延迟线法（共5篇）
延迟线法 篇1
0引言
随着电子封装和集成技术的不断发展,集成电路中的局部功率密度逐渐增大,电路互连和器件的可靠性受到了极大挑战,系统设计所面临的热环境也变得愈加复杂。在复杂的边界环境下如何准确地对系统模块进行热建模,并实现整体系统的快速热仿真是设计者们一直着力解决的难题[1]。
目前,人们采用的分析方法主要可分为以下两类。一类基于二维或者三维热传导方程,对目标结构区域的内部或是区域边界进行离散,然后采用数值方法求解。常用的方法有:时域有限差分法、有限元法、传输线矩阵法等[2,3,4]。目前主流的大型商用软件,如ANSYS、COMSOL等就是基于这类算法。 虽然这类方法能够提供准确的计算结果,但是往往会耗费较多的时间与计算资源。另一类是通过仿真或实验手段提取复杂系统中不同单元和模块的热阻、 热容大小,再通过建立等效热路的方法进行快速的热分析,其中,电路和热路的对应参数等效关系如表1所示。该类方法的优势在于简洁高效,物理意义非常明确。然而,由于模型近似的原因,结果精度有待进一步的提高[5,6]。
将上述两类方法相结合,可利用温度传导和电流传导的相似性,将分布热场的计算问题转换为分布电压的计算,对求解空间进行差分离散后利用基于基尔霍夫电压和电流定律建立等效热路方程,再采用经典的电路求解器进行仿真。然而,随着目标结构尺寸的不断增大,待求节点的数量不断增加, 所构建的矩阵规模很大,采用传统的数值求解方法将面临计算的瓶颈,迫切需要新型高效的求解技术来解决。因此,本文将延迟插入法引入到温度场求解中。延迟插入法最初是用于求解大型节点网络的瞬态仿真技术[7]。它是一种基于迭代的求解方法, 具有线性的计算复杂度。其最大的特点和优势在于不需构造和求解庞大的节点矩阵,因此非常适于求解大型问题。本文将首先介绍延迟插入法的基本理论以及在热路分析中的具体实现方式,然后通过具体的算例分析它的准确性和有效性,最后对全文进行总结。
1延迟插入法基本原理
延迟插入法是求解含多节点大型网络问题的高效方法。为了构造迭代格式,它包括下面两个假设[7]:
(1)网络中的每个支路必须包含一个电感,否则将引入一个小的串联电感来产生延迟;
(2)每个节点和接地点之间必须包含一个电容, 否则将引入一个小的并联电容来产生延迟。
因此,若以一个典型的二维结构热分析为例, 将其求解区域进行差分离散后,其对应的满足延迟插入法要求的等效热路网络如图1所示。其中,RT、 CT、LT和GT分别为热阻、热容、热感和热导。
对于瞬态热传导问题,具有等效的热阻、热容和热导,为了满足延迟插入法的要求,需引入虚拟的小热感。而对于稳态热传导问题,只有等效的热阻和热导,需引入虚拟的热容和热感。
经过以上处理之后,利用基尔霍夫电压和电流定律,可以很方便地构造出支路热流和节点温度的迭代公式。例如,对图2所示的支路,可得:
其中,△ t为时间步长大小,热流取为半时刻点值,温度取为整时刻点值。经整理,热流的迭代计算公式如下所示:
其中,
类似的,针对图3所示的温度节点i,经推导可得温度的迭代计算公式,如下:
因此,在构造出满足延迟插入法要求的热路网络拓扑结构后,通过(2)、(3)两式的相互迭代,可以很方便地获得每个时刻点上的温度场分布,避免了构建和求解大型矩阵的难题。
然而,类似于时域有限差分法,延迟插入法采用中心差分近似并进行迭代,因此在求解中同样存在稳定性条件。对于图1所示的二维等效热路网络, 求解时所采用的时间步长需满足如下要求[8]:
其中,Nn表示等效热路网络中总的节点数,CTi为节点i相连的热容,LTip表示节点i上第p个支路的热感。
2热路边界条件处理
下面对边界条件的处理进行讨论。对于第一类边界(恒温边界)的处理最为简单,只需给对应节点温度赋值,不需利用式(3)计算。
施加第二类边界条件(热流边界)的情况,相当于在对应节点上增加一个热流源Hi,其等效热路如图4所示。
第三类边界(对流边界)的节点等效热路和图4相似,不同的是热流源大小为
其中,T0是外界环境温度,h为边界的热对流系数, △x是x轴方向的网格大小(这里假设边界与x轴平行,若边界与y轴平行,可以采用类似的方法处理)。此外图4中的热导项也需进行修正:
3仿真验证
为了验证上述延迟插入法的准确性及有高效性, 下面对图5所示的一个二维结构进行分析。该结构的外形是非规则的,并且在内部掏空了一个15mm×8mm的矩形孔。材料的热传导率为40W/(m K)。在AB边施加了恒温边界条件,温度为50℃,在DC边施加了热流边界条件,热流密度大小为1×105W/m2, 而其余的边界均为对流边界, 热对流系数h=1×104W/(m2℃),外界的环境温度为20℃。
下面分别采用延迟插入法和多物理场商用仿真软件COMSOL对上述结构进行温度场求解。在延迟插入法中,x和y方向的空间步长均设置为1mm,时间步长取为6.4ns,仿真结果如图6所示。该结果与COMSOL的仿真结果(图7)一致,验证了延迟插入法的正确性。为了进一步观察延迟插入法的收敛情况,在求解区域设置了一个采样观察点,它的位置坐标为(15mm,25mm)。图8给出了该采样点上的温度随迭代次数变化的曲线关系,可以看出,延迟插入法经过40次左右迭代即可获得稳定的正确解,总仿真时间小于0.1s,而COMSOL的总仿真时间为8s, 延迟插入法具有显著效率优势。
图5二维热传导结构(参见右栏)
图6延迟插入法得到的温度分布(参见右栏)
图7 COMSOL软件得到的温度分布 (参见右栏)
图8采样点的温度计算收敛情况 (参见右栏)
4结论
本文基于热路等效原理,将延迟插入法引入到温度场的仿真计算中。通过在等效热路的支路和节点上补充必要的辅助热感和热容,建立了热流和温度的迭代求解格式。该方法不需要构造和求解大型稀疏矩阵,节约了计算资源,提高了计算效率,适合大型复杂结构的快速仿真。
延迟线法 篇2
光纤的延迟损耗很低, 并且损耗跟频率无关, 这一点是其他延迟线无法做到的。单模光纤延迟线的单位延迟时间损耗小 (大约为0.08 dB/μs) , 时间带宽积大 (可达108) , 带宽很宽 (可达100 GHz) 等优点, 且动态范围大, 三阶交调信号小, 并且能封装进一个小型的屏蔽盒内, 占用空间很小, 对实现整个信号处理系统的小型化和机动性很有好处。
