高频分立滤波器的电路设计方法、系统、设备和存储介质

本发明涉及滤波器的电路设计，具体为高频分立滤波器的电路设计方法、系统、设备和存储介质。

背景技术：

1、高频分立滤波器在通信系统中起着非常关键的作用，它可以有效滤除噪声和干扰信号，提高接收端的信噪比，使通信系统能够准确地接收和识别信息信号。同时，它也会大大降低通信系统向环境的辐射，减小对其他电子设备的电磁干扰。

2、现有滤波器设计技术容易存在以下问题：1、设计周期长：传统的设计流程耗时过长，从设计要求确认、方案设计、组件选型、原理验证、布局布线、仿真优化、样机测试到最终交付，整个周期通常需要数月乃至更长时间。这主要是因为依赖大量手工操作和重复试错过程。随着通信系统升级速度加快，这已经很难满足时间要求；2、过于依赖设计者的经验：传统设计过程中过于依赖设计师的经验而非系统化方法。优秀设计师凭借丰富经验可以设计出性能良好的高频滤波器。但这种依赖个人经验的方式不可重复、不可扩展。随着产品复杂度提高，单纯依靠经验已经难以实现最优设计；3、只适应于单一拓扑结构：不同类型的滤波器采用的拓扑结构可以有很大差异，如采用不同的谐振腔、不同的耦合结构等。但现有设计方法多针对某一种特定拓扑进行建模和优化设计。这导致每当设计一个新的滤波器类别时，都需要重新确定模型并迭代优化设计，无法快速适应多种拓扑需求；4、除了传统人工设计方法，现有的电路自动优化方法只支持单频带滤波器电路设计，无法对高频滤波器电路进行优化设计。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种自动化的高频分立滤波器的电路设计方法、系统、设备和存储介质。

2、本发明技术方案如下：

3、一种高频分立滤波器的电路设计方法，包括如下操作：

4、s1、获取高频滤波器的初始电路拓扑结构集，所述初始电路拓扑结构集经性能筛选处理，得到初始滤波器电路；

5、s2、将所述初始滤波器电路中，所有谐振器的几何参数作为状态空间，所述状态空间经特征提取后，进行强化学习处理，得到调整策略；基于所述调整策略，得到优化滤波器电路；

6、s3、判断所述优化滤波器电路的频带交并比、插入损耗、以及频带交并比和插入损耗的加权值，是否分别超过第一阈值、第二阈值和第三阈值；

7、若所述频带交并比、插入损耗、以及频带交并比和插入损耗的加权值中的任意一项未超对应阈值，所述优化滤波器电路执行s2中的操作；

8、若所述频带交并比、插入损耗、以及频带交并比和插入损耗的加权值均超过对应阈值，执行s4；

9、s4、输出所述优化滤波器电路，作为更新滤波器电路。

10、所述s1中得到初始滤波器电路的操作具体为：获取所述电路拓扑结构集中，每个电路拓扑结构的初始插入损耗和初始工作频带；基于所述每个电路拓扑结构的初始插入损耗和初始工作频带，得到对应每个电路拓扑结构的初始性能值；将所述初始性能值最大值对应的电路拓扑结构，作为所述初始滤波器电路。

11、所述初始性能值可由如下公式得到：r1＝iou1+(6+insertloss)·10，r1为所述初始性能值，iou为初始工作频带与目标工作频带的覆盖率，insertloss为初始插入损耗。

12、所述s2中特征提取的操作为：所述状态空间经层归一化处理、第一线性处理、第一非线性处理、第一参数丢失处理、第二非线性处理、第二参数丢失处理和第二线性处理后，得到的高维状态空间用于执行所述强化学习处理。

13、所述s2中强化学习处理的奖励函数为：r2＝iou2+(6+max s21)·10-abs(dc-tc)，r2为奖励函数值，iou2为交付导通频带与期望导通频带的频带重合度，max s21为电路频率响应函数最大值，abs(dc-tc)为交付电路中心频率dc到目标电路工作中心频率tc的距离。

14、所述s2中的调整策略包括：无动作、或移动谐振器位置、或改变谐振器边长，或改变谐振器厚度、或改变谐振器开口大小和位置。

15、所述s2中强化学习处理的操作为：将经损失特征提取后的特征状态空间，进行策略梯度处理，得到初始策略；基于获取的所述初始策略和特征状态空间的深度价值，优化所述策略梯度处理的损失函数，当损失函数输出值小于损失阈值时，输出初始策略，得到所述调整策略。

