一种行波管注波互作用分布结构的优化方法
【专利摘要】该发明公开了一种行波管注波互作用分布结构的优化方法，目的是为了提高行波管注波互作用优化算法的优化效率。该发明将优化算法与注波互作用内在机理结合，涉及嵌套算法，利用注波互作用过程顺序计算特性以及相对相位角Φ是否满足或的条件提前结束计算。对于普通的高效率螺距分布结构，该发明相对于普通优化算法可以提高效率3-4倍。
【专利说明】一种行波管注波互作用分布结构的优化方法
【技术领域】
[0001]本发明属于行波管【技术领域】，具体涉及一种行波管注波互作用分布结构优化方法。
【背景技术】
[0002]行波管是使用最广泛的真空电子器件之一，广泛应用于卫星通讯、雷达、电子对抗等领域。目前，采用计算机辅助设计(Computer Aided Design, CAD)技术是节约成本,改进设计和提高行波管整体性能的主要手段之一。在行波管CAD技术中，对行波管内电子注与高频电磁场的相互作用(即注波互作用)进行分析具有重要意义。行波管中的注波互作用是一个信号从左往右能量放大的过程:信号在行波管高频结构内的左端激励高频电磁场，然后在一定长度的互作用区域内与被约束的电子注相互作用(注波互作用过程)，期间高频电磁场的能量被逐步放大，最终在右端通过输出窗输出高频电磁场的能量，得到放大的信号。并且通过设计合理的注波互作用分布结构，控制注波互作用过程，能够优化最终输出的功率、电子效率等行波管性能参数。
[0003]在行波管设计过程中目前主要采用半解析半数值的参数理论模型(参见“一种行波管注波互作用的模拟方法”专利CN201110236508.8，2011，胡玉禄，彭维峰，李斌等)进行注波互作用过程计算，单次计算时间大约几十秒钟乃至几分钟左右，但是复杂的行波管注波互作用分布结构设计(见 图1)往往需要采用优化算法大量繁琐的迭代进行优化计算，普通的优化算法视一次注波互作用过程计算为整体(见图2)，多达数百上千次的迭代次数乘以单次注波互作用计算时间，也将带来数十分钟至数小时的计算时间。然而，行波管的注波互作用计算本身具有顺序计算特性，互作用过程往往从左往右顺序计算(见图1)，右边的结构变化带来的性能改变将不影响左边的计算结果。同时可以利用注波互作用过程中相对相
位角Φ是否满足或
【权利要求】
1.一种行波管注波互作用分布结构高效率优化方法，其特征在于，涉及嵌套算法，包括以下步骤: A、计算注波互作用至第一个备份点，备份电子注所有粒子的运动状态以及高频电磁场状态数据； B、从备份点恢复电子注所有粒子的运动状态以及高频电磁场状态数据，并计算后续注波互作用； C、计算期间判断相对相位角Φ是否满足
2.如权利要求1所述的一种行波管注波互作用分布结构高效率优化方法，其特征在于，备份点可以设置两个或两个以上，其中第一个备份点之前的结构不需要优化。
3.如权利要求1所述的一种行波管注波互作用分布结构高效率优化方法，其特征在于，所述第二个备份点的位置为互作用长度的75%-80%处。
4.如权利要求1所述的一种行波管注波互作用分布结构高效率优化方法，其特征在于，在信号的输入端初始化粒子的运动状态以及高频电磁场的场幅值以及相位状态，利用粒子运动的微分方程以及高频电磁场微分方程，求解下一个位置的电子注运动状态以及高频电磁场状态，重复上述过程逐步计算求解，直至信号的输出端； 所述电子运动微分方程为:
【文档编号】G06F17/50GK103942389SQ201410158013
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年4月18日 优先权日:2014年4月18日
【发明者】胡玉禄, 李斌, 李建清, 杨中海 申请人:电子科技大学