本发明涉及波导领域，特别涉及一种基于波导的级联功率合成器及结构参数确定方法。
背景技术：
1、大功率固态器件的工作频率及所能达到的功率越来越高，但限于半导体的物理特性，单个固态器件的输出功率是有限的。采用功率合成技术将多路固态期间输出功率进行叠加，是获得更高输出功率的有效途径之一。功率合成器广泛应用于微波功率放大器、功放线性化、测试电路以及其他微波系统中。
2、现有技术中，基于wilkinson合成器的二进制合成网络具有幅相一致性好、各路之间良好隔离、小型化和易于制造的优点，但是由于存在合成路数的条件限制，给应用带来不便，特别是在既要满足功率要求，又需要保持高效率的应用场景下。
3、因此，需要提供一种基于波导的级联功率合成器及结构参数确定方法，用于实现多路功率合成，提高功率合成性能。
技术实现思路
1、本发明提供一种基于波导的级联功率合成器，包括多个输入端口、多个功率输入波导、级联功率合成网络、功率输出波导、输出端口及散热网络，其中，所述输入端口的数量为奇数，所述级联功率合成网络为对称结构，所述级联功率合成网络由至少一个功率分配组件及多个功率合成组件通过波导传输线级联而成，所述输入端口通过所述功率输入波导与所述功率分配组件或所述功率合成组件连接，所述散热网络由设置在不同位置的散热组件组成。
2、本发明提供一种结构参数确定方法，应用于上述的一种基于波导的级联功率合成器，包括；获取输入端功率参数和输出端功率参数；通过结构生成模型基于输入端功率参数、输出端功率参数和约束条件集，生成多种初始结构方案；建立结构筛选体系，基于所述结构筛选体系，从所述多种初始结构方案中确定多种候选结构方案；对于每种所述候选结构方案，通过散热生成模型生成所述候选结构方案对应的多种候选散热方案；从所述候选结构方案对应的多种候选散热方案中筛选所述候选结构方案对应的最优散热方案；基于每种所述候选结构方案对应的最优散热方案，从所述多种候选结构方案筛选最优结构方案。
3、进一步地，所述约束条件集至少包括功率分配比约束、功率合成比约束、功率分配组件的数量约束、功率合成组件的数量约束、等相位约束及结构对称约束；所述初始结构方案至少包括级联功率合成网络的网络结构、功率分配组件的数量、每个所述功率分配组件的功率分配比、功率合成组件的数量、每个所述功率合成组件的功率合成比及各个路径的传输线长度；所述结构筛选体系至少包括端口阻抗指标、相位平衡度指标、结构稳定度指标及功率合成成本指标。
4、进一步地，基于所述结构筛选体系，从所述多种初始结构方案中确定多种候选结构方案，包括：对于每个所述功率合成组件，基于所述功率合成组件的功率合成比，确定所述功率合成组件的端口阻抗比值；基于每个所述功率合成组件的端口阻抗比值，确定所述初始结构方案在所述端口阻抗指标的得分；基于所述级联功率合成网络的网络结构和各个路径的传输线长度，确定所述初始结构方案在所述相位平衡度指标的得分；基于所述功率分配组件的数量与所述功率合成组件的数量，确定所述初始结构方案在所述功率合成成本指标的得分；基于所述级联功率合成网络的网络结构及多个级联功率合成器样本，确定所述初始结构方案在所述结构稳定度指标的得分；对于每种所述初始结构方案，对所述初始结构方案在所述端口阻抗指标的得分、在所述相位平衡度指标的得分、在所述功率合成成本指标的得分及在所述结构稳定度指标的得分进行加权求和，计算所述初始结构方案的方案优先值；基于每个所述初始结构方案的方案优先值，从所述多种初始结构方案中确定多种候选结构方案。
5、进一步地，基于所述级联功率合成网络的网络结构及多个级联功率合成器样本，确定所述初始结构方案在所述结构稳定度指标的得分，包括：基于所述级联功率合成网络的网络结构，从所述多个级联功率合成器样本中筛选目标级联功率合成器样本；基于所述目标级联功率合成器样本在多种测试环境的稳定度，确定所述初始结构方案在所述结构稳定度指标的得分。
6、进一步地，所述基于所述级联功率合成网络的网络结构，从所述多个级联功率合成器样本中筛选目标级联功率合成器样本，包括：对于任意两个所述级联功率合成器样本，提取每个所述级联功率合成器样本对应的网络特征矩阵，计算两个所述级联功率合成器样本对应的网络特征矩阵之间的第一矩阵相似度；通过k均值聚类算法基于任意两个所述级联功率合成器样本之间的第一矩阵相似度，对所述多个级联功率合成器样本进行聚类，确定多个样本聚类簇；提取所述级联功率合成网络的网络结构对应的网络特征矩阵；对于每个所述样本聚类簇，计算所述级联功率合成网络的网络结构对应的网络特征矩阵和所述样本聚类簇的聚类中心对应的级联功率合成器样本的网络特征矩阵之间的第二矩阵相似度；基于每个所述样本聚类簇对应的第二矩阵相似度，确定目标样本聚类簇；基于所述目标样本聚类簇，筛选所述目标级联功率合成器样本。
