一种铁氧体磁珠对LNA性能影响的预测方法技术

本发明专利技术公开了一种铁氧体磁珠对LNA性能影响的预测方法，包括：提取铁氧体磁珠的阻抗信息；建立铁氧体磁珠的SPICE模型，建立铁氧体磁珠的等效电路拓扑，明确需要获取的铁氧体磁珠等效参数，通过GA算法处理铁氧体磁珠的阻抗信息以获取铁氧体磁珠的等效参数初始值；利用DE算法优化获得的铁氧体磁珠的等效参数初始值，得到最终建模所需的等效参数；根据铁氧体磁珠的SPICE模型在LNA电路上的仿真结果，预测铁氧体磁珠对LNA性能的影响。本发明专利技术的计算量更小，所得结果更加精确。所得结果更加精确。所得结果更加精确。

【技术实现步骤摘要】
一种铁氧体磁珠对LNA性能影响的预测方法


[0001]本专利技术涉及电磁兼容
，具体而言涉及一种铁氧体磁珠对LNA性能影响的预测方法。

技术介绍

[0002]随着社会的发展，电路的设计也在朝着高频高速的方向前进，在电路的设计中，如果没有考虑EMC的设计，电子设备就很容易出现大量的辐射电磁干扰，影响其它设备正常工作，如收音机、电视机和电话等设备。为了经济性、可靠性和安全性等因素考虑，我国各行业逐渐提高对电磁兼容技术方面的标准。虽然国内外许多学者对磁性元件和辐射EMI都进行了一定的研究，但由于辐射EMI机理复杂，且磁性元件种类众多，缺乏磁性元件机理研究和建模分析以及在辐射EMI应用中的研究，铁氧体磁珠(简称磁珠)在电磁兼容中应用广泛。
[0003]在N个复杂的混合信号系统中，隔离不同电路块之间的电源噪声非常关键。由于不同电路块的电压摆幅变化以及每个电路对电源噪声的敏感性，隔离数字和RF设备至关重要。与RF信号相比，数字设备可能具有相对较大的电压摆幅，但集成的RF设备可能具有非常小的电压。当由相同的电源电压供电时，在数字设备的电源节点处产生的电磁干扰(EMI)噪声可以耦合到RF系统。作为射频(RF)系统的第一级，低噪声放大器(LNA)极易受到EMI噪声的影响，因此有必要添加一个用于EMI保护的保护模块。低噪声放大器(LNA)作为射频接收器系统的第一级，极易受到外部电磁干扰(EMI)噪声的影响。为了防止电磁干扰，铁氧体磁珠通常在LNA上使用，表面贴装技术(SMT)铁氧体磁珠是用于EMI抑制的常用保护器件。但是，铁氧体磁珠包含具有非线性行为的磁性材料。因此，它们对LNA的性能产生不利影响。而目前针对铁氧体磁珠对LNA性能影响预测的方法均存在计算量大和计算结果不够精确的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对现有技术中的不足，提供一种铁氧体磁珠对LNA性能影响的预测方法，采用了差分进化算法(DE)获得准确的铁氧体磁珠等效模型参数，建立具有铁氧体磁珠集成电路(SPICE)模型的仿真程序来表征其行为，计算量更小，所得结果更加精确。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]一种铁氧体磁珠对LNA性能影响的预测方法，所述预测方法包括以下步骤：
[0007]S1，提取铁氧体磁珠的阻抗信息；
[0008]S2，建立铁氧体磁珠的SPICE模型，建立铁氧体磁珠的等效电路拓扑，明确需要获取的铁氧体磁珠等效参数，通过GA算法处理铁氧体磁珠的阻抗信息以获取铁氧体磁珠的等效参数初始值；
[0009]S3，利用DE算法优化步骤S2中获得的铁氧体磁珠的等效参数初始值，得到最终建模所需的等效参数；
[0010]S4，根据铁氧体磁珠的SPICE模型在LNA电路上的仿真结果，预测铁氧体磁珠对LNA
性能的影响。
[0011]为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：
[0012]进一步地，步骤S1中，通过VNA提取铁氧体磁珠的阻抗信息。
[0013]进一步地，步骤S2中，所述铁氧体磁珠等效参数包括铁氧体磁珠等效参数包括等效电阻R、等效电容C、等效电感L。
[0014]进一步地，步骤S2中，所述通过GA算法处理铁氧体磁珠的阻抗信息以获取铁氧体磁珠的等效参数初始值包括以下步骤：
[0015]S21，编码：
[0016]采用实数编码，构造线性变换：
[0017]f
j
＝a
j
+x
j
(b
j
‑
a
j
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0018]把约束区间为[a
j
，b
j
]的第j个变量f
j
映射到区间[0，1]上的实数x
j
，j＝1，2...N；
[0019]S22，初始化种群：
[0020]生成w个、z组、每组c个[0，1]区间上的均匀随机数，即{u
j
}，把各u
j
作为初始群体父代个体值x
j
，其中，w为子种群数，z为每个子种群数包含的个体数，c为优化参数个数，以系统模型残差平方和Q最小构造优化准则函数：
[0021][0022]式中，为实测阻抗幅值，为理论计算值；
[0023]经式(1)得到优化变量值，再经式(2)得到相应的目标函数值Q(x
i
)；
[0024]S23，适应度评价：
[0025]目标函数值Q(x
i
)越小，该个体适应能力越强；目标函数值Q(x
i
)越大，该个体适应能力越弱，设适应度评价函数为：
