CN108173526B - 滤波器的特征确定方法、装置及滤波器 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种滤波器的特征确定方法、装置及滤波器，其中，该方法包括：根据负载参数确定目标滤波器的特征；根据所述确定的特征建立滤波器的二端口网络；根据所述二端口网络的参数计算所述二端口网络代表的滤波器的指标参数；确认所述指标参数达到所述目标滤波器的特征中对应参数的目标值，则完成所述目标滤波器的特征确定。通过本申请的方案，使得目标滤波器的特征得到量化，并与负载参数相适配，从而能够确定出最优的滤波器结构及参数，提高了滤波器设计效率、避免了耗费前期和后期大量的人力物力。

Description

滤波器的特征确定方法、装置及滤波器

技术领域

本申请涉及滤波器领域，尤其涉及一种滤波器的特征确定方法、装置及滤波器。

背景技术

现有的滤波器特征确定方法中，都是根据滤波器的元器件，如电感、电容参数，计算滤波器的截止频率，以及根据频谱分析仪测量得到滤波器的插入损耗，再将滤波器用到实际产品中，通过实验再次不断调整滤波器参数，已达到最佳的滤波效果。

但是此过程的前期计算量和后期调整的工作量都非常大，产品开发周期也因此变长。而且最终影响滤波器的滤波效果的关键参数并不是单个元器件本身表现出来的参数，而是应用到实际场景中时整体的频率阻抗特性。在没有考虑实际场景中负载的情况下，仅仅针对元器件如电感、电容参数的更改不一定能对相应的干扰点进行最有效的滤波，且特征确定效率低下、耗费前期和后期大量的人力物力。

针对上述问题，目前尚未提出有效的解决方式。

发明内容

有鉴于此，本申请提出一种滤波器的特征确定方法、装置及滤波器，其基于建立滤波器的二端口网络模型，且带入负载参数的考量，使得目标滤波器的特征得到量化，并与负载参数相适配，从而能够设计出更优的滤波器结构，达到好的滤波效果。

根据本申请的一个方面，提供一种滤波器的特征确定方法，包括：根据负载参数确定目标滤波器的特征；根据所述确定的特征建立滤波器的二端口网络；根据所述二端口网络的参数计算所述二端口网络代表的滤波器的指标参数；确认所述指标参数达到所述目标滤波器的特征中对应参数的目标值，则完成所述目标滤波器的特征确定。

进一步地，所述负载的参数通过测量得到；

和/或，所述负载的参数包括以下至少之一：干扰情况、复阻抗；

和/或，所述二端口网络的参数通过测量得到；

和/或，所述滤波器的二端口网络的参数包括：电压和/或电流和/或阻抗；

和/或，目标滤波器的特征包括以下至少之一：滤波器级数、滤波器结构及滤波器电子元器件的参数；

和/或，所述指标参数包括反射系数，所述目标滤波器的特征中对应参数包括目标滤波器的反射系数，确认所述指标参数是否达到所述目标滤波器的特征中对应参数的目标值的步骤包括：确认所述二端口网络代表的滤波器的反射系数是否达到所述目标滤波器的反射系数；

和/或，当确认所述指标参数未达到所述目标滤波器的特征中对应参数的目标值时，调整滤波器特征并返回所述滤波器的二端口网络的建立步骤，直至完成所述目标滤波器的确定。

进一步地，根据所述负载参数确定目标滤波器的特征的步骤包括：

根据负载的干扰情况，确定目标滤波器的级数；

根据负载的复阻抗，确定目标滤波器的输出阻抗和/或反射系数；

根据负载的干扰情况、和/或确定的目标滤波器的输出阻抗、和/或确定的目标滤波器的反射系数、以及确定的目标滤波器的级数，确定目标滤波器的结构及其电子元器件的参数。

进一步地，根据负载的干扰情况，确定滤波器级数的步骤包括：将负载的干扰值与预设干扰限值进行比较，以确定滤波器的级数；

和/或，所述调整滤波器特征的步骤包括：调整滤波器的结构和/或参数。

根据本申请的另一个方面，提供一种用于确定滤波器的特征的装置，包括：目标特征确定单元，其根据负载参数确定目标滤波器的特征；二端口网络建立单元，其根据所述确定的特征建立滤波器的二端口网络；指标参数计算单元，其根据所述二端口网络的参数计算所述二端口网络代表的滤波器的指标参数；确认单元，其确认所述指标参数达到所述目标滤波器的特征中对应参数的目标值，则完成所述目标滤波器的特征确定。

