一种分数阶巴特沃斯滤波器的有源电路设计

本文将分数阶的低通滤波器的传递函数通式近似设计为Butterworth滤波器,在确定阶数与截止频率之后计算得到传递函数的系数.继而,本文通过该传递函数设计电路,进行仿真并电路实现.本文设计的电路在任意阶数下都只需要修改小部分元件便可得到预计截止频率,具有很强的灵活性,方便对比研究各阶分数滤波器.     

分数阶微积分的一种物理解释和定域长分数阶微积分

本文讨论了现有的三种分数阶微积分基本定义(R-L(Riemann-Liouville)定义、G-L(Grumwald-Letnkov)定义和Caputo定义)对阶数的适用范围,以及三者之间的关系;强调指出分数阶导数与整数阶导数之间的区别.通过对分数阶微积分一个统一公式的讨论,以及给出分数阶微积分一个简单的物理解释,加深对分数阶微积分本质的认识;提出定域长分数阶微积分定义,给出它的直接数值算法,预期它可能在实践中得到应用.     

分数阶Unscented卡尔曼滤波器研究

分数阶微积分在控制系统中的应用日益广泛,随着分数阶动态系统模型的引入,需要求解分数阶状态估计问题的方法。该文从分数阶非线性动态系统模型出发,以概率论为基础,导出分数阶的Unscented卡尔曼滤波器,得到其递推模型并应用于典型的非线性系统,UNGM(Univariate Nonstationary Growth Model)模型和再入飞行器跟踪模型。实验结果证明在合理设置分数阶Unscented 卡尔曼滤波器阶次的情况下,能够取得优于Unscented 卡尔曼滤波器的效果。     

面向储能应用的双向变换器分数阶建模研究

对于目前储能系统中的双向BUCK-BOOST变换器,传统用的建模方法都是采用整数阶建模,而实际应用中电容电感都是分数阶的.因此基于分数阶微积分分别建立了充电和放电模式下的BUCK-BOOST变换器的模型,并且将所得的分数阶模型与传统的整数阶模型进行对比分析.表明该方法建立的模型能真实反映变换器的动力学行为,可以使以后的...     

一种分数阶微分IIR滤波器的设计方法和改进

提出一种在不增加分数阶微分滤波器复杂度的前提下,能有效提高分数阶微分滤波器性能的方法.该方法利用几种基于典型微分算子的分数阶微分滤波器之间的互补性,通过相互内插结合的方式,用于提高IIR分数阶数字滤波器的性能.改进后的分数阶微分滤波器频率响应更接近理想分数阶微分滤波器,表明所提方法的有效性.     

电容的分数阶等效电路建模与分析

实际的电容器件都是非理想的,其特性受到各种因素的影响,建立精确的电容模型对于电路系统分析与设计十分必要。考虑到电容的分数阶微积分特性,文中基于传统的电容整数阶等效电路模型,提出电容的分数阶等效电路模型,并采用差分进化算法辨识出模型参数,然后将该模型应用于Buck电路进行纹波电压的分析。仿真结果表明,同传统整数阶等效电路模型相比,分数阶等效电路模型拟合电容实际数据的准确度更高,验证了该电容分数阶等效电路模型的有效性。     

分数阶微积分对频域除噪技术的改进

频域除噪是信号降噪技术中的重要内容。由于噪声多为高频,频域除噪技术一般利用低通滤波器滤除含噪信号中的高频部分,以达到除噪的目的。然而图像信号的轮廓以及某些细节部分也为高频,会被低通滤波器当作噪声滤除,降低除噪效果。利用分数阶微积分,对滤波器算法进行细微变换和调整,使其能够更加精确地区分噪声与高频信号,从而在滤除噪声的同时更多地保留高频信号部分。文中通过大量的仿真,证明了该方法较传统的滤波除噪技术具有很大的进步性。     

分数阶Lorenz系统状态反馈控制

引入了分数阶Lorenz混沌系统及分数阶系统稳定的充分条件, 给出了分数阶Lorenz系统的状态反馈控制方法并对受控系统进行了稳定性分析.仿真实验验证了该方法能有效地控制混沌系统到失衡的平衡点.     

