數(shù)值模擬三支節(jié)液態(tài)調(diào)配器的調(diào)配參數(shù)對其阻抗匹配效果的影響

胡凌志等

摘 要：該文基于傳輸線原理數(shù)值模擬了離子回旋共振加熱時三支節(jié)液態(tài)調(diào)配器的阻抗匹配過程，得到系統(tǒng)射頻源處反射系數(shù)模隨液態(tài)調(diào)配器支節(jié)液面高度變化的關系。模擬結(jié)果表明，當其它實驗參數(shù)一定時，通過調(diào)節(jié)液態(tài)調(diào)配器支節(jié)液面高度，能夠有效降低反射系數(shù)的大小，提高ICRH系統(tǒng)對等離子體的加熱效率。

關鍵詞：離子回旋共振加熱 三支節(jié)液調(diào)配器 反射系數(shù) 阻抗匹配

中圖分類號：TM924 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）01（c）-0069-02

離子回旋共振加熱（ICRH）是核聚變實驗裝置上加熱等離子體的一種重要輔助手段[1-2]。在聚變實驗中，ICRH天線系統(tǒng)阻抗失配時，它不能實現(xiàn)長時間連續(xù)波的運行、且系統(tǒng)的反射能量增加，這極大地降低了ICRH天線系統(tǒng)對等離子體的加熱效率，因此ICRH天線系統(tǒng)的阻抗匹配是一個很重要的問題，為此人們在這方面進行了大量的研究[3-7]。EAST裝置是我國自行設計研制的國際首個全超導托卡馬克裝置，目前EAST裝置上安裝的ICRH天線系統(tǒng)的阻抗匹配裝置是三支節(jié)液態(tài)調(diào)配器，它是在同軸線的內(nèi)外導體間充入一些具有低介電常數(shù)的液體（硅油），利用電磁波在空氣和硅油這兩種不同媒介中傳播速度的不同[8]，通過改變液態(tài)調(diào)配器各支節(jié)液面的高度來改變各支節(jié)的特性阻抗，使傳輸線和天線的負載阻抗達到匹配。

該文基于傳輸線原理研究了支節(jié)液面高度變化對ICRH天線系統(tǒng)阻抗匹配效果的影響，得到了系統(tǒng)射頻源處反射系數(shù)模隨液態(tài)調(diào)配器支節(jié)液面高度變化的關系，模擬結(jié)果表明，當其他實驗參數(shù)一定時，通過調(diào)節(jié)液態(tài)調(diào)配器支節(jié)液面高度，能夠達到降低ICRH天線系統(tǒng)反射系數(shù)，提高系統(tǒng)對等離子體的加熱效率的目的。

1 射頻源處反射系數(shù)的計算

2 數(shù)值計算結(jié)果與分析

圖2、圖3及圖4分別為反射系數(shù)模隨液態(tài)調(diào)配器第2支節(jié)液面高度及第3支節(jié)液面高度變化的情況。計算參數(shù)為m，m，m，m，m，天線的發(fā)射頻率為f=38.47MHz。

從圖2可以看出，當其它參數(shù)一定時，隨著，的變化，反射系數(shù)模的取值是不同的，，選取一些特定值時，反射系數(shù)模變小，阻抗匹配效果變好，從圖2可知，當m、m時，反射系數(shù)模最小，此時阻抗匹配效果最好，系統(tǒng)的反射能量減少。

從圖3和圖4可以看出，固定液態(tài)調(diào)配器任意兩個支節(jié)的液面高度，通過調(diào)節(jié)另外一個支節(jié)的液面高度，也可以得到一個使反射系數(shù)模最小的最優(yōu)匹配點，即通過調(diào)節(jié)液態(tài)調(diào)配器任一支節(jié)液面高度，能夠有效減小功率反射系數(shù)大小，提高ICRH系統(tǒng)對等離子體的加熱效率。另外，對比圖3和圖4可以看出，支節(jié)3在0～6m變化時的反射系數(shù)模整體比支節(jié)2在0～6m變化時的要低，即當其它參數(shù)一定時，固定和調(diào)節(jié)時系統(tǒng)的阻抗匹配效果要比固定和調(diào)節(jié)時的情況要好。