进一步地，所述负载的参数通过测量得到；

和/或，所述负载的参数包括以下至少之一：干扰情况、复阻抗；

和/或，所述二端口网络的参数通过测量得到；

和/或，所述滤波器的二端口网络的参数包括：电压和/或电流和/或阻抗；

和/或，目标滤波器的特征包括以下至少之一：滤波器级数、滤波器结构及滤波器电子元器件的参数；

和/或，所述指标参数包括反射系数，所述目标滤波器的特征中对应参数包括目标滤波器的反射系数，所述确认单元确认所述指标参数是否达到所述目标滤波器的特征中对应参数的目标值包括：确认所述二端口网络代表的滤波器的反射系数是否达到所述目标滤波器的反射系数；

和/或，当所述确认单元确认所述指标参数未达到所述目标滤波器的特征中对应参数的目标值时，调整滤波器特征并返回所述滤波器的二端口网络的建立步骤，直至完成所述目标滤波器的确定。

进一步地，所述目标特征确定单元根据所述负载参数确定目标滤波器的特征包括：

根据负载的干扰情况，确定目标滤波器的级数；

根据负载的复阻抗，确定目标滤波器的输出阻抗和/或反射系数；

根据负载的干扰情况、和/或确定的目标滤波器的输出阻抗、和/或确定的目标滤波器的反射系数、以及确定的目标滤波器的级数，确定目标滤波器的结构及其电子元器件的参数。

进一步地，根据负载的干扰情况，确定滤波器级数包括：将负载的干扰值与预设干扰限值进行比较，以确定滤波器的级数；

和/或，所述调整滤波器特征包括：调整滤波器的结构和/或参数。

根据本申请的再一个方面，提供一种滤波器，所述滤波器的特征由以上所述的方法或由以上所述的装置确定得到。

根据本申请提出的一种滤波器的特征确定方法、装置及滤波器，其基于建立滤波器的二端口网络模型，且带入负载参数的考量，使得目标滤波器的特征得到量化，并与负载参数相适配，从而能够设计出最优的滤波器结构，达到好的滤波效果，且提高设计效率，大大节省了设计时间。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本申请的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了本申请的一种用于确定滤波器的特征的装置的一实施例的示意图。

图2示出了本申请的一种滤波器的特征确定方法流程的一实施例的示意图；

图3示出了本申请的一种滤波器二端口网络等效电路的一实施例的示意图；

图4示出了本申请的一种滤波器二端口网络模型的一实施例的示意图。

图5示出了本申请的确定滤波器的特征的方法流程的一具体实施例的示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

图1示出了本申请的一种用于确定滤波器的特征的装置的一实施例的示意图。

如图1所示，确定滤波器的特征的装置100至少包括目标特征确定单元110、二端口网络建立单元120、指标参数计算单元130、确认单元140。确定滤波器的特征的装置100及其包括的各个单元可以是硬件，也可以是指令相关的硬件完成工作的程序。

例如：滤波器特征，可以包括：滤波器级数、滤波器结构及滤波器电子元器件的参数等。

例如：指标参数未达到目标时，对滤波器的调整，可以包括：当反射系数没有达到设定值得时候，可以通过调整滤波器的结构和电子元件的参数调整滤波器。

例如：滤波器设计过程中的一些操作，可以通过人工干预，也可以通过机器完成。例如：测量需要人工干预的，操作仪器和放取滤波器都需要人工进行，后续如果有机器人能达到操作精度，也可以让进行机器人操作。

图2示出了本申请的一种滤波器的特征确定方法流程的一实施例的示意图。

确定滤波器的特征的装置100及其包括的各个单元可以通过图2所示的流程进行滤波器设计。

目标特征确定单元110执行步骤S1，根据负载参数确定目标滤波器的特征。

鉴于现有技术中，在特征确定滤波器时，前期往往孤立地考虑滤波器元器件结构及参数的特征确定，导致当滤波器特征确定完成后放入负载环境中，由于负载参数的影响，还需要后期不断调整，大大降低特征确定效率。因此，本申请的滤波器特征确定方法中，首先要获得负载的参数，例如通过测量获得负载的参数，从而充分估计到负载的参数对滤波器的影响，设计出最优的滤波器特征。

例如：负载的参数，可以包括：负载的复阻抗和负载的干扰限值，都可以通过测量得到。

例如：确定滤波器特征的步骤细化，可以包括：首先按照负载的干扰限值与国标要求的干扰限值相比较，来确定滤波器级数，然后测量负载的复阻抗从而确定所需要的滤波器反射系数，根据反射系数设定初步的滤波器参数，通过测量和计算获得滤波器的二端口网络参数，再通过二端口网络参数确定初步的滤波器的反射系数，如果反射系数没有达到所要求的值，则进一步更改滤波器，进行循环调整。