[0026][0027]式中，τ＝0.001；
[0028]S24，选择操作：
[0029]对每个子种群从父代个体中以概率p
i
按照比例选择方式选择第i个个体，共选择n组个体，按照轮盘赌方法其被选中的概率为：
[0030][0031]S25，交叉操作：
[0032]对每个子种群中的任两个个体按下式进行算数交叉，随机线性重组后的新个体为：
[0033][0034]式中，u1，u2都为[0，1]之间均匀分布随机数；
[0035]S26，变异操作：
[0036]通过对每个子种群父代个体染色体上的基因以小概率p
m
＝1
‑
p
i
进行扰动，维持群体的多样性，防止早熟：
[0037][0038]式中，u(j)和u
m
均为随机数，j＝1，2...n；
[0039]S27，判别收敛：
[0040]当算法运行达到预定进化次数或优秀个体的目标函数值Q(x
i
)小于设定值，也即达到设定的精度时，结束整个算法的运行，并把当前群体中最优个体作为GA求解方程参数最优估计值的结果作为铁氧体磁珠等效参数的初始值，记为R
Initial
、L
Initial
、C
Initial
，分别代表等效电阻、等效电感和等效电容的初始值；否则，转入步骤S23，重新进行评价、选择、交叉和变异操作。
[0041]进一步地，步骤S3中，所述利用DE算法优化步骤S2中获得的铁氧体磁珠的等效参数初始值的过程包括以下步骤：
[0042]S31，根据式(7)初始化种群：
[0043][0044]其中N
P
是种群规模，种群规模N
P
的取值受数据量和处理精度影响，x
i
(0)代表种群中0代的第i个个体，x
j，i
(0)代表种群第0代第i个个体的第j个基因，rand(0，1)表示0到1之间的随机分布数，分别表示第i个个体的第j个基因的最大与最小取值，D代表空间维数；
[0045]S32，变异操作：
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铁氧体磁珠对LNA性能影响的预测方法，其特征在于，所述预测方法包括以下步骤：S1，提取铁氧体磁珠的阻抗信息；S2，建立铁氧体磁珠的SPICE模型，建立铁氧体磁珠的等效电路拓扑，明确需要获取的铁氧体磁珠等效参数，通过GA算法处理铁氧体磁珠的阻抗信息以获取铁氧体磁珠的等效参数初始值；S3，利用DE算法优化步骤S2中获得的铁氧体磁珠的等效参数初始值，得到最终建模所需的等效参数；S4，根据铁氧体磁珠的SPICE模型在LNA电路上的仿真结果，预测铁氧体磁珠对LNA性能的影响。2.根据权利要求1所述的铁氧体磁珠对LNA性能影响的预测方法，其特征在于，步骤S1中，通过VNA提取铁氧体磁珠的阻抗信息。3.根据权利要求1所述的铁氧体磁珠对LNA性能影响的预测方法，其特征在于，步骤S2中，所述铁氧体磁珠等效参数包括等效电阻R、等效电容C和等效电感L。4.根据权利要求1所述的铁氧体磁珠对LNA性能影响的预测方法，其特征在于，步骤S2中，所述通过GA算法处理铁氧体磁珠的阻抗信息以获取铁氧体磁珠的等效参数初始值包括以下步骤：S21，编码：采用实数编码，构造线性变换：f
j
＝a
j
+x
j
(b
j
‑
a
j
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)把约束区间为[a
j
，b
j
]的第j个变量f
j
映射到区间[0，1]上的实数x
j
，j＝1，2...N；S22，初始化种群：生成w个、z组、每组c个[0，1]区间上的均匀随机数，即{u
j
}，把各u
j
作为初始群体父代个体值x
j
，以系统模型残差平方和Q最小构造优化准则函数：式中，为实测阻抗幅值，为理论计算值；w为子种群数，z为每个子种群数包含的个体数，c为优化参数个数；经式(1)得到优化变量值，再经式(2)得到相应的目标函数值Q(x
i
)；S23，适应度评价：目标函数值Q(x
i
)越小，该个体适应能力越强；目标函数值Q(x
i
)越大，该个体适应能力越弱，设适应度评价函数为：式中，τ＝0.001；S24，选择操作：对每个子种群从父代个体中以概率p
i
按照比例选择方式选择第i个个体，共选择n组个体，按照轮盘赌方法其被选中的概率为：
S25，交叉操作：对每个子种群中的任两个个体按下式进行算数交叉，随机线性重组后的新个体为：式中，u1，u2都为[0，1]之间均匀分布随机数；S26，变异操作：通过对每个子种群父代个体染色体上的基因以小概率p
m
＝1
‑
p
i
进行扰动，维持群体的多样性，防止早熟：式中，u(j)和u
m
均为随机数，j＝1，2...n；S27，判别收敛：当算法运行达到预定进化次数或优秀个体的目标函数值Q(x
i
)小于设定值，也即达到设定的精度时，结束整个算法的运行，并把当前群体中最优个体作为GA求解方程参数最优估计值的结果作为铁氧体磁...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵俊平，王一凡，王雷，徐侠，李凡亮，王从杰，
申请(专利权)人：江苏益邦电力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：