調頻對ICRH天線系統單鐵氧體阻抗匹配效果的研究

楊開建 杜 丹 譚清懿 周 華 潘光祖 喬冠瑾 龔學余

1（南華大學電氣工程學院 衡陽 421001）

2（南華大學數理學院 衡陽 421001）

3（南華大學核科學與技術學院 衡陽 421001）

離子回旋共振加熱是托卡馬克實驗裝置的輔助加熱方式之一［1-3］。離子回旋共振加熱天線系統主要由發射源、阻抗匹配網絡、天線、傳輸線組成，在LH模式轉換及邊界局域模（Edge Localized Mode，ELM）活動期間（1~2 ms）［4］，離子回旋共振加熱天線的耦合阻抗發生快速變化［5］（2~8Ω）。當離子回旋共振加熱天線系統處于失配狀態時，發射機的輸出功率大部分被反射回來，耦合到等離子體中的功率急劇減少［6］。因此，在發射機和天線之間優化設計阻抗匹配裝置來減小反射功率非常必要。

自從發現鐵氧體有快速調配、承受功率高達2 MW的優勢后［7］，越來越多的裝置開始采用鐵氧體設計匹配網絡，以解決ICRH天線系統調配效果不理想的問題。陳根等［8-12］在EAST（Experimental Advanced Superconducting Tokamak）上測試了ICRH加熱時，雙支節鐵氧體和單支節液態調配器組合的匹配網絡的調配效果，實驗結果表明，調配速度不超過10 ms。文獻［13-14］采用雙支節鐵氧體和單支節傳輸線組合的匹配裝置在Alcator C-Mod上實現了ICRH時反射系數小于1%的匹配效果。如何保證ICRH天線系統的阻抗匹配網絡結構緊湊、匹配效果好（調配速度快、反射功率低、承受功率高），是目前ICRH天線系統阻抗匹配網絡需要深入研究的問題。文獻［15］分析了調節外加偏置磁場對單鐵氧體調諧器阻抗匹配效果的影響，模擬結果表明，調節磁場雖在一定程度上能降低系統的反射系數，但在天線耦合阻抗為2Ω時反射系數高達34.9%。……