8mm波导同轴转换和波导功率传输及检波技术研究

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1、上海交通大学工程硕士学位论文第一章引言表1-1国外毫米波制导导弹简表Table1-1Simpletableofforeignmillimeterwaveguidancemissile国别类型名称与型号制导方式主要技术指标现状空地幼畜AGM一65H毫米波或红外制导射程：25km空地JTACMS联合战术导弹系统中段：惯导末段：红外成像或毫米波射程：70km超音速飞行多种战斗部1995年装备空地黄蜂Wasp毫米波/红外成像美国红外成像导引头射程：20km弹重：61.4kg1988年装备巡航弹战斧Block4或激光和毫米波雷达导引头激光雷达导引头反舰

2、先进反舰导弹或红外成像和毫米波导引头中段：惯导+GPS末段：红外/毫米波射程：200km改进型采用喷气涡轮发动机英国空地Hakim改进型在研俄罗斯反坦克9R114突击-S导弹毫米波指令制导射程：5km已装备惯导+毫米波雷达及射程：在研，可法国巡航APTGD高度相关器+雷达或400-600km空射、舰红外成像末制导命中精度：110m射、潜射1.28mm波导同轴电缆转换和波导功率传输及检波组件在毫米波制导技术中的应用8mm波导功率传输系统一端连接在发射机功率输出端，另一端与波导同轴电缆转换组件相连接，使用时在主波导中传输功率信号，通过耦合机构取出

3、一小部分功率信号，再经过检波器和滤波电路输出一个检波信号。该检波信号用于监控功率源的输出功率，同时作为控制信号及时传递给计算机控制系统，对功率源的输出功率进行调整。第2页上海交通大学工程硕士学位论文第一章引言波导同轴电缆转换组件另一端接到天线系统端，随天线跟踪目标转动。组件的工作原理图如图1-1所示。该组件的检波信号作为控制信号直接调整导引头发射机的功率大小，所以研制8mm波导同轴电缆转换组件与波导功率传输系统具有重大意义[9]。图1-18mm波导同轴电缆转换和波导功率传输及检波组件工作原理[9]Fig.1-1Workingtheoryof8

4、mmwaveguidetocoaxial-cableconversion,powertransmissionanddetectordiscreteness1.2电磁波理论在传输线分析中的应用1.3.1自由空间中的Maxwell方程组电磁学中基本方程。若采用三维空间中的矢量符号，Maxwell方程组[10]表示为：∂∇()D(r,t)J(r,t)(1-1)×,t= ∂tHvv+vr∂∇×(r,t)−B(r,t)(1-2)Evv=∂t第3页上海交通大学工程硕士学位论文第一章引言∇v(1-3)•D=ρ(r,t)(r,t)∇Bvrt(1-4)•(,)

5、=0其中，Ev，Bv，Hv，Dv，J和ρ是位置与时间的实变函数。E(r,t)—电场强度矢量(V/m)；D(r,t)—电位移矢量(C/m2)；B(r,t)—磁通量密度矢量(Wb/m2)；J(r,t)—电流密度矢量(A/m2)；H(r,t)—磁场强度矢量(A/m)；ρ(r,t)—电荷密度(C/m3)；方程(1-1)是安培定律或称一般性的安培电路定律；方程(1-2)是法拉第定律或称法拉第电磁感应定律；方程(1-3)是库仑定律或称电场的高斯定律，方程(1-4)是高斯定律或磁场的高斯定律。Maxwell对电磁定律的贡献是在安培定律(1-1)中增加了电位

6、移项∂D/∂t。1.2传输线分析方法传输线的分析方法有场的方法和路的方法两种。场的方法是从麦克斯韦方程出发，解满足边界条件的场的波动方程，求出传输线中的电场和磁场表达式，进而分析传输线的传输特性，对波导传输线的分析采用这种方法。路的方法是将电磁场问题化为路的问题来处理，从传输线方程出发，解满足边界条件的电压电流的波动方程，分析其传输特性，对TEM波传输线的分析采用这种方法。1.3.1仿真软件模拟仿真的实质即是在给定边界条件和初始条件下，对Maxwell方程组与Lorentz方程进行求解，过去限于数值计算量巨大而一直未能得到发展。随着计算机技术

7、和计算电磁学的高速发展，全三维电磁场仿真成为可能，尤其是对于复杂结构，其优势更是明显。近代，诞生了很多建立在数值计算基础上的电磁场模拟仿真软件，著名的有美国的AnsoftHFSS(HighFrequencyStructureSimulator)和ADS(advanceddesign system),还有德国的CSTMWS(CSTMicrowaveStudio)。第4页上海交通大学工程硕士学位论文第一章引言1.2AnsoftHFSSAnsoftHFSS是一个计算电磁结构的交互软件包，计算模拟器还包括分析电磁结构细节问题时的后处理命令，基本功能如

8、下[11,12]：a)基本电磁场数值解和开边界问题，远近场辐射问题； b)端口特征阻抗和传输常数；c)S参数和相应端口阻抗的归一化S参数； d)结构的本征模或谐振解