16、一种高频分立滤波器的电路设计系统，包括：

17、初始滤波器电路生成模块，用于获取高频滤波器的初始电路拓扑结构集，所述初始电路拓扑结构集经性能筛选处理，得到初始滤波器电路；

18、优化滤波器电路生成模块，用于将所述初始滤波器电路中，所有谐振器的几何参数作为状态空间，所述状态空间经特征提取后，进行强化学习处理，得到调整策略；基于所述调整策略，得到优化滤波器电路；

19、电路性能判断模块，用于判断所述优化滤波器电路的频带交并比、插入损耗、以及频带交并比和插入损耗的加权值，是否分别超过第一阈值、第二阈值和第三阈值；若所述频带交并比、插入损耗、以及频带交并比和插入损耗的加权值中的任意一项未超对应阈值，所述优化滤波器电路执行优化滤波器电路生成模块中的操作；若所述频带交并比、插入损耗、以及频带交并比和插入损耗的加权值均超过对应阈值，执行更新滤波器电路生成模块；

20、更新滤波器电路生成模块，用于输出所述优化滤波器电路，作为更新滤波器电路。

21、一种高频分立滤波器的电路设计设备，包括处理器和存储器，其中，所述处理器执行所述存储器中保存的计算机程序时实现上述的高频分立滤波器的电路设计方法。

22、一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的高频分立滤波器的电路设计方法。

23、本发明的有益效果在于：

24、本发明提供的一种高频分立滤波器的电路设计方法，通过获取滤波器中性能指标最优的电路拓扑结构作为初始滤波器电路，并将初始滤波器电路中所有谐振器的几何参数作为状态空间进行强化学习，根据当前轮次输出的调整策略对优化滤波器电路的电路拓扑结构进行更新，并选取频带交并比、插入损耗、以及频带交并比和插入损耗的加权值均超过阈值的对应滤波器电路，作为最终的更新滤波器电路，该设计方法实现了高频滤波器电路的多电路拓扑结构的优化设计，并能使高频滤波器电路的插入损耗更低、频带交并比更高、通信速度更快，设计周期更短、成本更低，不再受设计师主观因素影响，大大提高了高频滤波器电路实现高效性的可能性。

技术特征：

1.一种高频分立滤波器的电路设计方法，其特征在于，包括如下操作：

2.根据权利要求1所述的高频分立滤波器的电路设计方法，其特征在于，所述s1中得到初始滤波器电路的操作具体为：

3.根据权利要求2所述的高频分立滤波器的电路设计方法，其特征在于，所述初始性能值可由如下公式得到：

4.根据权利要求1所述的高频分立滤波器的电路设计方法，其特征在于，所述s2中特征提取的操作为：所述状态空间经层归一化处理、第一线性处理、第一非线性处理、第一参数丢失处理、第二非线性处理、第二参数丢失处理和第二线性处理后，得到的高维状态空间用于执行所述强化学习处理。

5.根据权利要求1所述的高频分立滤波器的电路设计方法，其特征在于，所述s2中强化学习处理的奖励函数为：

6.根据权利要求1所述的高频分立滤波器的电路设计方法，其特征在于，所述s2中的调整策略包括：

7.根据权利要求1所述的高频分立滤波器的电路设计方法，其特征在于，所述s2中强化学习处理的操作为：

8.一种高频分立滤波器的电路设计系统，其特征在于，包括：

9.一种高频分立滤波器的电路设计设备，其特征在于，包括处理器和存储器，其中，所述处理器执行所述存储器中保存的计算机程序时实现如权利要求1-7任一项所述的高频分立滤波器的电路设计方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，用于存储计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的高频分立滤波器的电路设计方法。

技术总结
本发明涉及滤波器的电路设计技术领域，具体为高频分立滤波器的电路设计方法、系统、设备和存储介质，还电路设计方法，通过获取滤波器中性能指标最优的电路拓扑结构作为初始滤波器电路，并将初始滤波器电路中所有谐振器的几何参数作为状态空间进行强化学习，根据当前轮次输出的调整策略对优化滤波器电路的电路拓扑结构进行更新，并选取频带交并比、插入损耗、以及频带交并比和插入损耗的加权值均超过阈值的对应滤波器电路，作为最终的更新滤波器电路，该设计方法实现了高频滤波器电路的优化设计，并能使高频滤波器电路的插入损耗更低、频带交并比更高、通信速度更快，设计周期更短、成本更低。

技术研发人员：高鹏,于涛
受保护的技术使用者：曲阜师范大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/12