中国空间科学技术

›› 2017, Vol. 37 ›› Issue (2): 66-72.doi: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2017.0033

• 微放电部件级研究 • 上一篇    下一篇

基于修正差分进化算法确定周期内多载波微放电等效功率

 王新波1,2, 张小宁1, 李永东1, 刘纯亮1, 王瑞1,2, 魏焕2, 冉立新3,*   

  1. 1西安交通大学电子物理与器件教育部重点实验室，西安710049
    2中国空间技术研究院西安分院空间微波技术重点实验室，西安710100
    3浙江大学应用电磁波研究实验室，杭州310027
  • 收稿日期:2016-08-31 修回日期:2017-03-17 出版日期:2017-04-25 发布日期:2017-03-21
  • 作者简介:王新波（1984-01），男，高级工程师，博士研究生，xinbof@163.com，研究方向为空间大功率微波技术、空间微波特殊效应 *通讯作者：冉立新，男，教授，ranlx@zju.edu.cn，研究方向电磁波理论及其应用、射频/微波电路与系统、射频与微波成像
  • 基金资助:

    国家自然科学基金（U1537211,11675278,51675421）；空间微波技术重点实验室基金重点项目（9140C530101150C53011）

Equivalentpowerdeterminationforsingleeventmulticarriermultipactorbasedona modifieddifferentialevolutionalgorithm

 WANG  Xin-Bo1,2, ZHANG  Xiao-Ning1, LI  Yong-Dong1, LIU  Chun-Liang1, WANG  Rui1,2, WEI  Huan2, RAN  Li-Xin3,*   

  1. 1 KeyLaboratoryforPhysicalElectronicsandDevicesoftheMinistryofEducation,Xi ′anJiaotongUniversity, Xi′an710049,China
     2NationalKeyLaboratoryofScienceandTechnologyonSpaceMicrowave,ChinaAcademyofSpaceTechnology (Xi′an),Xi′an 710100,China
    3LaboratoryofAppliedResearchonElectromagnetics(ARE),  ZhejiangUniversity,Hangzhou310027,China
  • Received:2016-08-31 Revised:2017-03-17 Published:2017-04-25 Online:2017-03-21

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摘要： 微放电是空间微波部件设计所必须考虑的失效效应之一，随着空间宽带多载波模式的广泛采用，多载波条件下微波部件微放电问题引起广泛关注。针对周期内多载波微放电等效功率计算所采用传统经验公式的不足，提出了一种基于修正差分进化算法的确定周期内多载波微放电等效功率的全局优化方法。该方法通过对多载波合成信号功率特性进行分析，推导获得了 20个电子渡越时间内信号能量的表达式，采用二次插值法进行局部搜索，采用修正差分进化算法进行全局优化，从而高效、准确获得全局最优解。以幅度相等、频率间隔相等的多载波信号为例，进行了等效功率的确定，与经验公式的预测结果相当，验证了所提出方法的有效性；同时，对幅度不同、频率间隔不等的多载波信号进行了处理，获得了能够指导微波部件微放电设计的最坏状态及其等效功率。所提出方法不仅适用于幅度不同、频率间隔不等的多载波信号情况，并且能够提供微放电最坏状态时的相位分布，为多载波微放电实验验证提供相位输入。所提出方法相比传统的基于经验公式的方法具有明显优势，为空间宽带多载波工作微波部件微放电设计提供有效依据，在卫星转发器多载波微放电分析及设计中具有价值。

关键词: 差分进化算法, 周期内多载波微放电, 等效功率, 微波部件

Abstract: Multipactorisoneofthemostimportantfailure   effectsforthespacebornemicrowavecomponents.Withtherapiddevelopmentofwidebandcommunication satellitesystems,themulticarriermultipactor(MM) ispaidmoreandmoreattentions.Whilethedesigncriterionwithmicrowavecomponentsforsingle carrierRFsignalisexplicit,itiscontroversialformulticarriermultipactor.Amethodtodetermine equivalentpowerforthesingleeventmulticarriermultipactorusingthemodifieddifferentialevol utionalgorithmwaspresentedtoovercomethedisadvantagesoftheconventionalempiricalformula.The powerpropertiesforthemulticarriersynthesissignalswereanalyzed,andtheenergyin20electrontransittimewasgloballyoptimized.Ineachoptimization,quadratic  interpolationwasusedtofind thelocaloptimum,thentheglobaloptimumwasobtainedbyusingthemodifiedDifferentialEvolutio nalgorithm.Itistheworstcaseforallkindsofconfigurationsandtheoptimalaveragepowercanbeusedfortheequivalentpowerinthewidebandcomponentdesign.Theproposedmethodisdemonst ratedwiththeuniformamplitudeandequallyspacedfrequencies.Theproposedapproachisalsoable toprovidereasonableequivalentpowerformulticarriersignalswithnonuniformamplitudesorthe unequallyspacedfrequencies.

Key words: differentialevolutionalgorithm；singleeventmulticarriermultipactor； equivalentpower；microwavecomponents  , equivalentpower；microwavecomponents