基于机理指导数据采集的介质滤波器迁移建模调试方法技术

本发明专利技术提供了一种基于机理指导数据采集的介质滤波器迁移建模调试方法，根据谐振孔深度、介电常数与中心频率之间的相关关系，拟合得到谐振孔深度与中心频率、介电常数与中心频率的解析式；计算第一批次介质滤波器的数据采集范围；建立适用于第一批次介质滤波器的调试决策模型，用于调试第一批次的介质滤波器；计算其他任何批次介质滤波器的数据采集范围；建立适用于其他任何批次介质滤波器的调试决策模型，用于调试其他任何批次的介质滤波器。本发明专利技术的有益效果是：该方法缩小了数据采集的范围，提高了数据采集的效率，使面向强个体差异介质滤波器的建模方法更具有灵活性，并且进一步提高了介质滤波器的调试效率，具有实用性和适用性。

【技术实现步骤摘要】
基于机理指导数据采集的介质滤波器迁移建模调试方法
本专利技术涉及微波滤波器领域，尤其涉及一种基于机理指导数据采集的介质滤波器迁移建模调试方法。
技术介绍
介质滤波器是一种由陶瓷材料构成的微波滤波器，凭借着体积小、损耗低的优点，成为了5G基站的主流选频器件。受不同批次陶瓷材料介电常数一致性较差的影响，相同结构、不同批次介质滤波器的散射参数(反映滤波性能)会有差异，结构参数与散射参数之间的映射关系也不相同。在介质滤波器的生产过程中，由于设计误差、加工公差以及陶瓷材料特性差异的存在，加工完成的介质滤波器必须经过调试才能确保满足滤波性能指标要求。滤波性能指标通常包括中心频率、带宽和回波损耗，性能指标要求为中心频率和带宽在目标中心频率一定范围内，回波损耗小于目标回波损耗。为提高生产效率，算法调试逐渐取代了传统的人工调试。由于难以得到结构参数与散射参数之间的解析关系，通常建立数据驱动的调试决策模型。通过向其中输入符合性能指标要求的散射参数，得到对应的结构参数，可以较好地完成调试任务，且当数据量较多时，模型精度较高，调试效率越高。在相同结构、不同批次介质滤波器的调试中，由于结构参数与散射参数之间的映射关系不同，无法使用同一批数据得到的模型进行调试。在每一批次介质滤波器上采集大量数据重新训练模型会降低调试效率。因此，研究数据的高效采集与模型的合理迁移对增强建模灵活性，进一步提高介质滤波器的调试效率具有重要的意义。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了一种基于机理指导数据采集的介质滤波器迁移建模调试方法。本专利技术中，第一批次模型特征提取部分是由第一批次数据训练得到的，在建立其他任何批次的介质滤波器的模型中用到了第一批次模型的特征提取部分，也就是利用了第一批次数据的训练结果。具体的主要包括以下步骤：S1：根据谐振孔深度、介电常数与中心频率之间的相关关系，在第一批次介质滤波器上多次改变所有谐振孔深度并测量对应的中心频率，拟合得到谐振孔深度与中心频率的解析式；在不同批次、相同谐振孔深度的介质滤波器上测量中心频率，拟合介电常数与中心频率的解析式；不同批次介质滤波器的介电常数不同；S2：根据步骤S1中得到的谐振孔深度与中心频率的解析式，计算第一批次介质滤波器的数据采集范围；S3：建立适用于第一批次介质滤波器的调试决策模型，用于调试第一批次的介质滤波器；S4：根据第一批次介质滤波器的数据采集范围，以及介电常数与中心频率的解析式，计算其他任何批次介质滤波器的数据采集范围；S5：结合步骤S3，建立适用于其他任何批次介质滤波器的调试决策模型，用于调试其他任何批次的介质滤波器。进一步地，在第一批次介质滤波器上多次改变所有谐振孔深度h＝[h1,h2,...,hm]，m为谐振孔的数量；每次改变时各谐振孔深度相对于初始谐振孔深度的变化值相等。进一步地，谐振孔深度与中心频率的解析式为：介电常数与中心频率的解析式为：其中，Δh为谐振孔深度相对于初始谐振孔深度的变化值，Δfc为中心频率相对于初始中心频率的变化值，ε1为第一批次介质滤波器的介电常数，ah和bh分别为谐振孔深度与中心频率解析式中的一次系数和谐振孔深度与中心频率解析式中的常系数，ε为介电常数，fc为中心频率，aε和bε分别为介电常数与中心频率解析式中的一次系数和介电常数与中心频率解析式中的常系数。进一步地，计算第一批次介质滤波器的数据采集范围时，中心频率需要满足的条件为：中心频率fc在目标中心频率fc*的一定范围内，即进一步地，建立适用于第一批次介质滤波器的调试决策模型的过程如下：(1)在第一批次介质滤波器数据采集范围内随机改变介质滤波器各谐振孔的深度，测量散射参数；将一组谐振孔深度与对应的散射参数作为一个样本，多个样本构成第一原始数据集；(2)对第一原始数据集中的数据进行预处理，将预处理后的第一原始数据集作为第一训练数据；(3)使用卷积神经网络搭建调试决策模型，并采用第一训练数据对调试决策模型进行训练，得到适用于第一批次介质滤波器的调试决策模型。进一步地，建立适用于其他任何批次介质滤波器的调试决策模型的过程如下：(1)在第i批次介质滤波器的数据采集范围内采集样本，构建第i原始数据集；(2)对第i原始数据集进行预处理，将预处理后的第i原始数据集作为第i训练数据；(3)将第一批次介质滤波器的特征提取部分迁移，与新的特征映射部分结合，得到新的调试决策模型；(4)使用第i训练数据训练新的调试决策模型，当损失函数值小于目标损失函数值后停止训练，得到适用于第i批次介质滤波器的调试决策模型，i为正整数，且i>1。进一步地，所述特征提取部分和特征映射部分的结构不作限制；所述特征提取部分迁移时遵循从前到后的迁移顺序，根据具体需求选择迁移全部或者迁移部分；最后一个全连接层的维数与谐振孔深度的数量保持一致。