分数阶光敏神经元的动力学特性分析及其同步研究

神经元是神经系统的基本单位,神经元模型的准确性影响对其本质特征的分析和理解。该文研究了由分数阶电容和电感构成的分数阶光敏FitzHugh-Nagumo(FHN)神经元电路。利用分岔图、相轨迹图和时间序列图分析了分数阶光敏神经元模型的动力学特性。研究发现,随着分数阶阶次的降低,分数阶光敏神经元的活跃度增加。当选取不同参数时,神经元系统可以诱发不同的放电模式,如周期放电态、混沌放电态和尖峰放电态。此外,利用电突触耦合的方式连接两个分数阶光敏神经元。通过调整耦合强度,可以实现分数阶光敏神经元系统之间的相位同步和完全同步。最后,采用dSPACE验证了外部光信号对神经元兴奋性的调制作用。     

用于传输线特性分析的分数阶多极子模型

该文提出了用于计算具有圆形外导体复杂形状内导体的一类传输线特征阻抗的分数阶多极子模型。该方法能够很好地处理导体棱角附近电位梯度的奇异性问题。通过具体算例证明了该方法的实用性。     

宽阻带平面低通滤波器的设计

低通滤波器是通信系统中关键的器件之一,常作为选频器件用来抑制干扰信号和谐波信号,因此低通滤波器阻带带宽成为关键指标.常见的平面低通滤波器采用短截线(分支线)或高低阻抗线结构,这些结构的低通滤波器阻带不够宽,一般在截止频率的2倍频或3倍频处出现寄生通带.本文使用等效的T形节替代低通滤波器中的串联传输线的方式实现了带阻滤波器嵌入到低通滤波器内部,既对低通滤波器的阻带上任意频段出现的寄生通带进行了抑制,又不影响低通滤波器的通带内性能,并给出等效T形节的综合设计公式.此结构综合设计方法严谨简单、易于平面电路实现,制作出来改进的低通滤波器对3倍频寄生通带进行抑制,扩宽了阻带带宽到4个倍频程以上,测试结果:通带带宽0~3GHz,通带插入损耗小于0.5dB,带外抑制3.6~12GHz大于60dB.     

On The Optimization of Fractional Order Low-Pass Filters

This paper presents three different optimization cases for normalized fractional order low-pass filters (LPFs) with numerical, circuit and experimental results. A multi-objective optimization technique is used for controlling some filter specifications, which are the transition bandwidth, the stop band frequency gain and the maximum allowable peak in the filter pass band. The extra degree of freedom provided by the fractional order parameter allows the full manipulation of the filter specifications to obtain the desired response required by any application. The proposed mathematical model is further applied to a case study of a practical second- generation current conveyor (CCII)-based fractional low-pass filter. Circuit simulations are performed for two different fractional order filters, with orders 1.6 and 3.6, with cutoff frequencies 200 and 500 Hz, respectively. Experimental results are also presented for LPF of 4.46 kHz cutoff frequency using a fabricated fractional capacitor of order 0.8, proving the validity of the proposed design approach.     

新颖的对数域电流模式二阶低通带通滤波器设计

文中利用指数跨导元件，运用状态空间综合方法，设计了新颖的对数域电流模式二阶低通，带通滤波器。所提出的滤波器电路结构简单，具有很好的高频性能，适合于低电压工作，其截止频率由参考偏置电流控制，调节范围很宽。电路由双极型晶体管和接地电容构成，适合于全集成实现。ＰＳＰＩＣＥ仿真表明，所提出的电路是可行的。     

Approximated Fractional-Order Inverse Chebyshev Lowpass Filters

In this paper we use a least-squares fitting routine to approximate the stopband ripple characteristics of fractional-order inverse Chebyshev lowpass filters which have fractional-order zeros and poles. MATLAB simulations of \((1+\alpha )\)-order lowpass filters with fractional steps from \(\alpha =0.1\) to \(\alpha =0.9\) are given as examples. SPICE simulations of 1.2-, 1.5-, and 1.8-order lowpass filters and experimental results of a 1.5-order filter using approximated fractional-order capacitors in a Multiple-Input Biquad circuit validate the implementation of these circuits.     

