFs)的逼近問題。 論文首先闡述了遺傳算法的基本概念、構(gòu)成要素、特點(diǎn)及遺傳算法的改進(jìn)技術(shù)，接著介紹了濾波器的基本原理、基本構(gòu)成及經(jīng)典設(shè)計(jì)方法，然后從改進(jìn)的遺傳算法對濾波器的優(yōu)化設(shè)計(jì)方面展開一些探索性的研究。本文的主要貢獻(xiàn)如下： 1.深入研究了濾波器的設(shè)計(jì)理論。有源濾波器具

2、有體積小、便于集成等優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛應(yīng)用，對有源濾波器設(shè)計(jì)方法的改進(jìn)有非常重要的意義。遺傳算法(GA)是模擬生物在自然環(huán)境中的遺傳和進(jìn)化過程而形成的一種概率搜索算法；而全局優(yōu)化的優(yōu)化方法是從總的傳遞函數(shù)出發(fā)，對電路參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。本文將遺傳算法和全局優(yōu)化的思想融合到一起來逼近切比雪夫有源低通濾波器。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，這種方法克服了傳統(tǒng)方法的一些不足之處，逼近效果有明顯的改善。 2.本文提出了改進(jìn)的遺傳算法逼近HRTFs。針對傳統(tǒng)遺傳算

3、法逼近效果誤差較大的問題，結(jié)合空間聽覺的研究成果，從染色體編碼、種群的初始化、適應(yīng)度函數(shù)的設(shè)計(jì)，到遺傳操作操作數(shù)的設(shè)計(jì)、染色體解碼等具體問題都提出了新的解決方案，如采用改進(jìn)的選擇方式、提出自適應(yīng)遺傳算法、提出精英選擇策略以及提出最優(yōu)引導(dǎo)策略。在遺傳算法運(yùn)行的后期階段，對個(gè)體的適應(yīng)度進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆糯?，擴(kuò)大最佳個(gè)體適應(yīng)度與其他個(gè)體適應(yīng)度之間的差異程度，以提高個(gè)體之間的競爭性。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出改進(jìn)的遺傳算法的逼近效果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的遺傳算法及P

4、rony算法。 3.耦合器是一種應(yīng)用十分廣泛的微波電路，它可以用于組成濾波器，例如雙光纖定向耦合器組成光學(xué)梳狀濾波器；在濾波器濾波以后為了把信號進(jìn)行分路傳輸要用定向耦合器，定向耦合器是多端口的器件。本文將遺傳算法用于多級分支定向耦合器的優(yōu)化設(shè)計(jì)并對算法進(jìn)行了改進(jìn)。設(shè)計(jì)中取消了主線、分支阻抗左右對稱的限制，使設(shè)計(jì)的自由度進(jìn)一步加大，主、副線的特性阻抗采用優(yōu)化設(shè)計(jì)方法確定，分支定向耦合器的工作帶寬得到了進(jìn)一步擴(kuò)展；在標(biāo)準(zhǔn)遺傳算法的基