论文部分内容阅读
低杂波电流驱动是维持托卡马克长脉冲运行的一种重要的非感应等离子体电流驱动手段。定向耦合器用于测量低杂波系统微波传输线中的入射功率和反射功率。
本文首先介绍了低杂波系统的工作原理及各主要部分的结构，然后详细地论述了定向耦合器的设计理论及定向耦合器的主要结构形式，分析了测试系统中定向耦合器方向性对测量精度的影响。
针对EAST低杂波系统的要求，设计了两种不同结构的大功率定向耦合器：一种结构是耦合腔体中含聚四氟乙烯介质片，波导壁厚为4mm；另一种结构是耦合腔体中不含介质片，波导壁厚为2mm。文中给出了这两种结构定向耦合器的理论分析，并用HFSS和CST微波仿真软件分别对两种定向耦合器的结构参数进行了仿真、优化和误差分析，得到了与理论预期一致的仿真结果，证明了设计原理的正确性。由于第二种结构比第一种结构简单，仿真结果更好，所以加工制作了第二种结构的定向耦合器。测试结果表明定向耦合器的耦合度与仿真结果相同，但方向性偏低，本文对其产生的原因作了详细的分析。
最后，结合波导器件的损耗理论和大功率、长脉冲运行情况，对定向耦合器进行了相应的热效应分析，根据ANSYS软件的仿真结果提出了相应的散热结构和条件。