现阶段投入使用的光纤延迟线大多是窄带的, 只满足某个频带的需求, 如S波段光纤延迟线、K波段光纤延迟线等, 本光纤延迟线是作为一种宽带、通用性器件而研制的, 它可以覆盖从P波段到Ku波段的所有频段, 另外配上特殊定制的多抽头光纤, 可以提供给客户一个全频带的、步进的、延迟时间可控的通用模块。
1 光纤延迟线工作原理和结构
光在真空中的传播速度为3×108m/s, 光纤的纤芯折射率为n1, 光纤的长度为L, 光纤延迟时间τ为
当n1=1.5时, 光纤的延迟约为5μs/km。
由此可以得出, 改变光纤的长度可以调整信号延迟时间, 其最大信号延迟时间取决于光纤的衰减, 通常对于普通的G.652光纤, 最大延迟时间可以达到200～300μs。
光纤延迟线按照功能可以分解成:光发射模块、光接收模块和光纤分配网络。其中光发射模块由DFB激光器、自动光功率控制 (APC) 、自动温度控制电路 (ATC) 、低噪声宽带放大电路、阻抗匹配电路和光隔离器构成;光接收模块由光电探测器、低噪声宽带放大电路、阻抗匹配电路和滤波电路组成;光纤分配网络由带抽头的光纤和光开关组成, 其原理框图如图1所示。
在发射光端机, 光端机通过调制激光器的工作电流的方式将输入射频信号调制到光载波上, 输出光信号的强度随着输入信号电平的变化而变化。另外, 由于DFB激光器对温度变化比较敏感, 为了保证光信号功率的平稳输出, 必须在光发射模块中增加自动光功率控制电路 (APC) 和自动温度控制电路 (ATC) 。
激光器输出的调制光信号经过光隔离器进入光纤, 经过光纤分配网络的传输, 信号产生了延迟。通过对光开关的控制, 选择一路延迟后的光信号进入光接收机, 光电探测器将光信号转换成电信号, 经过放大、阻抗匹配和滤波电路后输出。输出射频信号的频谱与输入信号的频谱保持一致。
2 设计与分析
实用性是一个设计是否具有生命力的关键因素, 这也是多抽头宽带光纤延迟线在设计之初时最看重的指标, 所有预设的性能指标均以满足实用化为前提。光纤延迟线一般有如下指标:带宽、电平损耗、最大输入电平、最大延迟时间、延时步进时间、步进位数、延时精度。其中, 带宽指标设定为100 MHz～18 GHz, 覆盖P波段到Ku波段, 基本满足现阶段的需求;增益指标为-8 d B, 根据使用环境的要求可以变动;最大输入电平指标与激光器密切相关, 一般为10dBm;另外最大延迟时间、延时步进时间和步进位数决定于用户需求, 此处设定为最大延迟时间:0.16ms, 延时步进时间:40μs, 步进位数:4。
2.1 增益
光纤延迟线的损耗可以按照结构分为3个变量:发射机效率、接收机效率和光路损耗
式中, ηTX是在输入射频电流转换成光功率的模型中, 整个发射机的效率, 包括放大器和匹配网络;ηRX是在调制光功率转换成射频输出电流的模型中, 整个接收机的效率;ηF是光路损耗。
根据实践, DFB激光器和光电探测器造成的电平损耗大约为39 dB, 为了补偿这个损耗, 必须在激光器前面或探测器后面加上放大器。在设计时需要考虑放大器的位置分布, 因为放大器的位置会极大地影响链路的噪声指标和失真指标。
光纤分配网络的损耗包括光纤损耗、各个光接头的损耗、各个抽头的分光损耗、光开关的插入损耗等。这些参数可以使用仪器直接测量, 得到光路损耗参数ηF。利用电路和光路的损耗参数可以得到整个链路的损耗。
2.2 带宽
光纤延迟线的传输带宽受到激光器带宽、放大电路带宽、阻抗匹配电路带宽、光接收电路带宽和光纤散射的限制。阻抗匹配电路、光接收电路和光纤散射都具有足够的带宽余量, 对带宽指标的影响不大。相对而言, 低噪声放大电路和激光器的带宽指标基本上决定了整个光纤延迟线的带宽指标。
在本设计中, 光发射机的激光器选择ORTEL公司的1541C, 光接收机的探测器选用ORTEL公司的2516B, 他们的带宽均在18 GHz以上, 满足设计要求。低噪声放大电路选择宽带放大电路, 为了获得最佳的频率响应曲线, 针对激光器和低噪声放大电路的频率响应曲线设计一个频响补偿电路是十分必要的, 降低低频信号的响应度, 提高高频信号的响应度, 尽量使得频率响应曲线做到最平坦。
2.3 动态范围和失真
底部噪声电平决定了链路的最小可检测射频信号, 激光器和放大器的非线性特性限制了可传输的最大射频信号。最大信号和最小信号之差就是系统的动态范围指标, 一般来说, 这个指标是以dB为计量单位的。当链路传输一个单音信号时, 这时对其他信号的干扰很小, 可以用1 d B压缩点来描述最大输入信号幅度。当链路传输很多个信号时, 这时候使用三阶截止点来计算无失真最大输入信号。
2.4 光纤网络设计
光纤分配网络主要由带抽头的光纤和N:1光开关组成, 光信号经过不同抽头输入到光开关中, 通过外部控制, 选择输出某个光信号。
光纤方面采用长飞公司生产的G.652光纤, 它是标准单模光纤, 可以通过熔接, 制作成一根带多个抽头的光纤。
光开关采用中国电科34所生产的FSW1×N-SM/MM型单模光开关, 它既可以通过手动按钮控制输出, 又可以通过RS232接口遥控输出, 实现一体化、自动化控制。它的主要指标为:波长850、1 310、1 550nm, 插入损耗≤0.5 d B, 重复性≤±0.75 dB, 寿命≥107次, 回波损耗≥50 dB (单模) ≥25 d B多模, 串音≤-70 dB, 切换时间≤10 ms。
光纤网络的设计关系到信号延迟时间、延迟步进时间、步进延时精度等至关重要的参数, 步进延时精度由光纤熔接的工艺精度决定, 经实践, 在最优情况下, 光纤熔接的精度约为1 mm, 光纤延迟线的步进延时精度约为5 ps。由于光纤延迟线的精度的一致性很好, 在定型后, 可以为每个抽头配备相对固定的调相器来调整精度, 精度可达皮秒级。
多抽头光纤延迟线, 设定步进位数为m;进入光纤分配网络的光功率为P, 单位为dBm;假定所有抽头的间距相等为L, 可设定抽头之间的光纤衰减为a, 单位为dB;各个抽头的分光比为1:n, 从图1可以得出, 抽头1的分光比为n1, 抽头2的分光比为n2, …, 抽头n的光功率直接输出, 不需分光。为保证从光接收机输出的电信号电平一致, 必须保证从光纤网络输入到光接收机的光信号的功率一致, 考虑到光纤网络各个组件的性质, 只要保证每个抽头的输出光功率一致就可以了, 那么现在可以得到以下公式。
