[发明专利]毫米波段微波极化参数测量系统

说明书

本发明属于等离子体加热领域，具体为毫米波段微波极化参数测量系统。包括波源单元、被测单元和微波参数检测单元，微波参数检测单元包括方波导喇叭天线和正交模式转换器，还包括在正交模式转换器两个输出端分别依次连接的检测隔离器、混频器、放大器、滤波器和衰减器，其中一路输出上的滤波器和衰减器之间加入移相器，两路输出连接单片集成电路的输入端微波经过混频器时分别与本振源混频。回旋管输出的微波为线极化高斯微波，经过极化器传输后，微波转换为椭圆极化，波源单元与微波参数检测单元都高度集成，使用灵活方便，可靠性高，可广泛用于高频微波极化参数测量。

技术领域

本发明属于等离子体加热领域，具体涉及一种用于电子回旋共振加热系统，毫米波部件冷测实验中的微波发射及微波极化参数测量系统。

背景技术

电子回旋共振加热(ECRH)是磁约束聚变研究中一种重要的加热手段。ECRH系统是由回旋管(高功率毫米源)、传输线、天线和辅助电源等组成。ECRH系统单模功率在0.5MW–1MW，频率35GHz–170GHz。其中，回旋管输出的是线极化高斯基模，传输线中有个重要的微波器件——极化器，其作用是改变传输线中微波的极化方向，以便开展相关物理实验。在将极化器安装于高功率传输线之前需要开展冷测实验，所以设计低功率条件下的实验测量装置，测量极化器(由两面极化镜组成)的极化特性，即获得极化镜旋转角度与微波极化参数之间的关系曲线，验证理论计算的正确性。

发明内容

本发明的目的是提供一种毫米波段微波极化参数测量系统，其可靠性高。

本发明的技术方案如下：

一种毫米波段微波极化参数测量系统，包括依次连接的波源单元、被测单元和微波参数检测单元，所述的微波参数检测单元包括方波导喇叭天线和正交模式转换器，还包括在正交模式转换器两个输出端分别依次连接的检测隔离器、混频器、放大器、滤波器和衰减器，其中一路输出上的滤波器和衰减器之间加入移相器，两路输出都与单片集成电路的输入端连接，在上述两个混频器的输入端分别连接本振源，使微波经过混频器时分别与本振源混频。

所述的波源单元包括依次连接的压控振荡器、倍频器、波源单元隔离器、滤波器、放大器、可变衰减器、波纹天线、透镜，在波纹天线、透镜之间设有线栅。

所述的被测单元包括三段波纹波导、两个换向波导以及位于换向波导上的极化镜；三段波纹波导即波纹波导a、波纹波导b、波纹波导c，两个换向波导即换向波导a、换向波导b；所述的波纹波导a与波纹波导b垂直，波纹波导b与波纹波导c垂直，换向波导a设于波纹波导a与波纹波导b之间，换向波导b设于波纹波导b与波纹波导c之间。

所述的单片集成电路为芯片AD8302。

所述的本振源包括依次连接的微波功率源、倍频器、隔离器、滤波器、功分器和两个低通滤波器，所述的两个低通滤波器分别位于功分器的两路输出端上，所述的两个低通滤波器输出端分别连接所述的两个混频器的输入端。

所述的微波功率源为低功率微波源VCO。

本发明的显著效果如下：

回旋管输出的微波为线极化高斯微波，经过极化器传输后，微波转换为椭圆极化，由电磁场理论可知，任何极化波都可以分解成两个取向正交的线极化波之和，两极化波的相位差和振幅比就决定了合成微波的极化状态。本发明依据高功率条件下回旋管输出的微波模式，并基于电磁场理论设计低功率实验装置，本装置包括波源单元、被测单元(包括波纹波导、换向波导与极化镜)、微波参数检测单元以及数据处理单元。