《低雜波PAM陣列天線的耦合分析與實驗研究》是依託中國科學院合肥物質科學研究院，由賈華擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：低雜波PAM陣列天線的耦合分析與實驗研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：賈華
- 依託單位：中國科學院合肥物質科學研究院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
低雜波是托卡馬克電漿實驗中非常有效的非感應電流驅動手段之一。隨著EAST輔助加熱功率的提高和主備穩態運行，常用的有源多結波導天線需要與高溫電漿保持較遠距離，以避免天線連線埠被燒壞，但此時會導致天線口密度較低而耦合變差，降達催糠低電流驅動效率。PAM類型的低雜波天線在密度較低時也能達到較好的耦合，是EAST裝置未來的理想選擇。本項目擬通過建立天線與電漿的三維耦合模型，研究PAM波導陣列天線在不同電漿密度模型下的耦合，探索提高PAM天線電流驅動效率的方法；考慮電漿負載，研究PAM天線的綜合最佳化設計方法；結合EAST裝置物理實驗，分析並預測PAM與電漿的耦合和電流驅動性能。最終目標是掌握PAM天線的耦合分析和最佳化設計方法，指導物理實驗研究。研究成果可套用於將來EAST裝置的高性能4.6GHz低雜波天線的設計，滿足未來EAST裝置的高參數和穩態運行要求。
結題摘要
在托卡馬克低雜波電流驅動實驗中，常規有源多結波導天線需要距離電漿較遠，以避免天線連線埠被燒壞，但此時會導致天線口密度較低，耦合變差，降低電流驅動效率。有源無源多結波導PAM天線在低密度時仍有較好的耦合，是EAST 裝置未來的理想臘您頸選擇。本項目針對PAM天線設計中的關鍵技術進行研究，主要對PAM與電漿的耦合，波導陣列的最佳化，水冷遙符精設計等問題進行深入計算和研究，具體包括：1. 研究了PAM波導陣列與電漿的耦合。在完善有源波導陣列耦合程式的基礎上，利用散射矩陣網路級聯方法，建立了PAM與電漿耦合的微波網路模型，計算得到了PAM的輻射功率譜、方向性和波導內反射等，研究了邊界電子密度對天線耦合的影響。結果表明，PAM在邊緣密度低至截止密度附近時，籃企乘跨仍保持低的反射和較高的方向性係數。這從理論上驗證了，PAM在距離電漿較遠時仍能獲得較好的耦合和驅動效果。在實驗上，開展了4.6GHz多結波導天線與電漿的耦合和電流驅動實驗，驗證本項目所發展的耦合程式的正確性。2. 研究了PAM波導陣列的最佳化。對PAM的功率分配結構、微波器件性能、無源波導深度、自匹配效應等進行詳細最佳化，提高耦合效率和n//加權方向性係數。以未來EAST裝置4.6 GHz低雜波天線為套用目標，為4.6 GHz低雜波設計了一種PAM結構，滿足未來EAST裝置的高功率和穩態運行需求。3. PAM陣列的水冷設計和研究。仔細研究了PAM的內置水冷結構和實現方法，對比研究了有源多結波導和PAM天線連線埠的溫度分布特性。計算了PAM溫度增加隨著時間的演化，評估天線面對高溫電漿的安全。計算表明，PAM天線連線埠溫度遠低於多結波導天線，天盼譽少線冷卻需求的水流量較少。 通過本項目的實施，掌握了PAM天線設計中的關鍵理論和核心技術，為將來EAST裝置發展新型地棕殼采低雜波天線提供了理論指導和技術支持，以滿足高功率和長脈衝的實驗要求。