各个抽头的输出光功率为
光纤延迟线一般会要求如下指标:工作频率、最大延时时间、步进时延、时延精度等指标, 根据这些指标, 下列参数可以确定。
根据最大延时时间除以时延步进就可以得到抽头数量m;由时延步进指标就可以得到光纤延迟线的步进长度L, 再乘上单位长度的光纤衰减, G.652光纤在1 550 nm处的单位光衰减为0.25 dB/km, 可以得到抽头间光纤衰减a的具体值;在代入需要的抽头数目m, 就可以通过式 (3) ～式 (7) 计算出每个抽头的分光比及光纤总衰减等指标。据此制作就可以获得所需的光纤分布网络。
假设现在需要一个光纤延迟线, 要求最大延时时间为0.16 ms, 步进时延为40μs。这样的话, 经过初步计算, 它的时延网络的抽头数目为4, 光纤的步进长度为40μs/5 (μs/km) =8 (km) , 抽头间光纤衰减a=8×0.25=2 dB, 将这些参数代入上述公式, 可以得到结果
所以, 抽头1的分光比为1:8.079, 抽头2的分光比为1:4.097, 抽头3的分光比为1:1.585。
根据计算所得结果, 可以十分精确地控制各个抽头的分光比, 生产出符合要求的光纤网络。
2.5 设计总述
综合考虑上述指标, 在电路设计中最具难度的是带宽指标, 为了达到18 GHz这个指标, 除了选择合适的器件外, 还必须采用各种补偿电路, 补偿系统整个链路的频率响应平坦度、增益、平坦度等指标。另外须设计好各个模块间的阻抗匹配电路, 在满足其他指标的前提下尽量减少它对系统噪声性能的影响。光纤分配网络的设计难点在于各个延时信号的输出信号幅度的一致性和延时精度的保证。
3 试验验证
将设备连接, 使用光功率计测量光发射机的输出光功率为9.3 d Bm, 光纤分配网络的每个抽头输出的光信号损耗约为11.6 d Bm, 实际测试结果见表1 (注:选择不同抽头输出, 输出光功率略有不同) 。从图表可以看出, 各个延时信号的输出幅度基本保持一致, 在信号处理端不需要额外进行信号电平的调整, 杜绝了信号在电平调整过程中带来的延时时间误差。
延时时间测量现在一般采用脉冲信号发生器和高速示波器来测试, 将射频信号发生器输出的射频信号通过分路器一分为二, 一路输入光纤延迟线, 另外一路输入高速示波器通道1, 将光纤延迟线输出的信号送入高速示波器的通道2, 通过测量示波器屏幕上2个信号的时间差就可得到信号延时时间的指标。
这里采用安捷伦公司的81130脉冲信号发生器和力科公司的SDA18000高速示波器测试出各个抽头的延时时间, 经测量, 各个抽头的延时为40、80、120、160μs, 步进延时精度在100 ps左右。
延迟线的带宽指标可以用矢量网络分析仪直接测量 (例如:安立公司的37369D型) , 得到带内平坦度指标, 具体见图2所示。
最终测试的系统带宽为100 MHz～18 GHz, 输入1 d B压缩点典型值为13 d Bm, 最大延时时间为0.16ms, 步进延时为40μs, 步进延时精度为100 ps, 切换时间≤10 ms。由于延迟线的延时精度是由光纤的熔接工艺决定, 在更高要求下, 延时精度可以做到5ps左右。
4 结束语
现在国内和国际上投入实用的光纤延迟线一般为固定延时产品, 步进延时和延时精度可调产品大多停留在实验室内, 可靠性不高并且成本很高, 极少用在工程施工中。本设计可以在线控制输出多个延时信号, 并且它每个延时信号的输出电平基本一致, 在信号处理端不需要额外进行信号电平的调整, 杜绝了信号在电平调整过程中带来的延时时间误差。多抽头宽带光纤延迟线可以通过更改光端机工作带宽和光纤分配网络的参数的方式, 很方便地应用于各种信号处理领域, 它的最大延时时间可达几百微秒, 延时精度可达皮秒级。并且整个链路集成为一个组件, 可以方便地嵌入到雷达测试、信号处理、及仿真、光纤传感、光学测量、相位噪声测量等系统中, 组合成自动化测试、信息处理系统。
摘要：提出一种具有实用价值的步进延迟可调的多抽头宽带光纤延迟线。首先简要介绍了光纤延迟线的优点、工作原理和基本结构, 分析了光纤延迟线的增益、带宽、动态范围和失真指标, 着重分析了多抽头宽带光纤延迟线的光纤分配网络的设计和实现。最后对设计的多抽头宽带光纤延迟线进行了测试, 给出了测试方法和测试结果, 并将它同国际、国内其他同类产品做了对比, 描述了它的应用前景和应用领域。
延迟线法 篇3
1 优化设计建模
经典的基于FBG的微波光子滤波器的结构示意图如图1,RF信号经过调制器调制到光上,由环形器1端口进入环行器2端口再进入到光栅阵列,经过光纤光栅阵列反射,再由3口输出,经过PD检测RF信号.各光栅的反射率分别为a0,a1,a2,…,aN,中心反射波长分别为λ0,λ1,λ2,…,λN,光栅间隔为L,已调信号被光栅阵列根据波长切割为和光栅数目相同的光束,每束光的反射点不同,因而具有不同的时延差.比较输入输出信号,可得到经典结构的微波光子滤波器的传输函数为
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对应的频域响应为
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微波光子滤波器的幅度响应只决定于反射系数,因而在设计微波光子滤波器中占有重要地位,其实要想得到某一形状的微波光子滤波器响应,就要找一组a0,a1,a2,…,aN,使得滤波器的响应尽量接近设计的参数,需要优化的对象是传输方程(1)的系数,即a={a0,a1,a2,…,ar},定义目标函数为F(a)
undefined
其中,H(a,f)为滤波器的传输函数;|H(a,f)|为滤波器的幅度响应;a={a0,a1,a2,…,ar}为FBG的反射系数;Tpass,Tstop分别为设计的滤波器的通带和阻带要求.优化即要找到a={a0,a1,a2,…,ar},使得F(a)最小,即该滤波器的幅度响应和需要设计的滤波器幅度响应差值最小.