低复杂度的可变分数时延滤波器设计

为实现低复杂度、高精度的可变分数时延滤波器设计,该文提出一种截止频率可控的高效设计法。该方法将全相位滤波器的解析设计与三次样条插值和泰勒级数展开相结合,既可以通过设置时延参数精确地调整滤波器的分数时延,又可以通过设置截止频率参数快速配置Farrow结构中各子滤波器的抽头系数,从而灵活地调整滤波器的截止频率。仿真实验表明,所提方法适用于设计具有中、低截止频率的可变分数时延滤波器,其设计复杂度相比于现有的加权最小二乘设计法低1个数量级。     

Optimal Design of 2D FIR Filters with Quadrantally Symmetric Properties Using Fractional Derivative Constraints

In this article, an optimal design of two-dimensional finite impulse response (2D FIR) filter with quadrantally even symmetric impulse response using fractional derivative constraints (FDCs) is presented. Firstly, design problem of 2D FIR filter is formulated as an optimization problem. Then, FDCs are imposed over the integral absolute error for designing of the quadrantally even symmetric impulse response filter. The optimized FDCs are applied over the prescribed frequency points. Next, the optimized filter impulse response coefficients are computed using a hybrid optimization technique, called hybrid particle swarm optimization and gravitational search algorithm (HPSO-GSA). Further, FDC values are also optimized such that flat passband and stopband frequency response is achieved and the absolute \(L_1\)-error is minimized. Finally, four design examples of 2D low-pass, high-pass, band-pass and band-stop filters are demonstrated to justify the design accuracy in terms of passband error, stopband error, maximum passband ripple, minimum stopband attenuation and execution time. Simulation results have been compared with the other optimization algorithms, such as real-coded genetic algorithm, particle swarm optimization and gravitational search algorithm. It is observed that HPSO-GSA gives improved results for 2D FIR-FDC filter design problem. In comparison with other existing techniques of 2D FIR filter design, the proposed method shows improved design accuracy and flexibility with varying values of FDCs.     

开关电流高阶滤波器的设计

开关电流电路属于电流模电路，它具有电流模电路的诸多优点。文章介绍了两种映射设计开关电流高阶滤波器的方法，通过设计实例，证明了这两种方法是正确的。     

任意阶CCCII-C多功能滤波器的设计

提出了一种基于电流控制传送器(CCCII)任意阶多功能滤波器的设计方法。该方法导出的滤波器具有最少的元件,n阶滤波器仅需n个CCCIIs和n个电容,且所有的电容均接地,便于集成且与VLSI工艺兼容。完成了2阶多功能滤波器和6阶带通滤波器的PSpice仿真,理论分析和计算机仿真表明所提电路方案正确可行。     

晶体管非理想因素对跨导线性低通滤波器性能的影响

针对双极型晶体管的非理想因素(寄生发射极电阻RE和基极电阻RB、有限β值及Early效应VA等)对跨导线性低通滤波器性能的影响，分别导出了低通滤波器的截止频率ω^～m品质因数Q^～与积分器误差函数幅值E和相位θ之间的关系式，得到了ω^～m、Q^～与非理想参数RE．RB、有限β和VA值的关系式，给出了电子补偿的方法。SPICE仿真分析验证了理论分析结果。     

任意阶OTA-C多功能滤波器的设计。

提出了一种新的任意阶运算跨导放大器——电容(OTA-C)多功能滤波器的设计方法。通过将n阶传递函数分解为n+1个一阶传递函数,导出了任意阶传递函数OTA-C实现电路。适当选择各输入端电压,可实现低通、高通、带通、带阻、全通等滤波功能。文中给出了6阶滤波器设计实例,PSPICE仿真结果与理论分析相吻合,验证了设计方法的可行性。