[發(fā)明專利]一種新型的快速轉(zhuǎn)動高功率電子回旋波發(fā)射天線

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201611020175.4
• 申請日: 2016-11-21
• 公開（公告）號: CN108093550A
• 公開（公告）日: 2018-05-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宋紹棟;陳罡宇;黃梅;王超
• 申請（專利權(quán)）人: 核工業(yè)西南物理研究院
• 主分類號: H05H1/18
• 分類號: H05H1/18
• 代理公司: 核工業(yè)專利中心 11007
• 代理人: 高安娜

本發(fā)明屬于等離子體加熱領(lǐng)域，具體涉及一種新型的快速轉(zhuǎn)動高功率電子回旋波發(fā)射天線。包括真空密封箱、和與真空密封箱密封連接的外盲板、外盲板上的四個真空密封窗口、放置在真空密封箱內(nèi)部的2個反射平面鏡和上下兩組共4個反射聚焦鏡，所述真空密封箱內(nèi)部設(shè)置有可以控制反射平面鏡轉(zhuǎn)動的平面鏡轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)，所述真空密封箱外部，在外盲板上設(shè)置有轉(zhuǎn)動驅(qū)動機(jī)構(gòu)。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)微波環(huán)向與極向注入角度同時遠(yuǎn)程可控；角度控制可靠平滑、定位精度高、極向轉(zhuǎn)動速度快；極向角度轉(zhuǎn)動的響應(yīng)速度可以滿足等離子體放電期間的實(shí)時控制要求，為實(shí)現(xiàn)新經(jīng)典撕裂模實(shí)時反饋控制提供了硬件基礎(chǔ)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于等離子體加熱領(lǐng)域，具體涉及一種新型的快速轉(zhuǎn)動高功率電子回旋波發(fā)射天線。

背景技術(shù)

高功率毫米波在聚變研究中的應(yīng)用，其目的是為了提高等離子體的溫度，波與等離子體相互耦合效率的高低是衡量毫米波系統(tǒng)性能的重要指標(biāo)之一。電子回旋天線是高功率毫米波從波源(回旋管)輸出經(jīng)傳輸線到達(dá)等離子體所需要的媒介，天線的機(jī)械結(jié)構(gòu)和工作性能直接決定了電子回旋共振加熱系統(tǒng)加熱和驅(qū)動的效果，決定了是否能夠有效開展相關(guān)的物理實(shí)驗(yàn)。新型天線的設(shè)計旨在保證大功率毫米波傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性，實(shí)現(xiàn)天線發(fā)射角度快速實(shí)時轉(zhuǎn)動，從而實(shí)現(xiàn)對新經(jīng)典撕裂模等磁流體不穩(wěn)定性進(jìn)行實(shí)時反饋控制的目的。

現(xiàn)有技術(shù)中的電子回旋共振加熱系統(tǒng)發(fā)射天線，只能手動控制反射平面鏡轉(zhuǎn)動，響應(yīng)速度慢、精度低，無法快速改變微波入射角度，從而無法在等離子體放電期間實(shí)時控制電子回旋波的功率沉積位置。此外，隨著電子回旋系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)大，利用一個天線發(fā)射多束微波，需要設(shè)計大功率容量的發(fā)射天線。

本案例中所涉及的新型發(fā)射天線需要兼顧滿足以下技術(shù)要求：

(1)具有快速驅(qū)動機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對微波注入角度快速可控，從而在等離子體放電期間實(shí)時控制電子回旋波的功率沉積位置；

(2)具有遠(yuǎn)程控制功能，在控制室可實(shí)現(xiàn)對入射角度的設(shè)定，并嵌入到ECRH的總體控制系統(tǒng)中。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對目前聚變研究裝置電子回旋共振加熱系統(tǒng)規(guī)模日益擴(kuò)大但托卡馬克窗口資源有限的現(xiàn)況，研制了一種新型的快速轉(zhuǎn)動高功率電子回旋波發(fā)射天線，兼顧了以上各項(xiàng)技術(shù)要求，同時將4束高功率微波注入等離子體，且可實(shí)現(xiàn)微波注入角度在環(huán)向與極向兩個方向上互不干擾的改變，角度控制可靠平滑、定位精度高、極向轉(zhuǎn)動速度快，解決以往電子回旋共振加熱系統(tǒng)無法快速有效控制電子回旋波沉積位置的問題，提供一種可發(fā)射多束微波的集束式發(fā)射天線系統(tǒng)。

一種新型的快速轉(zhuǎn)動高功率電子回旋波發(fā)射天線，包括真空密封箱、和與真空密封箱密封連接的外盲板、外盲板上的四個真空密封窗口、放置在真空密封箱內(nèi)部的2個反射平面鏡和上下兩組共4個反射聚焦鏡，所述真空密封箱內(nèi)部設(shè)置有可以控制反射平面鏡轉(zhuǎn)動的平面鏡轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)，所述真空密封箱外部，在外盲板上設(shè)置有轉(zhuǎn)動驅(qū)動機(jī)構(gòu)；所述反射聚焦鏡的鏡面采用橢球設(shè)計，根據(jù)高斯波束的傳輸特性使得經(jīng)過反射的束腰位置在等離子體中心處，束腰大小為20mm。

一種新型的快速轉(zhuǎn)動高功率電子回旋波發(fā)射天線，所述真空密封箱一端通過端口法蘭直接與托卡馬克真空室窗口法蘭對接，另一端通過固定在天線外盲板上的微波密封窗口與電子回旋傳輸線對接。

一種新型的快速轉(zhuǎn)動高功率電子回旋波發(fā)射天線，所述外盲板中心位置設(shè)置有一個貫穿孔，貫穿孔上下各設(shè)置一組真空密封窗口，每組有兩個真空密封窗口。

一種新型的快速轉(zhuǎn)動高功率電子回旋波發(fā)射天線，所述每組真空密封窗口的水平高度相同，所述微波密封窗口的內(nèi)徑是根據(jù)微波的頻率相匹配。

一種新型的快速轉(zhuǎn)動高功率電子回旋波發(fā)射天線，所述反射平面鏡設(shè)置在真空密封箱內(nèi)的中心位置，成折型布置，每個反射平面鏡具有兩個反射面。

一種新型快速轉(zhuǎn)動高功率電子回旋波發(fā)射天線，所述2個反射平面鏡分別與上下兩組反射聚焦鏡鏡面平行布置。