140GHz ECRH傳輸線關鍵器件研究.pdf

1、電子回旋共振加熱(ECRH,Electron Cyclotron Resonance Heating)是一種極具吸引力的輔助加熱方式,作為未來國際熱核實驗反應實驗堆(ITER,International Thermonuclear Experimental Reactor)改變等離子體溫度、密度及電流剖面,控制等離子體磁流體(MHD,Magnetohydrodynamics)不穩(wěn)定性的首選方案,ECRH的實驗研究是磁約束受控聚變研究的國

2、際前沿課題之一。致力于解決兆瓦級長脈沖毫米波高效率傳輸?shù)腅CRH傳輸線技術的研究也日趨活躍,而高功率毫米波功率以及極化特性的實時測量技術是其中的研究熱點,開展相關研究可為電子回旋系統(tǒng)高效率運行以及微波注入模式的優(yōu)化控制提供必備技術手段。
　　本文將以140GHz傳輸線關鍵器件研究為研究課題,重點研究基于小孔耦合的功率監(jiān)測彎頭設計以及基于矢量衍射理論的高功率極化器設計,通過微波功率測量可以得到 ECRH系統(tǒng)傳輸效率和微波源輸入功率等

3、參數(shù),而為了控制微波的極化方向,需要對高功率極化器進行研究。
　　本文的主要研究內容分為三部分:
　　1.對ECRH傳輸線系統(tǒng)進行簡要介紹,主要介紹傳輸線上換向波導彎頭、波紋波導等組成部分,對傳輸線損耗及高斯基模與11HE模的耦合效率進行分析。
　　2.對目前高功率毫米波功率測量的幾種方法的優(yōu)缺點進行分析,提出定向耦合器-毫米波功率計方式。簡要介紹小孔耦合理論,對應用于140GHz ECRH傳輸線上的功率監(jiān)測彎頭進行結

4、構設計和參數(shù)優(yōu)化,從理論分析和軟件模擬等方面進行研究,最終確定雙孔耦合結構的各個參數(shù),并對雙孔耦合結構參數(shù)進行容差分析和彎頭組裝討論。
　　3.總結目前高功率極化器所采用的槽紋結構,提出采用余弦形槽紋結構。結合矢量衍射理論,通過軟件編程對140GHz ECRH傳輸線上基于矢量衍射理論的高功率極化器進行槽紋結構設計和參數(shù)優(yōu)化,確定可改變微波極化形式的圓極化器與線極化器結構參數(shù),并分析槽紋形狀畸變對極化器極化性能的影響,對槽紋結構參數(shù)