EAST 2MW/2450MHz低杂波电流驱动系统综述

为了研究全超导托卡马克稳态高参数等离子体性能，2008年在EAST装置上研制并成功建成了一套最大能传输2兆瓦，工作频率是2450MHz的低混杂波电流驱动系统。该系统主要由20个速调管放大器、4套高压源、20路每路30-40米长的WR430标准矩形波导传输线和多结波导天线阵列组成。辐射波谱的控制是通过子波导内的固定移相器和微波前级的数字可调移相器两种移相手段来实现。在低杂波系统的辅助下成功实现了：驱动中心密度为1～2×10^13cm^-3下150-500kA的等离子体，全波驱动250kA电流达23s和低杂波辅助启动实验，所有的这些实验都证明了整个低杂波系统的稳定和可靠性。详细描述了整个系统的构成和初步的实验结果。

EAST4．6GHz／4MW低杂波电流驱动系统隔直器优化设计

为了研究全超导托卡马克稳态高参数等离子体性能，2008年在EAST托卡马克装置上研制并成功建成了一套能最大传输2兆瓦，工作频率是2450MHz的低混杂波电流驱动系统，要实现低杂波长时间地维持等离子体电流，还需要对低杂波系统的输出功率大小及运行时间长度提出更高要求，拟研制一套波源输出功率4MW，中心频率4．6GHz，波谱范围为1.7〈N〈2．5，运行脉冲宽度0～1000秒低杂波电流驱动系统。在EAST4．6GHz／4MW低杂波电流驱动系统中，因为速调管放大器和低杂波天线有共同的接地点，速调管放大器电源为负高压，有接地点，低杂波天线有接地点，并且和EAST托卡马克相连，在系统中要求不能有两个接地点，所以要通过隔直器来隔断托卡马克和速调管之间的的直流通路。论文详细介绍了隔直器的原理和设计过程，在以4．6GHz为中心频率，150MHz的频带范围内，隔直器各个端口微波性能良好。

HL-2A装置低杂波天线3-dB功分器设计

基于微波奇偶模理论、叠加原理和阻抗匹配理论分析设计了3-dB功率分配器的结构参数,使用高频电磁场仿真软件HFSS进行结构仿真和参数优化,得到了最优结果:输入端口1的反射损耗RL=-41.42dB;1和4端口的隔离度Iso=-44.86dB;输出端口2、3的功分度为-3.02dB和-3.01dB;输入驻波比VSWR=1.017。

HL-2A装置低杂波天线子波导微波器件研制

基于微波奇偶模理论、叠加原理和阻抗匹配理论,设计了集成有3-dB功率分配器和固定移相器的子波导微波器件。使用高频电磁场仿真软件HFSS进行了结构仿真和参数优化分析,得到了优化结果,并且研制了子波导微波器件实物,测试结果和理论设计符合得很好。

HL-2A装置低杂波天线TE_(10)模过渡段设计

介绍了将3-dB功率分配器、模式转化器、耦合器、水负载等常规波导器件发展为单元模块集成部件的基于PAM概念的新一代低杂波天线,利用耦合模理论分析设计了TE10模过渡段的结构参数,使用高频电磁场仿真软件HFSS进行结构仿真和参数优化,得到了过渡段长度为370mm,驻波比为1.0012、反射损耗为-65.81dB的结果。

HL-2A装置2MW低杂波反射保护技术研究

为提高HL-2A装置低杂波电流驱动系统的实验效率,研制了高反射保护系统。使用Verilog硬件描述语言设计数字信号处理电路,选择EPM240T100C4型可编程逻辑器件(CPLD)实现数字信号处理;使用一个14位计数器,实现了在低杂波系统反射保护动作后间隔3.6ms后重启的功能。测试结果表明,该保护系统实现了设计要求。

EAST-LHCD 4.6G频率源的研制

EAST超导托卡马克是我国开展受控核聚变研究的新一代实验装置,低杂波电流驱动系统(LHCD)是在该装置中维持长脉冲等离子体和改善其等离子体约束的重要手段之一。LHCD要求一台低相位噪声、高稳定度的频率源。使用锁相环技术,通过良好的方案设计和合理的电路布局,研制了一台4.6G频率源,作为该系统微波驱动电路的信号源。

3．7GHz大功率3db功分器设计

设计了一种用于3.7GHz低杂波电流驱动(LHCD)系统的高功率3db功分器。论文基于奇偶模理论和S参数矩阵分析,得到初步的3db功分器结构参数,然后利用高频仿真软件HFSS进行结构仿真和参数优化,得到最优结构,使得3db功分器的VSWR=1.02、D=35db、C=3.03db、I=38.2db。同时详细分析了大功率下的热损耗情况,提出了合理的散热方式,保证了功分器在长脉冲大功率时,表面平均温度处于63℃的平衡状态。