4 結(jié)語

該文基于傳輸線原理數(shù)值模擬了離子回旋共振加熱時三支節(jié)液態(tài)調(diào)配器的阻抗匹配過程。通過對數(shù)值模擬結(jié)果的分析，得出在其它實驗參數(shù)不變的情況下，液態(tài)調(diào)配器支節(jié)液面的高度對射頻源處的反射系數(shù)影響較大，合理調(diào)節(jié)液態(tài)調(diào)配器支節(jié)液面高度，能夠有效降低反射系數(shù)的大小，提高ICRH系統(tǒng)對等離子體的加熱效率。

參考文獻

[1] 王鵬，趙燕平.EAST離子回旋系統(tǒng)液態(tài)相移器的理論設計[J].原子能科學技術，2005，39（1）.

[2] 潘亞平，趙燕平，秦成明.關于液調(diào)配器的阻抗匹配算法的研究[J].計算機應用與軟件，2005，22（4）：93-95.

[3] 王磊，趙燕平.基于EAST裝置上液態(tài)調(diào)配器系統(tǒng)的研究[J].原子能科學技術，2008，44（8）.endprint

摘 要：該文基于傳輸線原理數(shù)值模擬了離子回旋共振加熱時三支節(jié)液態(tài)調(diào)配器的阻抗匹配過程，得到系統(tǒng)射頻源處反射系數(shù)模隨液態(tài)調(diào)配器支節(jié)液面高度變化的關系。模擬結(jié)果表明，當其它實驗參數(shù)一定時，通過調(diào)節(jié)液態(tài)調(diào)配器支節(jié)液面高度，能夠有效降低反射系數(shù)的大小，提高ICRH系統(tǒng)對等離子體的加熱效率。

關鍵詞：離子回旋共振加熱 三支節(jié)液調(diào)配器 反射系數(shù) 阻抗匹配

中圖分類號：TM924 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）01（c）-0069-02

離子回旋共振加熱（ICRH）是核聚變實驗裝置上加熱等離子體的一種重要輔助手段[1-2]。在聚變實驗中，ICRH天線系統(tǒng)阻抗失配時，它不能實現(xiàn)長時間連續(xù)波的運行、且系統(tǒng)的反射能量增加，這極大地降低了ICRH天線系統(tǒng)對等離子體的加熱效率，因此ICRH天線系統(tǒng)的阻抗匹配是一個很重要的問題，為此人們在這方面進行了大量的研究[3-7]。EAST裝置是我國自行設計研制的國際首個全超導托卡馬克裝置，目前EAST裝置上安裝的ICRH天線系統(tǒng)的阻抗匹配裝置是三支節(jié)液態(tài)調(diào)配器，它是在同軸線的內(nèi)外導體間充入一些具有低介電常數(shù)的液體（硅油），利用電磁波在空氣和硅油這兩種不同媒介中傳播速度的不同[8]，通過改變液態(tài)調(diào)配器各支節(jié)液面的高度來改變各支節(jié)的特性阻抗，使傳輸線和天線的負載阻抗達到匹配。

該文基于傳輸線原理研究了支節(jié)液面高度變化對ICRH天線系統(tǒng)阻抗匹配效果的影響，得到了系統(tǒng)射頻源處反射系數(shù)模隨液態(tài)調(diào)配器支節(jié)液面高度變化的關系，模擬結(jié)果表明，當其他實驗參數(shù)一定時，通過調(diào)節(jié)液態(tài)調(diào)配器支節(jié)液面高度，能夠達到降低ICRH天線系統(tǒng)反射系數(shù)，提高系統(tǒng)對等離子體的加熱效率的目的。

