[发明专利]一种高功率微波极化特性检测系统及检测方法

说明书

本发明属于磁约束核聚变技术，具体涉及一种高功率微波极化特性检测系统及检测方法，系统包括传输线、双模定向耦合器、匹配电阻、传输天线、正交模式转换器，正交模式转换器的两路分割信号通路上的谐波混频器、放大器、滤波器、衰减器，本振源和功分器，两路方波a和b通过直角形的传输线传输，一路方波通过传输天线发射至正交模式转换器，分成两路信号，通过本振源和功分器使得一路方波经过谐波混频器A、谐波混频器B时分别与本振源输出的信号混频，最后得到水平方向和垂直方向的电场分量，转化为微波极化特性。本系统及装置能够对高功率微波极化特性进行高效稳定地检测，避免微波器件直接与传输线电气连接而出现损坏。

技术领域

本发明属于磁约束核聚变技术，具体涉及一种高功率微波极化特性检测系统及检测方法。

背景技术

电子回旋共振加热是一种重要的等离子体加热手段。微波和等离子体耦合效率与环向磁场、等离子体密度、微波入射角度及微波的极化特性有关。

在电子回旋共振加热系统中，通常采用微波的极化特性与环向磁场、等离子体密度、微波入射角度等匹配的策略实现微波与等离子体的高效耦合。

为保证微波与等离子体的高效耦合，通过调整传输线上的极化器可以改变微波的极化特性以达到理想的极化状态，但是微波的极化状态是否达到了理想状态，需要一种检测手段对高功率微波的极化特性进行检测。

由于电子回旋共振加热系统的微波频率高、功率大，目前普遍采用定向耦合器取一小部分微波进行分析，一是很难有效快速地分析微波的极化特性，二是通常微波器件直接与定向耦合器连接，导致微波器件与电子回旋系统传输线直接电气相连，经常容易出现微波器件被烧坏。

发明内容

本发明的目的是提供一种高功率微波极化特性检测系统及检测方法，能够对高功率微波进行极化特性的高效稳定地检测。

本发明的技术方案如下：

一种高功率微波极化特性检测系统，其包括：

用于传输两路方波a和b的直角形的传输线；

设于传输线的直角弯头处的双模定向耦合器；

设于双模定向耦合器背面的匹配电阻和传输天线；

与所述的传输天线的出口连接的正交模式转换器；

设于所述的正交模式转换器的两路分割信号通路上的谐波混频器、放大器、滤波器、衰减器，其中一路分割信号上的滤波器A和衰减器A之间设有移相器；

本振源和功分器；所述的本振源输出的信号经过功分器后输出两路信号分别与谐波混频器A、谐波混频器B连接；

还包括安装在两路分割信号通路汇合处的信号处理单元。

所述的双模定向耦合器的镜面面向传输线内，用于传输两路方波a和b；镜面上有一排耦合小孔，将两路方波a和b引到双模定向耦合器的背面，背面安装有匹配电阻和传输天线，所述的两路方波a和b分别接入上述的匹配电阻和传输天线。

所述的传输天线包括双模喇叭天线A和双模喇叭天线B)，双模喇叭天线A设于双模定向耦合器背面，双模喇叭天线A与所述的双模喇叭天线A的喇叭口对应安装，所述的双模喇叭天线B出口连接正交模式转换器。

其特征在于：所述的两路分割信号通路分别输出水平方向的电场分量E_x0、垂直方向的电场分量E_y0。

所述的信号处理器计算水平方向的电场分量、垂直方向的电场分量的相位差δ，最后得到微波的极化特性α和β；其中α为椭圆主轴的旋转角度，即椭圆主轴与x轴的夹角；β称为椭圆率，若设椭圆长轴为a，短轴为b。

一种高功率微波极化特性检测方法，包括如下步骤：