2 利用DIRECT算法来设计微波光子滤波器抽头系数的仿真结果和分析
假若设计的滤波器参数如下:
(1)fpass×T=0～0.5,通带归一化带宽0.15;
(2)fstop×T=0.35～0.5,阻带归一化带宽0.15;
(3)阻带抑制超过-20 dB;
(4)通带内波动小于3 dB.
以下的设计均是基于上述参数设计的.仿真图形中已经标注了3 dB带宽,-20 dB带宽,以及通带和阻带的要求.
2.1 FBG反射系数ar搜索范围对滤波器响应的影响
这里设定维度N=7,即FBG的个数为7,积分区间选定为要求里的fpass×T=0～0.5和fstop×T=0.35～0.5,DIRECT算法中,需要设定搜索空间的取值范围,也即是FBG反射率的取值范围,这里分别取FBG反射率的范围为0～1、0.01～1、0.001～1、0.1～1,得到的滤波器的幅度响应曲线随归一化频率的响应如图2,FBG反射率的对应取值见图2中标识,仿真结果如下.
实线:0≤ar≤1 虚线:0.001≤ar≤1点线:0.01≤ar≤1 点划线:0.1≤ar≤1,
可见,当取值空间为:0≤ar≤1,0.001≤ar≤1,0.01≤ar≤1,通带和阻带要求均能达到,形状因子(shapefactor)大约为2,当取值空间为0.1≤ar≤1时,出现衰减极点,形状因子虽然较接近于1,即过渡带较为陡峭,但是不能满足通带要求,可进一步优化设计参数,加大通带积分区间来满足设计要求.其原因也是很好理解的,由于搜索空间约束加强,搜索范围减小,可能找不到最优解,滤波器的性能很可能会恶化.在满足条件的情况下,0.01≤ar≤1,具有较窄的通带带宽,Q参数越大,所以下面的仿真中,选取的搜索范围均为0.01≤ar≤1.这也是符合实际工艺要求的,但是为了比较,也为了在理论上说明这种算法的有效性,也选取0.001≤ar≤1.
2.2 滤波器抽头系数为正时的设计
由仿真结果可知,当N≤7时,滤波器的通带阻带大致都能满足要求,而且,形状因子略大于2,当N>7时,3 dB带宽变窄,N=9时,阻带超出范围-20 dB,当N从4～10变化时,形状因子先增大后减小,并找不出一个一致的规律,但是从仿真结果可以看出,只要合理设计参数,就可以得到满足条件的滤波器响应,所以,DIRECT算法在计算光子滤波器的抽头系数时,是有效的.
可以对滤波器的抽头系数进一步优化.比如说,当N=8时,通带内衰减大于3 dB,可以加大通带积分范围fpass×T,以期使得要求的0～0.15带宽内,滤波器的衰减在-3～3 dB间.再如,当N=9时,阻带响应不满足要求,可以加宽阻带积分范围,使得0.35～0.5内,满足阻带衰减全部大于20 dB.当N取值较大时,应该加大终止次数.
(a)实线:N=4,虚线:N=5, (b)实线:N=7,虚线:N=8,点线:N=6,点划线:N=7 点线:N=9,点划线:N=10
2.3 滤波器抽头系数为正且具有对称性时的设计
根据文献[3,4]可知,要使滤波器的响应具有线性相位响应,需要ar满足前后对称,而且可以从仿真过程中发现,有种参数配置,当N=7时,ar前后对称,具有较好的形状因子,阻带内出现衰减极点.对于一些对相位响应敏感的信号,比如声音信号,则需要具有线性相位响应特性的微波光子滤波器,下边就FBG个数分别为奇数和偶数时进行仿真分析,FBG反射率范围都为0.001～1.
(a) 实线:N=6 虚线:N=8 (b)实线:N=5 虚线:N=7点线:N=10 点线:N=9
当N为偶数个且对称时的幅度响应如图4a,由仿真结果可知当N=6～8时,滤波器的通带阻带响应都能满足要求,而且通带响应很平坦,在阻带内出现衰减极点,这是非常好的滤波器性能.由于通带小于0.15,这里的Q参数较高.当N为奇数个且对称时的幅度响应如图4b,当N=5,9时,滤波器的3 dB带宽大于0.15,较宽,所以Q参数较小,而且当衰减降低到-20 dB时,对应的归一化频率大于0.35,可以通过改变阻带积分范围即fstop×T来调整衰减的阻带.
可见当滤波器的抽头系数满足前后对称特性时,得到的滤波器的响应是好的,而且,由于只需要计算一半数目的抽头系数,大大提高了运算速度,节省了时间.
其实,以上各例中的所谓不满足通带阻带要求的解决方法是很容易的,因为在半个FSR内,滤波器的通带阻带都是可以达到-20 dB下,只是,通带和阻带的宽度需要调节,实际上就是要调节积分区间,以得到优化的设计参数来实现要求的滤波器响应.
2.4 滤波器抽头系数的优化结果
由于抽头系数具有对称特性的滤波器具有线性相位响应,负抽头系数滤波器具有更好的通带、阻带响应,而且现在已经有负抽头系数PMF的结构出现,所以对这些条件下的抽头系数进行优化.这里可以调节的参量通带积分区间fposs×T,阻带积分区间fstop×T,搜索空间ar的范围以及衰减水平.以下是改变3.2节中参量后的优化结果.
(1)当N=5,7,9且满足对称性时的优化结果
积分区间选定为要求里的fpass×T=0～0.15,和fstop×T=0.34～0.5,仿真结果如下:
N=5,f3dB=0.142 0,f20dB=0.310 0,shapeundefined;
N=7,f3dB=0.149 0,f20dB=0.334 0,shapeundefined;
N=9,f3dB=0.141 0,f20dB=0.311 0,shapeundefined;
如图5当N=5,7,9时,滤波器的3 dB带宽小于0.15,较小,而且当衰减降低到-20 dB时,对应的归一化频率小于0.35,满足要求,可见通过改变阻带积分范围即fstop×T可以调整衰减的阻带.
实线:N=5 虚线:N=7 点线:N=9
(2)这里尝试N=11时且满足对称性时的优化结果
积分区间选定为要求里的fpass×T=0～0.17,和fstop×T=0.35～0.5,阻带衰减-20 dB.终止次数为370 0,如图6,仿真结果如下:
N=11,f3dB=0.178 0,f20dB=0.348 0,shapeundefined
可以看出,当N取值大时,其形状因子更接近于1,性能变好,如图6,但是需要优化积分区间.
