一种应用于毫米波扩展互作用振荡器的快速优化设计方法技术

本发明专利技术公开了一种应用于毫米波扩展互作用振荡器的快速优化设计方法，涉及微波、毫米波和太赫兹电真空器件技术领域。该方法采用仿真‑数值‑仿真反复的迭代优化，把非线性数值计算配合到多参数优化中，更加快捷的达到最高互作用效率的优化目标；根据理论分析与优化计算结果，用统一表达形式描述最佳互作用高频结构的每一个间隙电场幅度分布之间的关系；然后根据所提出的电场表达形式，使高纬维度的优化大幅降维，减小优化参量的变化范围，最终大幅度减小优化时间和提升优化结果；此外，相比于以时间步长计算的非线性数值计算程序，采用了空间步长的注波互作用非线性自洽求解和模拟退火算法优化方法计算，使数值计算过程更快速，结果更稳定。

A fast optimal design method for millimeter wave extended interaction oscillator

【技术实现步骤摘要】
一种应用于毫米波扩展互作用振荡器的快速优化设计方法
本专利技术涉及微波、毫米波和太赫兹电真空器件
，具体地说是一种应用于毫米波扩展互作用振荡器的快速高效优化设计方法，该方法可以应用于微波、毫米波以及太赫兹扩展互作用振荡器的数值计算和优化。
技术介绍
在国防军事领域，对机载、星载等装备的大功率、高频率、小型化等特性要求越来越高，毫米波真空电子器件在这些方面有着无可替代的地位。扩展互作用振荡器具有大功率、小型化、高效率等特性，使之在机载电子对抗和小型化微波主动拒止武器等领域有着突出优势。随着军事领域对器件的功率、效率要求越来越高，扩展互作用振荡器的效率、功率也应该有相应地提高。高频结构的注-波互作用换能过程是决定着扩展互作用振荡器的功率和效率的主要物理过程，因此对扩展互作用振荡器高效注-波互作用技术的研究有着重要的意义。高频结构是扩展互作用器件设计的核心部分，大功率和高效率的慢波谐振腔一直是设计的难点和重点，而且高频结构的粒子模拟验证耗时过长，在高频结构设计过程中，如何快速完成粒子模拟也是一个重点及难点。对扩展互作用振荡器模型本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于毫米波扩展互作用振荡器的快速优化设计方法，包括以下步骤：/nS1.将毫米波扩展互作用振荡器高频结构的每一个间隙的电场幅值分布关系用公式(2)表示：/n

【技术特征摘要】
1.一种应用于毫米波扩展互作用振荡器的快速优化设计方法，包括以下步骤：
S1.将毫米波扩展互作用振荡器高频结构的每一个间隙的电场幅值分布关系用公式(2)表示：



Ai(x)表示每一个间隙幅值间的关系，通过间隙的纵向位置能够计算出式(1)中第i个间隙的电场幅值Ai，x表示横坐标；拟合纵向电场幅值采用了8个正弦分布组合而成，其中j为当前子式数，aj为组合分布的正弦分量幅值，bj为表征电场变化快慢的参数，cj为各个组合正弦分布的纵向位置；
根据公式(2)确定初始纵向电场分布形式，得到初始纵向电场分布函数表达式(1)：



其中，z为高频结构中的纵向位置，N为要优化的扩展互作用振荡器的间隙数目，i为当前间隙数，Ai为第i个间隙的电场幅值，zi为第i个间隙的中心位置，ki为第i个间隙对应的高斯函数的形成系数；
根据初始纵向电场分布函数表达式(1)和电子与高频场的同步条件得到扩展互作用振荡器高频结构模型的初始参数，并在三维电磁模拟仿真软件中设计扩展互作用振荡器高频结构的初始模型model1，得到其电场分布离散点数据，用Matlab拟合出这条曲线，然后把曲线整理应用到初始纵向电场分布函数表达式形式(1)中，得到新的初始纵向电场分布函数表达式(1)；

【专利技术属性】
技术研发人员：王建勋，高家昊，罗勇，王丽，蒋伟，刘国，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51