[发明专利]一种面向等离子体耦合阻抗快速变化的共轭天线结构

说明书

技术领域

本发明涉及离子回旋波加热系统射频功率耦合领域，具体是一种面向等离子体耦合阻抗快速变化的共轭天线结构。

 

背景技术

离子回旋共振加热系统中高频发射机的输出阻抗为50欧姆，其传输线的特性阻抗也是50欧姆，而天线的输入阻抗是未知的，它随等离子体和放电参数的变化而变化。通常情况下放电期间天线阻抗的实部在0.5～10欧姆范围内变化。与传输线的特性阻抗相比，这显然是失配的。为了实现传输线阻抗与天线阻抗之间的匹配，我们有必要在天线与高频发射机之间引入一个可调的匹配装置。这样就可以使得发射机的输出功率通过天线辐射更加有效地耦合到等离子体中去。理论和实验研究均表明，天线端口附近的等离子体密度及其梯度是影响离子回旋天线耦合阻抗的决定性因素。在ELMs爆发期间，粒子的损失直接改变边界的密度剖面分布，相应地，改变天线的耦合阻抗。在离子回旋实验中发现，天线的耦合阻抗与ELMs 的尺度有很强的相关性。ELMs的尺度越大，耦合阻抗的变化越大。在L-H 模转换和在爆发ELMs 期间，天线耦合阻抗的快速变化会使得发射机的阻抗匹配状态不断发生变化,难以维持一种匹配状态，此时会导致发射机保护而关断输出功率。目前，离子回旋加热系统上使用的是三枝节液态调配器，它的特点是在同轴线的内外导体之间充入一些具有低介电常数的液体（硅油），充分利用电磁波在空气和硅油这两种不同媒质中传播速度的不同，来改变支节的特性阻抗，从而使传输线阻抗和天线负载阻抗达到匹配。它与常规短路枝节调配器相比，具有很大的优越性。虽然它解决了常规短路支节调配器容易打火的问题，但其调配的反应时间相对于ELM的变化和L-H模转换来说还是远远不够的。而且，现有的超导托卡马克及未来的反应堆要实现其先进、稳态的物理目标，则要求离子回旋系统必须能够连续稳态运行，所以必须发展一种新的调配方式来应对在耦合阻抗快变化的条件下离子回旋系统的匹配问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种面向等离子体耦合阻抗快速变化的共轭天线结构，保证能够应对天线耦合阻抗的快速变化而使发射机始终维持在阻抗匹配状态从而有效地降低了射频鞘引起的杂质通量。