可选地，需要通过测量等方法获得的负载的参数，包括负载的干扰情况和/或复阻抗。负载的干扰情况例如体现为干扰值，比如传导干扰测量得到PK值，AV值以及相应的QP值等至少之一。负载的复阻抗例如为具有幅值和/或相位的阻抗。

其中，PK指的是峰值，AV指的是平均值，Qp指的是准峰值，这些都是国标里面的专业术语。

该步骤中，目标滤波器的特征例如包括以下至少之一：滤波器级数、滤波器结构及滤波器电子元器件的参数。

例如：可以根据负载干扰值确定滤波器级数。例如：按照负载的干扰限值与国标要求的干扰限值相比较，来确定滤波器级数。

在获得负载的干扰值后，即可确定目标滤波器的级数。进一步地，将负载的干扰值与预设干扰限值(例如国标规定的干扰限值)进行比较，以确定滤波器的级数，举例来说，当负载干扰值与干扰限值相差不大于a时，确定为一级滤波，当负载干扰值与干扰限值相差大于a而小于b时，确定为二级滤波，当负载干扰值与干扰限值相差大于b而小于c时，确定为三级滤波，以此类推，但通常，滤波器的级数不超过三级滤波为佳。

在获得负载的复阻抗后，可根据负载的复阻抗，确定目标滤波器的输出阻抗和/或反射系数。在滤波器的特征确定中，一个重要的目标就是需要特征确定出的滤波器的输出阻抗要与负载阻抗相适配，这样才能达到最好的滤波效果，另一个重要目标就是反射系数要达到要求。因此，在本申请中，根据负载的负阻抗去确定目标滤波器的输出阻抗和/或反射系数，从而使得特征确定更加精准。

进一步地，根据负载的干扰情况、和/或确定的目标滤波器的输出阻抗、和/或确定的目标滤波器的反射系数、以及确定的目标滤波器的级数，可以确定目标滤波器的结构及目标滤波器的电子元器件的参数。在本申请中，特征确定目标滤波器的结构和电子元器件参数时，在先前确定的滤波级数的基础上，还要参考负载的干扰情况例如干扰值。作为示例，比如，当确定了采用几级滤波，也就是确定了采用几个电容和/或电感，然后根据负载的干扰值，来确定该级滤波器的电容、电感等元器件的位置以及其参数值。当然，在确定滤波器的结构和参数时，还可以参考先前确定的目标滤波器的输出阻抗、反射系数等特征。

二端口网络建立单元120执行步骤S2，根据所述确定的特征建立滤波器的二端口网络。

如上所述，当确定了目标滤波器的特征如级数、结构、元器件参数等后，即可根据这些特征建立目标滤波器的二端口网络。

图3示出了本申请的一种滤波器二端口网络等效电路的一实施例的示意图。

如图3所示，E_S是交流电源，Z_S是电源内阻抗，Z_I是滤波器输入复阻抗，是滤波器输入电压与电流的复数比，也是滤波器二端口网络一个端口的阻抗。

Z_L是负载的复阻抗。Z_O是交流电源的输出复阻抗，同时，也是滤波器二端口网络的另一个端口的阻抗。

图4示出了本申请的一种滤波器二端口网络模型的一实施例的示意图。其中Z₁₁,Z₁₂,Z₂₁,Z₂₂代表二端口网络模型的阻抗参数。当然，本领域技术人员可以理解，滤波器二端网络模型的参数还可以是阻抗以外的参数，不限于阻抗参数。

指标参数计算单元130执行步骤S3，根据所述二端口网络的参数计算所述二端口网络代表的滤波器的指标参数。

例如：二端口网络参数包括Z₁₁,Z₁₂,Z₂₁,Z₂₂是通过测量和计算得到的。

以图3的模型为示例，当确定好二端口网络参数以及负载阻抗值如负阻抗就可以确定当前特征确定的滤波器的指标参数如反射系数，反射系数的公式为P＝(Z_O-Z_I)/(Z_O+Z_I)，其中Z_I＝Z₁₁-(Z₁₂*Z₂₁)/(Z₂₂+Z_L)。Z_o＝Z₂₂-(Z₁₂*Z₂₁)/(Z_S+Z₁₁)，Z_L和Z_S分别为源和负载阻抗，测量可得。本领域技术人员可以理解，指标参数不限于反射系数，还可以是插入损耗等其他可以作为衡量滤波器特征确定是否满足要求的参数。