7、进一步地，提取所述级联功率合成网络的网络结构对应的网络特征矩阵，包括：对于每个所述输入端口，确定所述输入端口与所述输出端口之间的传输路径，基于所述传输路径，确定所述输入端口对应的行向量；基于每个所述输入端口对应的行向量，生成所述级联功率合成网络的网络结构对应的网络特征矩阵。
8、进一步地，所述通过散热生成模型生成所述候选结构方案对应的多种候选散热方案，包括：获取所述目标级联功率合成器样本在所述多种测试环境下的发热信息；通过热源确定模型基于所述目标级联功率合成器样本在所述多种测试环境下的发热信息，确定所述候选结构方案对应的目标散热点；通过所述散热生成模型基于所述候选结构方案对应的目标散热点，生成所述候选结构方案对应的多种候选散热方案。
9、进一步地，从所述候选结构方案对应的多种候选散热方案中筛选所述候选结构方案对应的最优散热方案，包括：对于每种所述候选散热方案，通过散热模拟模型基于所述目标级联功率合成器样本在所述多种测试环境下的发热信息，预测所述候选散热方案在多种测试环境的散热功耗信息；基于每种所述候选散热方案在多种测试环境下的散热功耗信息，筛选所述候选结构方案对应的最优散热方案。
10、进一步地，基于每种所述候选结构方案对应的最优散热方案，从所述多种候选结构方案筛选最优结构方案，包括：基于每种所述候选结构方案对应的最优散热方案在多种测试环境下的散热功耗信息，从所述多种候选结构方案筛选最优结构方案。
11、相比于现有技术，本发明提供的一种基于波导的级联功率合成器及结构参数确定方法，至少具备以下有益效果：
12、1、通过设置功率输入波导，可以实现输入端的数量大于1且为奇数的应用场景下的级联功率合成，有效解决了现有技术中二进制合成网络受到合成路数的条件限制的情况，同时，将级联功率合成网络设置为对称结构，可以有效保证级联功率合成器的相位一致性和幅度一致性，同时，级联功率合成器的结构参数可以根据实际的输入端口的数量进行灵活调整，在此基础之上，通过结构生成模型基于输入端功率参数、输出端功率参数和约束条件集，可以快速生成多种初始结构方案，建立结构筛选体系，可以为结构方案的筛选提供数据支持，并且，还考虑到不同结构方案下级联功率合成器的散热问题，更加全面地对级联功率合成器的结构进行了优化，提高了功率合成性能。
13、2、通过级联功率合成器样本，为结构筛选提供真实的数据支持，实现了更加准确且快速地从多种初始结构方案中确定多种候选结构方案。
14、3、通过提取网络特征矩阵，实现级联功率合成网络的网络结构的关键特征的抓取，进而可以更加快速且准确地确定矩阵相似度，在此基础之上，通过k均值聚类算法基于任意两个级联功率合成器样本之间的第一矩阵相似度，对多个级联功率合成器样本进行聚类，确定多个样本聚类簇，使得后续确定目标级联功率合成器样本前，可以先确定目标样本聚类簇，缩小样本比对的范围，提高目标级联功率合成器样本的查找效率。
1.一种基于波导的级联功率合成器，其特征在于，包括多个输入端口、多个功率输入波导、级联功率合成网络、功率输出波导、输出端口及散热网络，其中，所述输入端口的数量为奇数，所述级联功率合成网络为对称结构，所述级联功率合成网络由至少一个功率分配组件及多个功率合成组件通过波导传输线级联而成，所述输入端口通过所述功率输入波导与所述功率分配组件或所述功率合成组件连接，所述散热网络由设置在不同位置的散热组件组成。
2.一种结构参数确定方法，应用于权利要求1所述的一种基于波导的级联功率合成器，其特征在于，包括：
3.根据权利要求2所述的一种结构参数确定方法，其特征在于，所述约束条件集至少包括功率分配比约束、功率合成比约束、功率分配组件的数量约束、功率合成组件的数量约束、等相位约束及结构对称约束；
4.根据权利要求3所述的一种结构参数确定方法，其特征在于，基于所述结构筛选体系，从所述多种初始结构方案中确定多种候选结构方案，包括：
5.根据权利要求4所述的一种结构参数确定方法，其特征在于，基于所述级联功率合成网络的网络结构及多个级联功率合成器样本，确定所述初始结构方案在所述结构稳定度指标的得分，包括：
6.根据权利要求5所述的一种结构参数确定方法，其特征在于，基于所述级联功率合成网络的网络结构，从所述多个级联功率合成器样本中筛选目标级联功率合成器样本，包括：
7.根据权利要求6所述的一种结构参数确定方法，其特征在于，提取所述级联功率合成网络的网络结构对应的网络特征矩阵，包括：
8.根据权利要求5-7中任意一项所述的一种结构参数确定方法，其特征在于，所述通过散热生成模型生成所述候选结构方案对应的多种候选散热方案，包括：
9.根据权利要求8所述的一种结构参数确定方法，其特征在于，从所述候选结构方案对应的多种候选散热方案中筛选所述候选结构方案对应的最优散热方案，包括：
10.根据权利要求9所述的一种结构参数确定方法，其特征在于，基于每种所述候选结构方案对应的最优散热方案，从所述多种候选结构方案筛选最优结构方案，包括：