本专利技术提供的技术方案带来的有益效果是：该方法缩小了数据采集的范围，提高了数据采集的效率，使面向强个体差异介质滤波器的建模方法更具有灵活性，并且进一步提高了介质滤波器的调试效率和介质滤波器的精度，具有实用性和适用性。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1是本专利技术实施例中一种基于机理指导数据采集的介质滤波器迁移建模调试方法的流程图；图2是本专利技术实施例预处理后的融合响应示意图；图3是本专利技术实施例中调试决策模型结构示意图；图4是本专利技术实施例中深度变化值与中心频率变化值的关系图；图5是本专利技术实施例中介电常数与中心频率的关系图；图6是本专利技术实施例中七组对比实验结果图。具体实施方式为了对本专利技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本专利技术的具体实施方式。本专利技术的实施例提供了一种基于机理指导数据采集的介质滤波器迁移建模调试方法，用于建立适用于不同批次介质滤波器的调试决策模型，实现从介质滤波器谐振孔深度到反映滤波性能的散射参数(S参数)的映射，主要分为五步，如图1所示。在拟合解析式部分，根据谐振孔深度、介电常数与中心频率之间的相关关系，在第一批次介质滤波器上多次改变所有谐振孔深度h＝[h1,h2,...,hm]，m为谐振孔的数量；每次改变时各谐振孔深度变化值相等，不同次的改变值随机。机理指导的数据采集方法指的是利用谐振孔深度、介电常数与中心频率的关系，计算得到的公式(1)和(2)，以及计算得到各批次介质滤波器的数据采集范围。这里公式(1)和(2)就是机理。每改变一次后测量中心频率fc，拟合谐振孔深度相对于初始谐振孔深度的变化值Δh与中心频率相对于初始中心频率的变化值Δfc的解析式：其中ε1为第一批次介质滤波器的介电常数。在不同批次、相同谐振孔深度的介质滤波器上测量中心频率，拟合介电常数ε与中心频率fc的解析式：计算第一批次介质滤波器的数据采集范围。中心频率本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于机理指导数据采集的介质滤波器迁移建模调试方法，其特征在于：包括以下步骤：/nS1：根据谐振孔深度、介电常数与中心频率之间的相关关系，在第一批次介质滤波器上多次改变所有谐振孔深度并测量对应的中心频率，拟合得到谐振孔深度与中心频率的解析式；在不同批次、相同谐振孔深度的介质滤波器上测量中心频率，拟合介电常数与中心频率的解析式；不同批次介质滤波器的介电常数不同；/nS2：根据步骤S1中得到的谐振孔深度与中心频率的解析式，计算第一批次介质滤波器的数据采集范围；/nS3：建立适用于第一批次介质滤波器的调试决策模型，用于调试第一批次的介质滤波器；/nS4：根据第一批次介质滤波器的数据采集范围，以及介电常数与中心频率的解析式，计算其他任何批次介质滤波器的数据采集范围；/nS5：结合步骤S3，建立适用于其他任何批次介质滤波器的调试决策模型，用于调试其他任何批次的介质滤波器。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于机理指导数据采集的介质滤波器迁移建模调试方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：根据谐振孔深度、介电常数与中心频率之间的相关关系，在第一批次介质滤波器上多次改变所有谐振孔深度并测量对应的中心频率，拟合得到谐振孔深度与中心频率的解析式；在不同批次、相同谐振孔深度的介质滤波器上测量中心频率，拟合介电常数与中心频率的解析式；不同批次介质滤波器的介电常数不同；
S2：根据步骤S1中得到的谐振孔深度与中心频率的解析式，计算第一批次介质滤波器的数据采集范围；
S3：建立适用于第一批次介质滤波器的调试决策模型，用于调试第一批次的介质滤波器；
S4：根据第一批次介质滤波器的数据采集范围，以及介电常数与中心频率的解析式，计算其他任何批次介质滤波器的数据采集范围；
S5：结合步骤S3，建立适用于其他任何批次介质滤波器的调试决策模型，用于调试其他任何批次的介质滤波器。


2.如权利要求1所述的一种基于机理指导数据采集的介质滤波器迁移建模调试方法，其特征在于：步骤S1中，在第一批次介质滤波器上多次改变所有谐振孔深度h＝[h1,h2,...,hm]，m为谐振孔的数量；每次改变时各谐振孔深度相对于初始谐振孔深度的变化值相等。


3.如权利要求1所述的一种基于机理指导数据采集的介质滤波器迁移建模调试方法，其特征在于：步骤S1中，第一批次介质滤波器的谐振孔深度与中心频率的解析式为：



不同批次、相同谐振孔深度介质滤波器的介电常数与中心频率的解析式为：



其中，Δh为谐振孔深度相对于初始谐振孔深度的变化值，Δfc为中心频率相对于初始中心频率的变化值，ε1为第一批次介质滤波器的介电常数，ah和bh分别为谐振孔深度与中心频率解析式中的一次系数和谐振孔深度与中心频率解析式中的常系数，ε为介电常数，fc为中心频率，aε和bε分别为介电常数与中心频率解析式中的一次系数和介电常数与中心频率解析式中的常系数。...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹卫华，郭琳炜，毕乐宇，袁艳，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：湖北;42