所述的匹配电容，对于给定的天线特性阻抗，通过调节与天线为一整体的真空电容，使得在天线的馈入点位置的天线输入阻抗实部与传输线的特性阻抗实部相等，而其虚部值置于零。在这样的理想情况下，整个系统便处于“完美”的匹配状态。所述的匹配电容，对于给定的天线特性阻抗，通过调节与天线为一整体的真空电容，使得在天线的馈入点位置的天线输入阻抗实部与传输线的特性阻抗实部相等，而其虚部值置于零。在这样的理想情况下，整个系统便处于“完美”的匹配状态。所述的匹配电容，对于给定的天线特性阻抗，通过调节与天线为一整体的真空电容，使得在天线的馈入点位置的天线输入阻抗实部与传输线的特性阻抗实部相等，而其虚部值置于零。在这样的理想情况下，整个系统便处于“完美”的匹配状态。所述的匹配电容，对于给定的天线特性阻抗，通过调节与天线为一整体的真空电容，使得在天线的馈入点位置的天线输入阻抗实部与传输线的特性阻抗实部相等，而其虚部值置于零。在这样的理想情况下，整个系统便处于“完美”的匹配状态。所述的匹配电容，对于给定的天线特性阻抗，通过调节与天线为一整体的真空电容，使得在天线的馈入点位置的天线输入阻抗实部与传输线的特性阻抗实部相等，而其虚部值置于零。在这样的理想情况下，整个系统便处于“完美”的匹配状态。所述的匹配电容，对于给定的天线特性阻抗，通过调节与天线为一整体的真空电容，使得在天线的馈入点位置的天线输入阻抗实部与传输线的特性阻抗实部相等，而其虚部值置于零。在这样的理想情况下，整个系统便处于“完美”的匹配状态。所述的匹配电容，对于给定的天线特性阻抗，通过调节与天线为一整体的真空电容，使得在天线的馈入点位置的天线输入阻抗实部与传输线的特性阻抗实部相等，而其虚部值置于零。在这样的理想情况下，整个系统便处于“完美”的匹配状态。所述的匹配电容，对于给定的天线特性阻抗，通过调节与天线为一整体的真空电容，使得在天线的馈入点位置的天线输入阻抗实部与传输线的特性阻抗实部相等，而其虚部值置于零。在这样的理想情况下，整个系统便处于“完美”的匹配状态。所述的匹配电容，对于给定的天线特性阻抗，通过调节与天线为一整体的真空电容，使得在天线的馈入点位置的天线输入阻抗实部与传输线的特性阻抗实部相等，而其虚部值置于零。在这样的理想情况下，整个系统便处于“完美”的匹配状态。改善边界局域模下快波耦合的天线结构所述的匹配电容，对于给定的天线特性阻抗，通过调节与天线为一整体的真空电容，使得在天线的馈入点位置的天线输入阻抗实部与传输线的特性阻抗实部相等，而其虚部值置于零。在这样的理想情况下，整个系统便处于“完美”的匹配状态。所述的匹配电容，对于给定的天线特性阻抗，通过调节与天线为一整体的真空电容，使得在天线的馈入点位置的天线输入阻抗实部与传输线的特性阻抗实部相等，而其虚部值置于零。在这样的理想情况下，整个系统便处于“完美”的匹配状态。所述的匹配电容，对于给定的天线特性阻抗，通过调节与天线为一整体的真空电容，使得在天线的馈入点位置的天线输入阻抗实部与传输线的特性阻抗实部相等，而其虚部值置于零。在这样的理想情况下，整个系统便处于“完美”的匹配状态。所述的匹配电容，对于给定的天线特性阻抗，通过调节与天线为一整体的真空电容，使得在天线的馈入点位置的天线输入阻抗实部与传输线的特性阻抗实部相等，而其虚部值置于零。在这样的理想情况下，整个系统便处于“完美”的匹配状态。所述的匹配电容，对于给定的天线特性阻抗，通过调节与天线为一整体的真空电容，使得在天线的馈入点位置的天线输入阻抗实部与传输线的特性阻抗实部相等，而其虚部值置于零。在这样的理想情况下，整个系统便处于“完美”的匹配状态。所述的匹配电容，对于给定的天线特性阻抗，通过调节与天线为一整体的真空电容，使得在天线的馈入点位置的天线输入阻抗实部与传输线的特性阻抗实部相等，而其虚部值置于零。在这样的理想情况下，整个系统便处于“完美”的匹配状态。所述的匹配电容，对于给定的天线特性阻抗，通过调节与天线为一整体的真空电容，使得在天线的馈入点位置的天线输入阻抗实部与传输线的特性阻抗实部相等，而其虚部值置于零。在这样的理想情况下，整个系统便处于“完美”的匹配状态。所述的匹配电容，对于给定的天线特性阻抗，通过调节与天线为一整体的真空电容，使得在天线的馈入点位置的天线输入阻抗实部与传输线的特性阻抗实部相等，而其虚部值置于零。在这样的理想情况下，整个系统便处于“完美”的匹配状态。所述的匹配电容，对于给定的天线特性阻抗，通过调节与天线为一整体的真空电容，使得在天线的馈入点位置的天线输入阻抗实部与传输线的特性阻抗实部相等，而其虚部值置于零。在这样的理想情况下，整个系统便处于“完美”的匹配状态。