其中，所述滤波器的二端口网络的参数可以通过测量等方法得到。

以图3的模型为示例可见，通过测量滤波器二端口网络两端的电压和电路即可以确定阻抗Z₁₁和Z₂₂，在根据Z₁₁和Z₂₂的值确定Z₁₂和Z₂₁，无源滤波器中，结构对称，Z₁₂＝Z₂₁。

确认单元140执行步骤S4，确认所述指标参数达到所述目标滤波器的特征中对应参数的目标值，则完成所述目标滤波器的特征确定。

将根据二端口网络模型测量计算得到的指标参数，与先前根据负载确定的滤波器特征中对应的参数进行对比，以判断当前特征确定是否已经满足需求。其中指标参数，例如为反射系数，也就是说，将通过二端口网络测量计算得到的反射系数，与先前根据负载确定的目标滤波器的反射系统进行对比。

当对比结果确认为“是”，即确认指标参数达到目标值，则表示当前的滤波器特征确定方案确定，可讲当前特征确定的滤波器方案作为目标滤波器，从而完成了目标滤波器的特征确定，结束流程。

进一步可选地，当对比结果确认为“否”，即确认指标参数未达到所述目标滤波器的特征中对应参数的目标值，则调整滤波器特征并返回所述滤波器的二端口网络的建立步骤，直至完成所述目标滤波器的确定。其中，调整当前滤波器的特征，如调整当前滤波器的电感和/或电容的位置和/或参数值，并返回步骤S2重新建立滤波器的二端口网络，继续执行流程，直至完成目标滤波器的特征确定。

图5示出了本申请的确定滤波器的特征的方法流程的一具体实施例的示意图。

如图5所示，步骤S10，首先测量负载的干扰值；

步骤S11，将负载的干扰值与国标规定的干扰限值相比较，从而确定滤波器的级数，如步骤S12至S15所示，当干扰值与限值相差不大于a时，确定为一级滤波，当干扰值与限值相差大于a而小于b时，确定为二级滤波，当干扰值与限值相差大于b而小于c时，确定为三级滤波，以此类推。当然，一般较少超过三级滤波；

步骤S16，测量负责负载的复阻抗值；

步骤S17，确定需要的滤波器反射系数P，

步骤S18，根据前面确定好的滤波器级数，以及负载的干扰情况，初步确定滤波器的结构和参数；

步骤S19，通过测量和计算获得滤波器二端口网络参数Z11,Z12,Z21,Z22；

步骤S20，通过滤波器二端口网络参数计算滤波器的反射系数；

步骤S21，判断是否达到需要的反射系数，

步骤S22，如果达到，则滤波器二端口网络参数确定,即滤波器特征确定完成。

步骤S23，如果未达到，则需要更改滤波器结构和/或参数，回到步骤S19。滤波器二端口网络参数与滤波器结构和无源元件参数相关，当设计的滤波器不能达到需要的反射系数是时，除了调整滤波器结构，相应还要调整无源元件的阻抗参数。

本申请中所说的负载的阻抗测量以及滤波器二端口网络的参数测量，均可使用阻抗分析仪，也可使用电桥，网络分析仪等仪器，可以是包括人工测量，也可以是通过预先设置的传感器自动采集，本领域技术人员可以根据频率和阻抗值大小做出相应选择。

此外，本申请中还提出了一种滤波器，这种滤波器的特征由前述描述的方法或装置确定得到。

以上对本申请提出的滤波器的特征确定方法、装置及滤波器进行了描述，其根据负载的参数来计算确定目标滤波器的特征，并建立滤波器的二端口网络，再测量二端口网络的参数以验证特征确定是否达到需求，在未达到需求时调整滤波器特征后继续验证，直至达到目标滤波器的需求以完成特征确定。其基于建立滤波器的二端口网络模型，且带入负载参数的考量，使得目标滤波器的特征得到量化，并与负载参数相适配，从而能够设计出最优的滤波器结构，且提高设计效率，大大节省了设计时间。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种滤波器的特征确定方法，其特征在于，包括：

根据负载参数确定目标滤波器的特征，包括：首先按照负载的干扰限值与国标要求的干扰限值相比较，来确定滤波器级数，然后测量负载的复阻抗从而确定所需要的滤波器反射系数，根据反射系数设定初步的滤波器参数，通过测量和计算获得滤波器的二端口网络参数，再通过二端口网络参数确定初步的滤波器的反射系数，如果反射系数没有达到所要求的值，则进一步更改滤波器，进行循环调整；

根据所述确定的特征建立滤波器的二端口网络；

根据所述二端口网络的参数计算所述二端口网络代表的滤波器的指标参数；

确认所述指标参数达到所述目标滤波器的特征中对应参数的目标值，则完成所述目标滤波器的特征确定。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述负载的参数通过测量得到；