3 结 论
介绍了一种经典的基于FBG的微波光子滤波器的结构,在此理论基础上,采用DIRECT算法来设计微波光子滤波器的抽头系数,采用MATLAB仿真工具箱来画图,分析了FBG反射系数搜索范围、抽头系数为正且具有对称性时对滤波特性的影响,并进行了优化设计,结果表明,该算法在设计滤波器的应用中是非常有效的,可以得到需要的通带、阻带响应特性,同时过渡带也在进一步的优化过程中变得陡峭,形状因子更接近于1.
值得一提的是,由于DIRECT是寻找目标函数即F(a)的最小值,也即设计的滤波器的幅度响应曲线和理想的要求设计的理想滤波器的幅度响应曲线越一致越好,所以很难去设计得到衰减极点,而为了得到更好的滤波器特性,期望在衰减带具有衰减极点,因此有必要进一步改进目标积分函数的表达式.
摘要：将DIRECT全局优化算法应用于微波光子滤波器的设计中,用C语言实现该算法来得到抽头系数,利用MATLAB对滤波器幅度响应进行仿真,分析了FBG反射系数搜索范围、抽头系数为正且具有对称性时对滤波特性的影响,并进行了优化设计,仿真结果表明了这种算法的可行性和有效性.
关键词：DIRECT算法,微波光子滤波器(PMF),光纤布拉格光栅(FBG)
参考文献
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延迟线法 篇4
ADDLLs在时钟网络中广泛应用于去缓冲偏差、时钟建立[1]、时钟恢复电路等。对于ADDLL, 锁定时间是一个非常重要的目标。现实中经常使用各种控制算法来改善锁定时间, 例如由寄存器控制的逐次逼近法 (SAR) 和参数可变的SAR法[2]。通常SAR DLLs的锁定时间为DR×N+1, 其中DR是SAR时钟的分频比, N是SAR控制码的位数。文献[3]中介绍了一种减小锁定时间的VSAR方法, 其中DR=2。本文提出一种RES结构的延迟链, DR=1, 采用这种延迟链, DLLs的锁定时间将进一步减小, 并且不产生谐波信号。
1常见的延迟链
常见的DLL框图如图1所示。使用这种延迟链时, 两次相位比较 (PC) 之间的间隔时间要大于延迟链的最大延迟时间, 否则后续的PC结果很有可能出错。
以常见的SAR DLL为例, 其延迟线的控制码为8 b。DR与延迟时间、时钟周期之间的关系如下:
式中:TDL, mid表示延迟链上延迟时间的1/2;TCLK, min表示工作频率范围内最小的输入时钟周期。式 (1) 说明, 对于常见的ADDLL, DR通常受最小工作周期的限制, 其锁定时间如下:
常见的宽频带 (wide-range) DLL, 其DR值的增大会使锁定时间变长。此外, 在PC中, 输出时钟可能会出现多个上升沿, 因此, 常见的SAR DLL通常会有谐波锁定的问题。
如果在DLL电路中加入RES延迟链, DR值就固定为1。每次PC完成之后, 复位信号就将时钟信号清除, 所以PC就控制在每个时钟周期内。这样做最大的优点是可以提高锁定速度, 因DR为1, 带入式 (2) , 锁定时间就变为式 (3) :
另外, 在每个PC过程中, 输出时钟仅有一个上升沿, 因此, 改进的DLL本身不带谐波, 从而不需要文献[4]中所提到的额外的检测电路。
2工作原理
带RES延迟链的SAR DLL原理图如图2所示, RES延迟链仅有3个延迟单元。为保证in_clock信号同时到达所有延迟单元的输入端T1, 延迟链上应插入缓冲网络。复位信号由脉冲信号器产生, 并且也要同时到达所有延迟单元的输入端T1, 所以, 延迟链上应该再插入一个缓冲网络。信号Control[3:1]用来判断有效延迟单元, 例如:Control[3:1]=xx1 (如果没有特别说明, 小写字母“x”表示不确定状态) 时, 只有单元1有效, 并且延迟链上的延迟时间为tct1+tdu, 其中tct1是缓冲网络1的延迟时间, tdu是每个延迟单元的延迟时间;Control[3:1]=x10时, 单元1和单元2有效, 且延迟时间为tct1+2tdu;Control[3:1]=100时, 三个单元都有效, 且延迟时间为tct1+3tdu。因此, 图2中延迟链上的延时范围是tct1+tdu～tct1+3tdu。
延迟链的时序图如图3所示。复位信号reset在in_clock信号上升沿到来之后有效, 且脉冲宽度tp受脉冲发生器 (pulse producer) 控制。clock_A/B/C是A/B/C网络的时钟信号。灰色阴影部分表示被复位信号清空的时钟信号, 剩余的脉冲宽度也是tp。每个波形下面的数字表示脉冲发生的顺序。由第n个时钟脉冲产生的第n个复位脉冲, 将使第n-1个时钟脉冲无法通过相应的灰色区域。因此, 如果提前设定tp>tdu, 就不会有时钟脉冲通过下一个复位脉冲。
图3中:Control[3:1]=100时, out_clock不出现脉冲1, 同时相位比较给出滞后反馈; Control[3:1]=x10时, 时钟信号的第二个脉冲信号出现在out_clock, 但仍然滞后于in_clock; control[3:1]=xx1时, out_clock领先于in_clock。
从图3可以看出, RES延迟链保证PC在每个周期内执行, 但会改变out_clock的占空比。根据式 (3) , 整个工作过程一共N+1个周期, 当第n (1≤n≤N) 个周期结束, 第n个SAR控制码的位数设为逻辑1, 从第1到第n-1个周期的位数都被设定好。当N+1个周期结束后, 所有的SAR码的位数都已设定, 同时使复位信号无效以便out_clock的占空比恢复正常。
以SAR_code=7 b为例, 如图4所示, 大写字母X用来表示未被确定的位。如果DLL运行没有结束, 即使out_clock和in_clock有相同的相位, 因复位信号仍然有效 (如图4中的A所示) , 输出信号的占空比将不符合要求。当out_clock被锁定, 因复位信号无效, DLL输出信号的占空比将恢复到正常情况 (如图4中的B所示) 。
3电路结构描述
RES延迟链的电路如图5所示。延迟链上有2n个延迟单元, 因此延时范围是tct1+tdu ～tct1+2ntdu。每个延迟单元的真值表如表1所示, 当复位信号为逻辑1时, 延迟链的数据被清除 (如图5 (b) 所示) ;当复位信号是逻辑0时, 延迟链上的数据有效, 延迟时间受Cont-rol[2n -1:0]信号控制 (如图5 (c) 所示) 。当除Control[K]外所有控制信号的比特数都设为逻辑0时, 时钟信号将从单元K直接传送到延迟链的输出端, 延迟时间为tct1+ (K+1) tdu。
