阻抗匹配的优化方法及声表面波滤波器与流程

本发明涉及滤波器，尤其涉及一种对端口网络的阻抗匹配的优化方法及声表面波滤波器。

背景技术：

1、在声表面波滤波器（又称saw滤波器）的设计和生产中，由于不可避免的会遇到寄生电感和寄生电容，这会导致通带内的插损、回波以及纹波等性能变差，而通过在声表面波滤波器的各个端口构建合适的阻抗匹配，可以抵消掉寄生电感和寄生电容所带来的性能变差的问题。其中，阻抗匹配的具体数值通过优化方法来得到。

2、相关技术中的优化方法是以驻波比（又称vswr）、回波以及插损（又称il）等电学性能指标来进行优化，如设计工具在对固定阻抗匹配电路结构进行优化时，便是采用驻波比、回波以及插损等电学性能指标来作为优化目标。

3、其中，驻波比的计算公式比较复杂且耗时，因此会影响优化的速度，同时，以驻波比作为优化目标时，还需要取某个频率区间内的最大值，这样的方法会造成优化目标的取值不是光滑连续的，因此会导致优化陷入局部最优解的可能性增加，另外，阻抗匹配中并不支持提供初值的功能，当端口网络的端口数量较多时，优化变量的数目会增加，因此会导致优化的收敛速度较慢。其中，驻波比的计算公式如下：

4、；

5、其中，为s参数矩阵中的。

技术实现思路

1、针对以上相关技术的不足，本发明提出了一种新的阻抗匹配的优化方法及声表面波滤波器，以解决相关技术中阻抗匹配的优化方法会影响优化速度，导致优化陷入局部最优解的可能性增加，导致优化方法的收敛速度较慢的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

3、第一方面，本发明提供了一种阻抗匹配的优化方法，其包括以下步骤：

4、步骤s1、加载端口网络的散射参数矩阵文件，得到对应的散射参数信息，并根据设定的频率范围对所述散射参数信息进行筛选；其中，所述端口网络由多个端口组成；

5、步骤s2、根据端口网络的史密斯圆图，确定每个端口需要添加的阻抗匹配电路；

6、步骤s3、依次选定每个所述端口并获取每个端口的散射参数，以每个端口的散射参数的反射圆半径作为第一优化目标，采用拟牛顿法进行优化，得到每个端口的第一优化结果；

7、步骤s4、以每个端口的所述第一优化结果作为初值，并以设定的频率范围内的最大插设和每个端口的散射参数的所述反射圆半径作为第二优化目标，采用拟牛顿法进行再次优化，得到第二优化结果；

8、步骤s5、对所述第二优化结果进行判定：若判定结果满足端口网络的性能指标，结束优化。

9、优选的，所述步骤s5中，若判定结果未满足所述端口网络的性能指标，则进行以下步骤；

10、步骤s6、根据所述第二优化结果对端口网络的阻抗匹配电路进行调整，调整完成后重复所述步骤s3至步骤s5，直至判定结果满足所述端口网络的性能指标；其中，端口网络的阻抗匹配电路由每个端口需要添加的所述阻抗匹配电路组成。

11、优选的，所述步骤s2中，每个端口需要添加的所述阻抗匹配电路包括：串联的电容或/和电感，或/和，

12、并联的电容或/和电感。

13、优选的，所述步骤s3中，所述第二优化目标满足如下条件：

14、 ；

15、其中，为所述第二优化目标的函数值，为对数运算，为优化算法的迭代次数，为最大插设率，为指定的常数，为反射圆半径。

16、优选的，所述反射圆半径满足如下条件：

17、；

18、其中，为端口的散射参数。

19、第二方面，本发明提供了一种声表面波滤波器，其阻抗匹配数值通过如上所述的阻抗匹配的优化方法获取。

20、与相关技术相比，本发明中的阻抗匹配的优化方法通过将端口的散射参数的反射圆半径作为优化目标来对端口网络进行阻抗匹配的优化，这样便可以通过反射圆半径越小，端口网络的插损、回波以及驻波比等指标越好，以及反射圆半径的计算方式简单的特性，来降低优化的计算复杂度，使优化速度更快，且由于计算过程不会出现取最大值或最小值的情况，优化目标的取值会更光滑连续，可以降低优化陷入局部最优解的可能性，另外，本发明的阻抗匹配的优化方法先确定端口网络中的所有端口需要添加的阻抗匹配电路，这样在对单个端口进行优化时，参与优化的变量会减少，能够提升优化的速度，以快速得到结果，且在对所有端口都完成单独的优化之后，将所有端口的优化结果记录下来作为所有端口的优化变量参与二次优化的初值，从而可以加快优化方法的收敛速度。

技术特征：

1.一种阻抗匹配的优化方法，其特征在于，所述阻抗匹配的优化方法包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的阻抗匹配的优化方法，其特征在于，所述步骤s5中，若判定结果未满足所述端口网络的性能指标，则进行以下步骤；

3.如权利要求2所述的阻抗匹配的优化方法，其特征在于，所述步骤s2中，每个端口需要添加的所述阻抗匹配电路包括：串联的电容或/和电感，或/和，

4.如权利要求1所述的阻抗匹配的优化方法，其特征在于，所述步骤s3中，所述第二优化目标满足如下条件：

5.如权利要求4所述的阻抗匹配的优化方法，其特征在于，所述反射圆半径满足如下条件：

6.一种声表面波滤波器，其特征在于，所述声表面波滤波器的阻抗匹配数值通过如权利要求1至5任意一项所述阻抗匹配的优化方法获取。

技术总结
本发明提供了一种阻抗匹配的优化方法及声表面波滤波器，其中，所述优化方法包括以下步骤：步骤S1、得到对应的散射参数信息，并根据设定的频率范围对所述散射参数信息进行筛选；步骤S2、确定每个端口需要添加的阻抗匹配电路；步骤S3、以每个端口的散射参数的反射圆半径作为第一优化目标，进行优化得到每个端口的第一优化结果；步骤S4、以每个端口的所述第一优化结果作为初值，并以设定的频率范围内的最大插设和每个端口的散射参数的所述反射圆半径作为第二优化目标，进行再次优化，得到第二优化结果；步骤S5、对所述第二优化结果进行判定。本发明的优化方法可以提升优化速度，降低优化陷入局部最优解的可能性，加快收敛速度。

技术研发人员：袁军平,张磊,朱玉泉,郭嘉帅
受保护的技术使用者：深圳飞骧科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23