和/或，所述负载的参数包括以下至少之一：干扰情况、复阻抗；

和/或，所述二端口网络的参数通过测量得到；

和/或，所述滤波器的二端口网络的参数包括：电压和/或电流和/或阻抗；

和/或，目标滤波器的特征包括以下至少之一：滤波器级数、滤波器结构及滤波器电子元器件的参数；

和/或，所述指标参数包括反射系数，所述目标滤波器的特征中对应参数包括目标滤波器的反射系数，确认所述指标参数是否达到所述目标滤波器的特征中对应参数的目标值的步骤包括：确认所述二端口网络代表的滤波器的反射系数是否达到所述目标滤波器的反射系数；

和/或，当确认所述指标参数未达到所述目标滤波器的特征中对应参数的目标值时，调整滤波器特征并返回所述滤波器的二端口网络的建立步骤，直至完成所述目标滤波器的确定。

3.如权利要求1至2任一所述的方法，其特征在于，根据所述负载参数确定目标滤波器的特征的步骤包括：

根据负载的干扰情况，确定目标滤波器的级数；

根据负载的复阻抗，确定目标滤波器的输出阻抗和/或反射系数；

根据负载的干扰情况、和/或确定的目标滤波器的输出阻抗、和/或确定的目标滤波器的反射系数、以及确定的目标滤波器的级数，确定目标滤波器的结构及其电子元器件的参数。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，

根据负载的干扰情况，确定滤波器级数的步骤包括：将负载的干扰值与预设干扰限值进行比较，以确定滤波器的级数；

和/或，根据所述负载参数确定目标滤波器的特征的步骤还包括：调整滤波器的结构和/或参数。

5.一种用于确定滤波器的特征的装置，其特征在于，包括：

目标特征确定单元，其根据负载参数确定目标滤波器的特征，包括：首先按照负载的干扰限值与国标要求的干扰限值相比较，来确定滤波器级数，然后测量负载的复阻抗从而确定所需要的滤波器反射系数，根据反射系数设定初步的滤波器参数，通过测量和计算获得滤波器的二端口网络参数，再通过二端口网络参数确定初步的滤波器的反射系数，如果反射系数没有达到所要求的值，则进一步更改滤波器，进行循环调整；

二端口网络建立单元，其根据所述确定的特征建立滤波器的二端口网络；

指标参数计算单元，其根据所述二端口网络的参数计算所述二端口网络代表的滤波器的指标参数；

确认单元，当确认所述指标参数达到所述目标滤波器的特征中对应参数的目标值，则完成所述目标滤波器的特征确定。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，

所述负载的参数通过测量得到；

和/或，所述负载的参数包括以下至少之一：干扰情况、复阻抗；

和/或，所述二端口网络的参数通过测量得到；

和/或，所述滤波器的二端口网络的参数包括：电压和/或电流和/或阻抗；

和/或，目标滤波器的特征包括以下至少之一：滤波器级数、滤波器结构及滤波器电子元器件的参数；

和/或，所述指标参数包括反射系数，所述目标滤波器的特征中对应参数包括目标滤波器的反射系数，所述确认单元确认所述指标参数是否达到所述目标滤波器的特征中对应参数的目标值包括：确认所述二端口网络代表的滤波器的反射系数是否达到所述目标滤波器的反射系数；

和/或，当所述确认单元确认所述指标参数未达到所述目标滤波器的特征中对应参数的目标值时，调整滤波器特征并返回所述滤波器的二端口网络的建立步骤，直至完成所述目标滤波器的确定。

7.如权利要求5至6任一所述的装置，其特征在于，所述目标特征确定单元根据所述负载参数确定目标滤波器的特征包括：

根据负载的干扰情况，确定目标滤波器的级数；

根据负载的复阻抗，确定目标滤波器的输出阻抗和/或反射系数；

根据负载的干扰情况、和/或确定的目标滤波器的输出阻抗、和/或确定的目标滤波器的反射系数、以及确定的目标滤波器的级数，确定目标滤波器的结构及其电子元器件的参数。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，

根据负载的干扰情况，确定滤波器级数包括：将负载的干扰值与预设干扰限值进行比较，以确定滤波器的级数；

和/或，根据所述负载参数确定目标滤波器的特征的步骤还包括：调整滤波器的结构和/或参数。

9.一种滤波器，其特征在于，所述滤波器的特征由权利要求1至4任一项所述的方法或由权利要求5至8任一项所述的装置确定得到。

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