本發明涉及行波管設計與優化領域，具體涉及一種行波管整管性能的快速預測方法。

背景技術：

1、行波管因其工作頻帶寬、輸出功率大以及效率高等特點在通信系統等領域得到廣泛應用。目前行波管的設計工作主要是借助hfss、cst、mtss等電磁仿真軟件完成，但這些軟件的仿真計算都是針對行波管各個部件進行單獨建模與仿真計算，間接反映整管性能，缺乏傳遞行波管部件全部數據的行波管數據鏈，進而導致無法直接實現對整管性能的快速預測。

2、當對行波管進行整管性能預測時，設計人員需要回退到手動調整行波管各個部件的結構參數的過程，等部件設計完成后再對整管進行設計和調參優化，這種手動回退調整參數的方式會顯著地增加行波管整管設計周期、消耗更多的計算資源。且這種手動回退調整參數的方式無法將不同行波管部件的數據進行打通、難以同時兼顧行波管部件的所有關鍵參數。

技術實現思路

1、針對上述存在的問題或不足，為實現行波管整管的快速性能預測，本發明提供了一種行波管整管性能的快速預測方法。該方法通過建立傳遞行波管全參數的數據鏈，基于全參數數據鏈使用代理模型完成行波管各部件性能預測及整管性能預測。

2、一種行波管整管性能的快速預測方法，具體步驟如下：

3、step1.設計指標確定設計參數；

4、根據行波管的設計指標要求，首先通過行波管正向設計工具確定電子槍、高頻結構、磁系統、輸能窗、收集極行波管部件的設計參數；

5、step2.根據設計參數建立行波管部件預測模型；

6、根據step1中確定的行波管部件設計參數，使用預測工具分別建立行波管各個部件的預測模型；根據行波管的組織結構劃分，行波管各部件預測模型包括電子槍預測模型、高頻結構預測模型、輸能窗預測模型、磁系統預測模型和收集極預測模型共五個預測模型。

7、具體地，以x表示設計參數，以y表示性能參數；并以i表示輸入，o表示輸出，則電子槍預測模型的數據鏈格式為[x@guni,y@guno]。高頻結構預測模型的數據鏈格式為[x@hfcsi,y@hfcso]；輸能窗預測模型的數據鏈格式為[x@wsi,y@wso]；磁系統預測模型的數據鏈格式為[x@mfsi,y@mfso]；收集極預測模型的數據鏈格式為[x@mdci,y@mdco]。

8、具體地，所述預測工具包括神經網絡、kriging代理模型和自編碼器。

9、step3.建立基于全參數數據鏈的行波管整管預測模型twtatpm；

10、根據行波管中電子發射、成形、聚焦、傳輸、能量交換直到被收集完整過程，以行波管的注波互作用為核心，通過行波管整管中數據流動的方式將行波管各個部件的預測模型進行連接，建立基于行波管全參數數據鏈的行波管整管預測模型twtatpm。

11、step4.預測行波管整管性能；

12、往step3構建的行波管整管預測模型twtatpm中輸入數據，使用該行波管整管預測模型twtatpm進行預測行波管整管性能。

13、進一步的，所述step3中還包括，注波互作用的預測模型的數據格式為[x@bwii,y@bwio]，所建立的整管預測模型twtatpm的數據格式為[x@twtatpmi,y@twtatpmo]。

14、進一步的，所述step4中可預測的行波管整管性能包括整管輸出功率、整管效率、增益、頻率和帶寬。

15、綜上所述，本發明先根據設計參數建立行波管各部件預測模型；然后以行波管的注波互作用為核心，將行波管各部件預測模型的相關性能參數傳遞給注波互作用求解器，通過注波互作用求解器計算完成行波管輸出功率、電子效率、增益等性能指標計算，通過收集極預測模型計算得到行波管整管效率性能指標，以數據流的方式建立行波管整管預測模型；最終通過建立行波管全參數數據鏈，基于行波管全參數數據鏈使用代理模型完成行波管各部件性能預測及整管性能預測。本發明讓行波管的設計工作具有更高的靈活性，進一步迭代更新行波管的設計和研制技術。

技術特征：

1.一種行波管整管性能的快速預測方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.如權利要求1所述行波管整管性能的快速預測方法，其特征在于：

3.如權利要求1所述行波管整管性能的快速預測方法，其特征在于：所述step2中的預測工具包括神經網絡、kriging代理模型和自編碼器。

4.如權利要求1所述行波管整管性能的快速預測方法，其特征在于：所述step3中還包括，注波互作用的預測模型的數據格式為[x@bwii,y@bwio]，所建立的整管預測模型twtatpm的數據格式為[x@twtatpmi,y@twtatpmo]。

5.如權利要求1所述行波管整管性能的快速預測方法，其特征在于：所述step4中可預測的行波管整管性能包括整管輸出功率、整管效率、增益、頻率和帶寬。

技術總結
本發明涉及行波管設計與優化領域，具體涉及一種可預測行波管整管性能的方法。本發明首先根據設計參數建立行波管各部件預測模型；然后以行波管的注波互作用為核心，將行波管各部件預測模型的相關性能參數傳遞給注波互作用求解器，通過注波互作用求解器計算完成行波管輸出功率、電子效率、增益等性能指標計算，通過收集極預測模型計算得到行波管整管效率性能指標，以數據流的方式建立行波管整管預測模型。本發明可建立傳遞行波管全參數的數據鏈，基于全參數數據鏈使用代理模型完成行波管各部件性能預測及整管性能預測。本發明讓行波管的設計工作具有更高的靈活性，進一步迭代更新行波管的設計和研制技術。

技術研發人員：譚政,胡玉祿,高鸞鳳,尹俊輝,朱世龍,袁海鷹,何永平,宿紅輝,周佳祥,李斌
受保護的技術使用者：電子科技大學
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28