4仿真结果
本文中ADDLL 采用控制码为128 b的RES延迟链, 用180 nm CMOS逻辑工艺实现。仿真环境如表2所示, 采用Synopsys的HSIM仿真器进行仿真。SAR码的位数是7, 根据式 (3) , 锁定时间应该为8个周期。用HSIM仿真的结果如图6所示, 其中DLL可以在8个周期之内完成锁定操作, 工作频率范围在50～250 MHz, 并且工作频率为250 MHz时功耗为4.4 mW。
5结语
实验证明, 使用SAR结构RES延迟链可以减小ADDLL的锁定时间, 并且在较大的工作频率范围内没有出现谐波锁定的问题。根据180 nm工艺的仿真结果得出, DLL工作频率范围可达50～250 MHz。
摘要：为提高锁定速度, 一种带单步复位 (RES) 延迟链的全数位延迟锁相环 (ADDLL) 得以发展。随着新的可复位技术的发展, DLL快速锁定和无谐波的特点逐渐显现。主要在常见的DLL电路中加入可复位延迟链, 采用SI MC 180 nmCOMS工艺, 并采用Synopsys的HSI M仿真器对电路进行仿真。仿真结果显示, 改进的DLL工作频率范围可达50～250 MHz, 锁定时间明显减小, 且无谐波信号。
关键词：延迟锁相回路,延迟链,快速锁定,无谐波
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延迟线法 篇5
关键词：法定退休,正常退休年龄,退休收入核查,延迟退休补助,激励机制
一、引言
随着人口预期寿命延长和人口老龄化加剧, 延迟退休年龄改革在我国引起了政府和学者的广泛关注。学者对影响退休年龄的因素 (熊必俊, 1994[1];郑功成, 2003[2];邓大松等, 2008[3]) 、延迟退休年龄对养老保险制度隐性债务以及财务可持续的影响 (李珍, 1998[4];史柏年, 2001[5];林宝, 2003[6];柳清瑞等, 2004[7];邓大松等, 2001[8]) 、延迟退休年龄的策略 (林宝, 2001[9];雷晓康等, 2013[10]) 等进行了一系列研究。中共十八届三中全会审议通过了《中共中央关于全面深化改革若干重大问题的决定》, 提出研究制定渐进式延迟退休年龄政策。这标志着我国退休年龄改革问题再一次引起了政府的高度重视, 同时也标志着渐进式延迟退休年龄问题被正式提上日程。
随着人口老龄化的加剧, 美国现收现付养老保险制度难以应对人口老龄化冲击, 延迟退休年龄成为提高养老保险制度财务可持续的重要方式。美国退休年龄改革有以下鲜明特点:将退出劳动力市场年龄和领取养老金年龄分开, 并逐渐废除了法定退休年龄;逐步提高正常退休年龄 (Normal Retirement Age) , 并对延迟退休者实行经济激励。目前我国的退休制度, 尚未区分退出劳动力市场年龄和领取养老金年龄。将二者合一, 使得人口老龄化加剧、年轻人就业难与退休年龄问题相关的各问题盘根错节, 同时延迟退休年龄问题变得更为复杂。
本文不同于退休年龄问题的现有研究, 从延迟退休激励机制视角, 结合美国退休年龄改革实践, 重点分析美国延迟退休改革的特点以及激励机制, 进而提出提高我国退休制度改革成效的启示。由于法定退休制度和领取养老金年龄制度是美国退休制度中的两项重要内容, 本文首先对美国法定退休年龄改革历程进行回顾, 对废除法定退休年龄对老年劳动力就业的影响进行剖析;进而对美国法定退休年龄和领取养老金年龄进行区分, 对其延迟养老金领取年龄中的激励机制进行分析, 进一步得出我国延迟退休年龄改革的相关启示。
二、美国法定退休年龄改革历程及影响
法定退休制度和养老金领取年龄规定是美国退休制度改革中的两个重要内容。本部分首先分析美国法定退休制度改革历程及其影响。
(一) 法定退休制度
美国法定退休制度是伴随着工业化的发展, 从雇主需求的角度出发, 于20世纪初建立起来的使老年劳动力退出劳动力市场, 年轻劳动力实现就业的机制。法定退休制度是美国劳动力市场不断完善的产物。Edward P.Lazear (1979) [11]认为法定退休制度是雇主和雇员之间建立的, 能带来帕累托效应的生命周期内的契约, 退休制度是隐性就业合同中不可缺少的一部分。法定退休制度的规定, 使得年轻劳动力的工资低于其边际劳动力产出, 老年劳动力的工资高于其边际劳动力产出, 同时在老年劳动力达到法定退休年龄时, 退出劳动力市场。法定退休制度使得雇主和雇员在工资给付方式上达成一致, 同时保障雇主和雇员的利益。退休制度是为了规范劳动力市场, 由经济因素决定, 同时受到其他因素影响而建立起来的一项制度。
美国法定退休制度早于社会保障制度而建立。因此, 社会保障制度建立之前的法定退休制度与养老金待遇没有直接关联, 此时退休是指老年劳动力完全退出劳动力市场的行为。法定退休年龄 (Mandatory Retirement Age) 是指雇员退出劳动力市场的年龄上限规定。当雇员达到法定退休年龄时, 雇主可以因为年龄原因解雇雇员。
法定退休制度于20世纪初开始在美国产生发展, 在20世纪60年代和70年代期间, 大概有50%和40%的男性劳动力面临着法定退休年龄[12]。随着劳动力市场的发展以及劳动立法的完善, 美国法定退休制度不断修订。1967年美国颁布了就业法案反年龄歧视规定 (Age Discrimination in Employment Act, ADEA) , 规定雇主不得对40岁至65岁的劳动力进行年龄歧视。1978年对ADEA进行了修订, 将法定退休年龄提高到70岁。1986年, 美国国会对ADEA进一步修订, 除了部分特殊行业外, 取消强制劳动力退出劳动力市场的年龄规定, 即废除法定退休制度。1978年和1986年对法定退休年龄的修订, 反映了美国劳动力市场的进一步规范, 同时是就业市场反年龄歧视, 保障劳动者权益的体现。
(二) 法定退休年龄改革评价
1986年对就业法案的修订, 标志着法定退休年龄的规定在美国绝大部分行业退出历史舞台。法定退休年龄的废除, 表明雇主不能单以年龄因素, 强制就业者退出劳动力市场。该项改革, 旨在保障老年劳动力平等就业权, 同时提高老年劳动力的市场参与率。但是学者发现, 美国老年劳动力市场参与率却逐年下降。如表1所示, 1940—1990年, 55岁和60岁男性就业率略有所下降;65岁男性就业率由78.2%下降至31.9%;70岁男性劳动力市场参与率由43.4%下降至17.1%。