1 射頻源處反射系數(shù)的計算

2 數(shù)值計算結(jié)果與分析

圖2、圖3及圖4分別為反射系數(shù)模隨液態(tài)調(diào)配器第2支節(jié)液面高度及第3支節(jié)液面高度變化的情況。計算參數(shù)為m，m，m，m，m，天線的發(fā)射頻率為f=38.47MHz。

從圖2可以看出，當其它參數(shù)一定時，隨著，的變化，反射系數(shù)模的取值是不同的，，選取一些特定值時，反射系數(shù)模變小，阻抗匹配效果變好，從圖2可知，當m、m時，反射系數(shù)模最小，此時阻抗匹配效果最好，系統(tǒng)的反射能量減少。

從圖3和圖4可以看出，固定液態(tài)調(diào)配器任意兩個支節(jié)的液面高度，通過調(diào)節(jié)另外一個支節(jié)的液面高度，也可以得到一個使反射系數(shù)模最小的最優(yōu)匹配點，即通過調(diào)節(jié)液態(tài)調(diào)配器任一支節(jié)液面高度，能夠有效減小功率反射系數(shù)大小，提高ICRH系統(tǒng)對等離子體的加熱效率。另外，對比圖3和圖4可以看出，支節(jié)3在0～6m變化時的反射系數(shù)模整體比支節(jié)2在0～6m變化時的要低，即當其它參數(shù)一定時，固定和調(diào)節(jié)時系統(tǒng)的阻抗匹配效果要比固定和調(diào)節(jié)時的情況要好。

4 結(jié)語

該文基于傳輸線原理數(shù)值模擬了離子回旋共振加熱時三支節(jié)液態(tài)調(diào)配器的阻抗匹配過程。通過對數(shù)值模擬結(jié)果的分析，得出在其它實驗參數(shù)不變的情況下，液態(tài)調(diào)配器支節(jié)液面的高度對射頻源處的反射系數(shù)影響較大，合理調(diào)節(jié)液態(tài)調(diào)配器支節(jié)液面高度，能夠有效降低反射系數(shù)的大小，提高ICRH系統(tǒng)對等離子體的加熱效率。

參考文獻

[1] 王鵬，趙燕平.EAST離子回旋系統(tǒng)液態(tài)相移器的理論設計[J].原子能科學技術，2005，39（1）.

[2] 潘亞平，趙燕平，秦成明.關于液調(diào)配器的阻抗匹配算法的研究[J].計算機應用與軟件，2005，22（4）：93-95.

[3] 王磊，趙燕平.基于EAST裝置上液態(tài)調(diào)配器系統(tǒng)的研究[J].原子能科學技術，2008，44（8）.endprint

摘 要：該文基于傳輸線原理數(shù)值模擬了離子回旋共振加熱時三支節(jié)液態(tài)調(diào)配器的阻抗匹配過程，得到系統(tǒng)射頻源處反射系數(shù)模隨液態(tài)調(diào)配器支節(jié)液面高度變化的關系。模擬結(jié)果表明，當其它實驗參數(shù)一定時，通過調(diào)節(jié)液態(tài)調(diào)配器支節(jié)液面高度，能夠有效降低反射系數(shù)的大小，提高ICRH系統(tǒng)對等離子體的加熱效率。

