[发明专利]一种确定微波部件多载波微放电最坏状态的方法

摘要

一种确定微波部件多载波微放电最坏状态的方法，首先通过在待分析微波部件容易放电的敏感部位放置电子，将电子等效为等离子体，通过等离子体频率确定其等效介电常数，通过电磁仿真或者解析计算获得端口反射系数可检测变化量对应的电子密度；其次采用全局优化算法，以初始相位组合的向量为优化变量，获得不同相位组合多载波信号时电子数目随时间的变化曲线，采用相邻两个包络周期电子数目的相对值和单个包络周期内微放电电子密度为判据，获得每种相位的微放电阈值，通过全局优化算法的种群调整获得能够以最小单路功率激励微放电的相位组合，即多载波微放电最坏状态。

主权项

1.一种确定微波部件多载波微放电最坏状态的方法，其中，最坏状态为能够以最小单路功率激励微放电的初始相位分布；其特征在于步骤如下：(1)令多载波合成信号为其中fi为载波频率，为载波相位，Vi为载波幅值，n为载波路数；t为仿真时间，0≤t≤Ts；Ts＝M*T为预设的仿真时长，T是合成信号的包络周期，为相邻载波频率间隔最小值的倒数，M为调整系数；同时确定部件表面的二次电子发射特性；(2)对待分析的微波部件，记最容易发生微放电的敏感部位体积为Volum立方毫米，敏感部位在电磁波传播方向长度为LL毫米，在敏感部位放置均匀分布的电子，电子数目的总数为Num，电子密度记为Ns＝Num/Volum，等效介电常数为εeff(ω)，ω为角频率，确定随电子数目变化而变化的部件入射端口反射系数R(ω)，记入射端口反射系数变化ΔR(ω)dB时对应的电子密度为Ns0；(3)采用全局优化算法，以相位构成的向量为优化变量，其中相位满足：获取多载波微放电最坏状态，具体如下：(3.1)初始化全局最大可能阈值Vth，初始化最坏状态相位根据优化算法随机初始化种群N为整数，对种群中每一个向量ii执行(3.2)到(3.6)，获得其对应的放电阈值{Vph}N，ii＝1…N，所有向量执行完毕后转入步骤(3.7)；(3.2)初始化幅度Vph；(3.3)给每路的幅度赋值V1＝V2＝…＝Vn＝Vph，确定多载波合成信号；(3.4)根据步骤(1)确定的微波部件表面二次电子发射特性，计算获得多载波信号V(t)激励时，Ts时间内电子数目曲线P(t)；(3.5)获得每个包络周期T内的电子数目最大值Pmax(jj)和最小值Pmin(jj)，即Pmax(jj)＝max{P(t)}|(jj-1)*T<t<jj*T，Pmin(jj)＝min{P(t)}|(jj-1)*T<t<jj*T，jj＝1…M；(3.6)判断是否放电：如果Pmax(3)>Pmax(2)或者Pmax(3)>Ns0*Volum，则该相位组合的微放电阈值为Vph，{Vph}ii＝Vph；否则令Vph＝Vph+Vh，Vh为迭代幅度步长，执行第(3.3)步；(3.7)如果min{Vph}N<Vth,则Vth＝min{Vph}N,k满足{Vph}k＝min{Vph}N，转步骤(3.8)，否则直接转步骤(3.8)(3.8)由全局优化算法判断Vth是否为全局最小值，如果是，优化结束，执行第(4)步；如果否，根据优化算法调整种群对种群中每一个向量ii执行(3.2)到(3.6)，所有向量执行完毕后转入步骤(3.7)；(4)输出为最坏状态；所述步骤(2)中等效介电常数εeff(ω)为 ϵ e f f ( ω ) = ϵ 0 ( 1 - ω p 2 ω 2 + 1 / τ 2 + i ω p 2