20世纪70年代至90年代, 学者对美国1978年将法定退休年龄提高至70岁以及1986年废除法定退休年龄的改革对老年劳动力供给以及退休行为的影响进行研究, 对此学者并未达成一致意见。Reno (1971) [13]、Schulz (1974) [14]和Halpern (1978) [15]等研究表明, 如果没有法定退休规定, 老年劳动力的市场参与率会提高10%~15%。Burkhauser等 (1983) [16]试图将法定退休年龄和养老金以及企业年金对个体退休决策的影响分解。其研究认为法定退休年龄只是劳动者个体作出退休决策时考虑的众多因素之一, 法定退休年龄对退休决策有一定的影响, 但是养老金以及企业年金等经济因素对个体的退休决策影响更大。
资料来源:Matilda White Riley, Robert L.Kahn, Anne Foner.Age and structural lag:society's failure to provide meaningful opportunities in work, family and leisure.John Wiley&Sons, Inc.1994:P242。
三、美国延迟正常退休年龄改革及老年劳动力就业激励机制设计
美国在进行法定退休年龄改革的同时, 逐渐提高正常退休年龄, 以期达到提高老年劳动力市场参与率的目标。1983年社会保障修订法案对退休年龄进行了改革:自2000年开始逐渐提高正常退休年龄, 同时调整收入核查制度, 并为达到正常退休年龄仍然推迟退休者提供延迟退休补助 (Delayed Retirement Credit) 。
(一) 美国领取养老金年龄规定
1935年美国社会保障制度建立时规定, 领取养老金年龄为65岁。1956年社会保障修订法案将女性最早领取养老金的年龄调整为62岁, 1961年改革法案将男性最早领取养老金年龄也调整为62岁。此时美国社会保障制度中引入了两个退休年龄概念:最早退休年龄 (Early Retirement Age) 和正常退休年龄 (Normal Retirement Age) 。最早退休年龄是指就业者可以开始领取部分养老金的年龄。正常退休年龄是指退休者领取全额养老金的年龄。自1961年起, 正常退休年龄为65岁。此外, 就业者达到65岁后可以推迟领取养老金, 直至70岁, 即开始领取养老金的最晚年龄为70岁。
美国提高正常退休年龄的具体改革方式为:1937年及之前出生的人正常退休年龄为65岁;1938年至1943年出生的人, 每晚一年出生, 退休年龄提高2个月, 直至66岁;1943年至1954年出生的人正常退休年龄维持在66岁不变;1955年至1960年出生的人, 正常退休年龄以66岁以基准, 每晚一年出生, 退休年龄提高2个月, 直至67岁;1960年及以后出生的人, 正常退休年龄为67岁。表2列出了各个年份出生的人对应的正常退休年龄。
资料来源:United States Social Security Administration (http://www.socialsecurity.gov/retire2/agereduction.htm) 。
自1961年起, 劳动者可以在62岁时开始领取部分养老金。表2列出了各个年份出生的人在62岁时领取养老金时的养老金水平。假定达到正常退休年龄时领取的养老金为1 000美元, 则出生越晚, 选择在62岁退休时领取的养老金越低。具体来看, 1937年及之前出生的人, 正常退休年龄为65岁, 其在62岁时开始领取的养老金水平为800美元每月, 其养老金下降20%;1960年及以后出生的人正常退休年龄为67岁, 其在62岁时开始领取的养老金水平为700美元每月, 养老金下降30%。
(二) 美国退休收入核查和延迟退休补助改革
为了提高老年劳动力市场参与率, 美国在延迟正常退休年龄时, 对退休收入核查制度和延迟退休补助制度进行调整, 以增强对老年劳动力的就业激励。
1. 调整退休收入核查制度。
美国社会保障制度建立初期即确立了劳动者必须退出劳动力市场才能获得养老金的原则, 由此建立了退休收入核查制度。退休收入核查 (Social Security Retirement Earnings Test) 是指对已经达到最早退休年龄开始领取养老金者, 如果其工作收入超过收入核查上限 (Retirement Earnings Test Exempt Amount) , 社会保障部门则根据其工作收入水平扣除部分养老金。退休收入核查制度与19世纪30年代经济危机时期, 美国政府鼓励老年劳动力退出劳动力市场, 促进年轻人就业的理念相适应。但是退休收入核查制度鼓励老年劳动力尽早退出劳动力市场的效应与人口老龄化背景下, 鼓励老年劳动力延迟退休的改革相矛盾。为此, 美国在废除法定退休年龄, 延长正常退休年龄的同时, 对退休收入核查制度进行不断修订。
退休收入核查制度建立初期, 对超过工作收入核查上限部分, 实行工作收入每超过1美元, 退休收入减少1美元。1972年修订法案对此作了修改, 实行工作收入每超过收入核查上限2美元, 减少退休收入1美元。同时自1975年起, 按照平均收入增长情况对退休收入核查上限进行自动调整。现行退休收入核查制度的具体规定为:社会保障部门规定每年退休收入核查的低限额和高限额, 其中低限额适用于62岁至达到正常退休年龄前一年各月份养老金扣除, 而高限额则适用于正常退休年龄当年各月份养老金扣除。具体扣除方法是, 对于工作收入超过退休收入核查低限额部分, 工作收入每超过2美元, 减少退休收入1美元;对于工作收入超过退休收入核查高限额部分, 工作收入每超过3美元, 减少退休收入1美元。2013年的退休收入核查低限额为15120美元, 高限额为40 080美元。[17]
退休收入核查制度的变化反映了美国对社会保障制度的调整。1935年社会保障制度正式建立时, 养老金收入是对老年劳动力退出劳动力市场损失的工作收入的替代, 由此退出劳动力市场是老年劳动力领取养老金的前提。在人口老龄化的背景下, 为了鼓励老年劳动力延长劳动力供给时间, 美国不断提高退休收入核查上限, 降低养老金扣除比例。这些改革起到了鼓励老年劳动力延迟退休的作用。
2. 提供延迟退休补助。
