Abstract

Prototype filters have wide usage for the design of filters with required quality indexes (QI) of gain-frequency response (GFR). The designed filter is obtained from a prototype filter b means of frequency transformation, which preserves these QI. But most of employed frequency transformations result in variations of QI of phase-frequency response (PFR). In this paper we proposed to use prototype filters that are Pareto-optimal for QI of GFR and PFR. Transfer functions of these filters may be found by means of heuristic optimization algorithms. This method will be efficient if the frequency transformation preserves the optimality of filters. It was shown that frequency transformation has this feature if it preserves the result of QI comparison (more or less) for filters with equal orders. Compliance of this criterion was checked for bilinear transformation of analog low pass filters (LPF) into digital LPF and for Konstantinidis transformation of digital LPF into other digital LPF. The analysis showed that Pareto-optimality for QI of GFR and PFR is preserved if the delay-frequency characteristic of the filter has a minimum at zero frequency and has a maximum at the upper boundary of the pass band. These conditions are complied for LPF with sufficiently small unevenness of GFR in the pass band and sufficiently fast decline of GFR at higher frequencies. Examples confirming these conclusions are given.

Highlights

  • Для получения фильтров с заданными показателями качества (ПК) амплитудно-частотных характеристик широко применяется метод фильтров-прототипов, из которых проектируемые фильтры получают путем преобразования оси частот, сохраняющего значения указанных ПК

  • The designed filter is obtained from a prototype filter by means of frequency transformation, which preserves these quality indexes (QI)

  • Most of employed frequency transformations result in variations of QI of phase-frequency response (PFR)

Read more

Summary

MODERN RADIO ENGINEERING AND TELECOMMUNICATION SYSTEMS

Для получения фильтров с заданными показателями качества (ПК) амплитудно-частотных характеристик широко применяется метод фильтров-прототипов, из которых проектируемые фильтры получают путем преобразования оси частот, сохраняющего значения указанных ПК. Проведенный анализ показал, что для сохранения Парето-оптимальности по АЧХ и ФЧХ частотная характеристика задержки фильтра должна достигать минимального значения при частотах, близких к нулю, а максимального – на верхней границе полосы пропускания. Широко применяемый метод (далее – стандартный метод) получения аппроксимаций ПФн основан на использовании аналоговых фильтров-прототипов, в качестве которых используются фильтры нижних частот (ФНЧ), имеющие АЧХ, оптимальные по каким-либо ПК. В работах [6,7,8,9,10] и многих других даны примеры получения ПФн аналоговых или цифровых фильтров, удовлетворяющих заданным требованиям к АЧХ и ФЧХ. Для реализации описанного подхода было бы полезно получить такое множество решений для нормированной частоты и использовать его точки как фильтры-прототипы, из которых получать оптимальные ПФн для произвольных границ полос пропускания и задерживания путем частотных преобразований. В качестве первого шага будем рассматривать сохранение оптимальности при преобразовании ФНЧ-прототипа в проектируемый ФНЧ

Анализ условий сохранения оптимальности
При этом получается
Примеры сохранения и нарушения оптимальности при частотных преобразованиях
Результат поиска
Full Text
Published version (Free)

Talk to us

Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have

Schedule a call