[发明专利]一种多道多普勒反射计系统及实现方法

说明书

本发明公开了一种多道多普勒反射计系统，包括将IQ端口为中频调制输入、LO端口为高频载波输入及RF端口为多峰调制信号输出来对其反接的多峰频率产生发射和接收模块；采用常规调制器、YIG滤波器及六倍频器获取单频参考信号的一次降频模块；对其输出进行放大、多路功分、窄带带通滤波以获取参考和诊断信号的多通道信号提取模块；对各路诊断通道的信号放大、衰减器衰减匹配功率来驱动二次混频IQ解调器的IQ解调器驱动功率匹配模块；对IQ信号进行放大、低通滤波，最后进入后端数据采集子系统。本发明通过采用新形式多频率源完成多通道多普勒反射计系统设计，仅使用一个高频合成源，具有成本低廉、工作频率灵活可调及方案可扩展性强的特点。

技术领域

本发明涉及聚变等离子体诊断技术领域，具体来说，涉及一种多道多普勒反射计系统及实现方法。

背景技术

因多普勒反射计具有高时间、空间及波数分辨率及成本低等特点，是目前磁约束聚变中应用最广泛的测量湍流和等离子体旋转的工具，在国内外很多装置上都有建设。早期受限于技术，多普勒反射计都做成了单道系统；但之后随着技术发展，窗口紧张等问题，为了提升窗口的集成度和利用率，多道系统逐渐成为多普勒反射计的发展趋势。

在本发明前，国际上已有的多道方案有梳妆谱发生器(2009，一个新颖的多通道梳状频多普勒背向散射系统，审查科学-仪器083507(81)，皮布尔斯等人)、多路信号合成以及压控振荡器(VCO)调制(2009，一种多通道、频率调制的可调频多普勒背向散射仪系统，科学仪器评论083507(80)，希勒斯海姆等人)三种方案，其中，梳妆谱发生器和压控振荡器VCO调制方案均最先由美国人提出并实现，多路信号合成方案则几乎同时在成都的HL-2A(2016，HL-2A托卡马克新型多通道正交多普勒背向散射反射仪，科学仪器评论113501(87),石中兵等人)和合肥的EAST(2016，实验先进超导托卡马克装置上的多通道极向相关反射计，科学仪器评论11E707(87),屈浩等人)装置上出现。其中，梳妆谱发生器方案直接通过梳妆谱发生器产生输入频率的连续多阶高次谐频，并通过滤波放大倍频等获得有效测量频段内的多峰。

同时，中国科学技术大学微波反射计组提出了一种基于双边带调制器和倍频器的多频微波源方案(2018，一种新型可调的可用于微波反射计系统的多模微波系统，科学仪器评论093501(89),王明远等人)，利用该多频产生方案可在只利用一个合成源的条件下，实现多频率通道同时测量，利用该方案产生的多频率峰可以根据实验需求通过调节双边带调制器的输入载波频率调节，在聚变等离子不同磁场、密度分布以及不同目标观测区域下进行灵活调节匹配测量。

现有多道系统中，梳妆谱发生器方案产生的多道频率固定，且频率间隔过大；压控振荡器VCO调制方案对VCO要求很高，国内没有该硬件技术，面领着国外技术封锁；多路信号合成则利用多个合成源倍频并直接合束成本较高。因此，需要一种在较低成本下实现测量频率连续灵活可调的多通道多普勒反射计系统。

发明内容

针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种多道多普勒反射计系统及实现方法，能够克服现有技术方法的上述不足。

为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种多道多普勒反射计系统，包括多峰频率产生发射和接收模块、一次降频模块、多通道信号提取模块、IQ解调器驱动功率匹配模块、IQ信号调整模块，其中，

所述多峰频率产生发射和接收模块，采用了常规宽带IQ混频器和移相器的组合，通过将常规宽带IQ混频器的IQ端口为中频调制f₁输入、LO端口为高频f₀载波输入及RF端口为多峰调制信号输出来对其反接，并串联六倍频器，产生多峰信号，通过独立的圆喇叭天线发射和接收信号，在发射和接收喇叭间使用分束片实现微波信号在空间上的收发分离；

所述一次降频模块，是通过采用常规调制器、YIG滤波器及六倍频器的方式获取随发射频率变化的单频降频参考信号，频率参考信号的频率按照参考频率的基本设计方法确定出；