[发明专利]一种基于混合寻优算法的滤波器耦合矩阵解耦变换方法

权利要求书

1.一种基于混合寻优算法的滤波器耦合矩阵解耦变换方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1，通过综合法和旋转消元获得混合优化初始矩阵M_e；

步骤S2，基于混合优化初始矩阵M_e，根据优化约束条件和优化适应度指标进行全局优化阶段的解耦变换，获得全局优化矩阵M_d；

步骤S3，采用梯度算法对所述全局优化矩阵M_d的矩阵元素进行局部优化，输出最终解耦变换矩阵M₀；

步骤S2具体为：

(1)根据全局优化算法特点对混合优化初始矩阵M_e进行全局优化获得初始化矩阵M′_d，并对全局优化中矩阵元素进行编码处理，根据所选取的全局优化算法编码成寻优参量；其中，优化约束条件包括，全局优化需根据滤波器耦合情况和拓扑结构，按初始值一定正负范围随机初始化，对具有大小关系或对称关系的元素，优化全过程要保持大小关系或对称关系；

(2)定义全局优化适应度指标e_obj：

e_obj＝(S_iid-S_iie)²；

其中，S_iid表示解耦变换矩阵M_d的反射系数S₁₁或S₂₂；S_iie表示混合优化初始矩阵M_e的反射系数S₁₁或S₂₂；

(3)利用所述全局优化适应度指标e_obj，采用全局优化算法对初始化矩阵M′_d进行迭代调整，直到优化结果满足精度要求，获得全局优化矩阵M_d。

2.如权利要求1所述的基于混合寻优算法的滤波器耦合矩阵解耦变换方法，其特征在于，步骤S1具体为：

(1)采用滤波器耦合矩阵综合法得到耦合矩阵M；

(2)将耦合矩阵M通过多次迭代乘旋转矩阵进行旋转消元，将旋转消元后的矩阵作为混合优化初始矩阵M_e。

3.如权利要求1所述的基于混合寻优算法的滤波器耦合矩阵解耦变换方法，其特征在于，耦合矩阵M-散射参数矩阵S的转换计算式为：

S_ii＝1+2jR₁[Z^-1]_ii；

其中，Z＝ωU-jR+M，ω是归一化频率，U是与耦合矩阵M同阶的单位阵，R是与耦合矩阵M同阶的零阵，除R中1行1列和N行1列元素R₁₁＝R₁，R_N1＝R_N，R_N是归一化源负载阻抗。

4.如权利要求1所述的基于混合寻优算法的滤波器耦合矩阵解耦变换方法，其特征在于，步骤3具体为：

步骤3.1，计算局部优化中的矩阵元素的导数J_kl；

步骤3.2，根据矩阵元素的导数J_kl计算迭代步长h_kl：

步骤3.3，以e_obj作为局部优化收敛指标，根据迭代步长h_kl进行局部优化的迭代调整，当满足求解精度要求时结束迭代，输出最终解耦变换矩阵M₀。

5.如权利要求4所述的基于混合寻优算法的滤波器耦合矩阵解耦变换方法，其特征在于，步骤3.1具体为：

(1)采用步骤2中的全局优化适应度指标e_obj作为梯度优化目标函数；

(2)以S₁₁为优化目标，利用梯度优化目标函数和耦合矩阵M-散射参数矩阵S的转换计算式，对耦合矩阵M中的各元素分别求导，得到各元素的导数J_kl。

6.如权利要求4所述的基于混合寻优算法的滤波器耦合矩阵解耦变换方法，其特征在于，对具有主、副对称关系的矩阵元素，共用其中任一个元素的导数。