美国1972年开始对达到正常退休年龄后仍推迟退休者提供延迟退休补助 (Delayed Retirement Credit) 。延迟退休补助制度最早规定每推迟一年退休, 增加其养老金1%。美国1977年将延迟退休补助标准提高到3%, 1983年至2009年期间逐渐提高延迟退休补助到8%。现在实施的延迟退休补助根据退休者出生年份的不同计发不同的延迟退休补助标准, 具体如表3所示。其中, 延迟退休补助月增长率是指在达到正常退休年龄后, 每延迟退休一个月, 养老金增长比例。如1933—1934年出生的人, 其正常退休年龄为65岁, 如果其推迟一个月退休, 则养老金月增长率为0.46%, 此时月养老金水平为正常退休时养老金水平的100.46%。
资料来源:United States Social Security Administration.Retire-ment Planner:Delayed Retirement Credits (http://www.ssa.gov/retire2/delayret.htm) 。
(三) 退休收入核查和延迟退休补助对老年劳动力退休决策的影响
退休收入核查调整和延迟退休补助都是增强延迟退休激励的重要制度设计, 其对老年劳动力的退休和就业决策影响由图1所示。图1中横轴表示闲暇时间, 纵轴表示工作时间, PQ表示劳动力未达到最早退休年龄时的预算约束线。当就业者达到最早退休年龄 (62岁) 时, 其可以开始领取80%的养老金 (1) , 并继续工作。当其工作收入低于退休收入核查上限时, 其养老金收入不减少。由此MA段表示62岁开始领取养老金同时工作收入低于退休收入核查上限的就业者的预算约束线。由此, 在现行制度下, 对于工作收入不超过退休收入核查上限的就业者, 选择在62岁时开始领取养老金, 并继续原来的工作, 是其最优选择。
AB、AC、AD分别表示开始领取养老金, 且工作收入超过退休收入核查上限时, 实行不同的养老金扣除比例的预算约束线。AB表示超过退休收入核查上限部分的工作收入每增长1美元, 退休金收入降低1美元, 这与美国1972年社会保障法案修订前的退休收入核查规定一致。此时减少的养老金收入类似于对就业者征收100%的税收, 增加的工作收入和养老金之间存在着完全的替代关系。AC表示超过退休收入核查上限的工作收入每增加2美元, 退休金收入减少1美元, 此时退休收入核查制度带来的工作收入税率为50%。AD表示超过退休收入核查上限部分的工作收入每增加3美元, 退休金减少1美元。在AB段, 就业者会选择A点, 达到收入水平最高, 闲暇时间最长。此时的退休收入核查制度减少了劳动力供给, 就业者会选择退出劳动力市场, 并领取养老金。在AC和AD两种情况下, 由于就业工资收入高于退休收入核查上限, 工作收入使得退休金减少50%或者33%。由此可见美国退休收入核查制度的改革, 实现了从AB到AC到AD的转变, 这与增强老年劳动力就业积极性相关。但是目前实施的退休收入核查制度仍然使得老年劳动力供给降低。
Burkhauser (1980) [18]指出, 由于美国不断调整延迟退休的养老金增长比例, 使得延迟退休成为一个精算平衡的选择, 即延迟退休少领的养老金通过未来养老金水平的提高而得到弥补, 退休时间的选择对退休者的整体养老金水平没有影响。在图1中, 当领取养老金同时工作的预算约束线为MN时, 表明延迟退休并不影响养老金水平。此时退休时点的选择和养老金水平没有关系, 同时退休收入核查制度也不再发挥作用。在这种情况下, 鼓励老年劳动力延迟退休的政策才能发挥实效。
四、美国退休制度改革对中国延迟退休年龄改革的启示
退休制度的发展与城市化和工业化的发展密切相关, 退休年龄最早是老年劳动力退出劳动力市场的界限。随着社会保障制度的建立, 领取养老金时间成为社会养老保险制度设计中不可或缺的一部分。由于人口老龄化等影响, 退休年龄改革成为美国养老保险制度改革中的重要内容。美国退休制度改革为中国延迟退休年龄改革提供了以下有益借鉴。
(一) 明确区分法定退休年龄和领取养老金年龄
美国法定退休年龄改革历程表明, 随着工业化的发展, 劳动力就业形式出现多样化。法定退休年龄的规定已经不适应劳动力市场的发展。随着市场经济发展水平的提高, 反就业歧视成为美国劳动力市场的重要规则之一。在此背景下, 法定退休年龄逐渐被废除。
随着市场经济的发展, 我国劳动力就业形式必然呈现多样化。法定退休年龄所代表的劳动力必须退出劳动力市场的年龄规定已经不合时宜, 退休返聘、再就业等方式也表明法定退休年龄并不能得到有效实施。因此, 在探讨延迟退休年龄问题时, 明确区分法定退休年龄和领取养老金年龄, 是探讨渐进式延迟退休方案的前提。
(二) 研究法定退休年龄改革对老年劳动力退休决策的影响
在区分法定退休年龄和养老金领取年龄之后, 以渐进式延迟退休改革研究为契机, 探讨我国法定退休制度改革。美国的发展实践表明, 在人口老龄化背景下, 提高老年劳动力的市场参与率是经济发展所需。随着劳动力市场的发展和完善, 法定退休规定已经不合时宜。法定退休是老年劳动力退休决策参考的重要因素之一, 但是养老保障制度设计、劳动力的健康状况、劳动力市场状况等因素也直接关系到老年劳动力的退休决策。随着我国人口老龄化加剧和劳动力市场的发展, 法定退休制度如何改革值得研究。延迟法定退休年龄, 抑或是废除法定退休年龄的改革选择, 需要结合中国劳动力市场的特点以及法定退休制度对劳动力市场的影响, 进行深入分析。
(三) 在研究渐进式延迟退休方案时, 设计延迟退休激励机制
美国法定退休年龄改革和延迟正常退休年龄实践经验已经表明, 社会养老保险制度中存在的退休激励因素直接影响到老年劳动力的退休决策。因此, 美国在延迟正常退休年龄时, 对社会养老保险制度中存在的就业负激励因素进行改革, 通过降低退休收入核查制度的影响, 同时提供延迟退休补助等方式, 使得延迟领取养老金是一个精算平衡的选择, 由此美国老年劳动力市场参与率逐渐提高。
我国社会养老保险制度设计对老年劳动力退休决策的影响, 是研究延迟退休改革中的重要问题。汪泽英等 (2004) [19]对中国社会养老保险收益激励与退休年龄之间的关系进行研究, 计算了延迟退休带来的财富增量, 其研究结果表明目前中国的社会养老保险制度激励职工按照法定年龄退休, 而不是推迟退休年龄。我国在探讨渐进式延迟退休方案的同时, 如何在社会养老保险制度设计中增加延迟退休的激励机制, 关系到延迟退休改革能否发挥实效。
(四) 完善退休年龄改革的配套措施