關鍵詞：離子回旋共振加熱 三支節(jié)液調(diào)配器 反射系數(shù) 阻抗匹配

中圖分類號：TM924 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）01（c）-0069-02

離子回旋共振加熱（ICRH）是核聚變實驗裝置上加熱等離子體的一種重要輔助手段[1-2]。在聚變實驗中，ICRH天線系統(tǒng)阻抗失配時，它不能實現(xiàn)長時間連續(xù)波的運行、且系統(tǒng)的反射能量增加，這極大地降低了ICRH天線系統(tǒng)對等離子體的加熱效率，因此ICRH天線系統(tǒng)的阻抗匹配是一個很重要的問題，為此人們在這方面進行了大量的研究[3-7]。EAST裝置是我國自行設計研制的國際首個全超導托卡馬克裝置，目前EAST裝置上安裝的ICRH天線系統(tǒng)的阻抗匹配裝置是三支節(jié)液態(tài)調(diào)配器，它是在同軸線的內(nèi)外導體間充入一些具有低介電常數(shù)的液體（硅油），利用電磁波在空氣和硅油這兩種不同媒介中傳播速度的不同[8]，通過改變液態(tài)調(diào)配器各支節(jié)液面的高度來改變各支節(jié)的特性阻抗，使傳輸線和天線的負載阻抗達到匹配。

該文基于傳輸線原理研究了支節(jié)液面高度變化對ICRH天線系統(tǒng)阻抗匹配效果的影響，得到了系統(tǒng)射頻源處反射系數(shù)模隨液態(tài)調(diào)配器支節(jié)液面高度變化的關系，模擬結(jié)果表明，當其他實驗參數(shù)一定時，通過調(diào)節(jié)液態(tài)調(diào)配器支節(jié)液面高度，能夠達到降低ICRH天線系統(tǒng)反射系數(shù)，提高系統(tǒng)對等離子體的加熱效率的目的。

1 射頻源處反射系數(shù)的計算

2 數(shù)值計算結(jié)果與分析

圖2、圖3及圖4分別為反射系數(shù)模隨液態(tài)調(diào)配器第2支節(jié)液面高度及第3支節(jié)液面高度變化的情況。計算參數(shù)為m，m，m，m，m，天線的發(fā)射頻率為f=38.47MHz。

從圖2可以看出，當其它參數(shù)一定時，隨著，的變化，反射系數(shù)模的取值是不同的，，選取一些特定值時，反射系數(shù)模變小，阻抗匹配效果變好，從圖2可知，當m、m時，反射系數(shù)模最小，此時阻抗匹配效果最好，系統(tǒng)的反射能量減少。

從圖3和圖4可以看出，固定液態(tài)調(diào)配器任意兩個支節(jié)的液面高度，通過調(diào)節(jié)另外一個支節(jié)的液面高度，也可以得到一個使反射系數(shù)模最小的最優(yōu)匹配點，即通過調(diào)節(jié)液態(tài)調(diào)配器任一支節(jié)液面高度，能夠有效減小功率反射系數(shù)大小，提高ICRH系統(tǒng)對等離子體的加熱效率。另外，對比圖3和圖4可以看出，支節(jié)3在0～6m變化時的反射系數(shù)模整體比支節(jié)2在0～6m變化時的要低，即當其它參數(shù)一定時，固定和調(diào)節(jié)時系統(tǒng)的阻抗匹配效果要比固定和調(diào)節(jié)時的情況要好。

4 結(jié)語

該文基于傳輸線原理數(shù)值模擬了離子回旋共振加熱時三支節(jié)液態(tài)調(diào)配器的阻抗匹配過程。通過對數(shù)值模擬結(jié)果的分析，得出在其它實驗參數(shù)不變的情況下，液態(tài)調(diào)配器支節(jié)液面的高度對射頻源處的反射系數(shù)影響較大，合理調(diào)節(jié)液態(tài)調(diào)配器支節(jié)液面高度，能夠有效降低反射系數(shù)的大小，提高ICRH系統(tǒng)對等離子體的加熱效率。

參考文獻

[1] 王鵬，趙燕平.EAST離子回旋系統(tǒng)液態(tài)相移器的理論設計[J].原子能科學技術，2005，39（1）.

[2] 潘亞平，趙燕平，秦成明.關于液調(diào)配器的阻抗匹配算法的研究[J].計算機應用與軟件，2005，22（4）：93-95.

[3] 王磊，趙燕平.基于EAST裝置上液態(tài)調(diào)配器系統(tǒng)的研究[J].原子能科學技術，2008，44（8）.endprint