[发明专利]一种测量等离子体电流分布的极化ECE诊断系统

摘要

本发明属于一种核聚变等离子体诊断领域，具体涉及一种测量等离子体电流分布和安全因子分布的极化电子回旋辐射(ECE)诊断系统。该系统由扫频源、信号发生器、倍频器、混频器、隔离器、极化天线系统、中频系统、检波系统、视频放大、数据采集和分析系统等组成。通过测量电子回旋辐射的极化分布比值，获得磁场分布的螺距角、等离子体电流和安全因子q分布。本发明利用电子回旋辐射波X模和O模的基本性质，采用2个天线通道测量不同角度的电子回旋辐射波强度比值，获得磁场分布的螺距角，进而得到电流分布和安全因子分布。系统的测量不受等离子体加热等外在条件影响而被动测量，因此可以进行随时获得电流分布和安全因子分子的数据。

主权项

一种测量等离子体电流分布的极化ECE诊断系统，其特征在于：它包括微波扫频源(1)、扫频信号发生器(2)、扫频波功分器(3)、隔离器(4)、微波功分器(5)、微波倍频器(6)、微波混频器(7)、微波隔离器(8)、带阻滤波器(9)、正45度接收天线系统(10)、负45度接收天线系统(11)、等离子体(12)、第一组中频放大器(13)、带通滤波器(14)、第二组中频放大器(15)、检波系统(16)、视频放大系统(17)、数据采集和分析系统(18)，所述的扫频信号发生器(2)输出端与扫频波功分器(3)的输入端连接，扫频波功分器(3)的一个输出端与微波扫频源(1)的波形控制端连接，扫频波功分器(3)的另一个输出端与数据采集和分析系统(18)的信号输入端连接，微波扫频源(1)的微波输出源与隔离器(4)的输入端连接，隔离器(4)的输出端与微波功分器(5)的输入端连接，微波功分器(5)的输出端分别与两个不同的微波倍频器(6)的输入端连接，微波倍频器(6)的输出端与分别与两个微波混频器(7)的本振输入端连接，正45度接收天线系统(10)和负45度接收天线系统(11)分别接收等离子体(12)辐射来的微波信号，它们的输入端分别与两个不同的带阻滤波器(9)的输入端连接；带阻滤波器(9)的输出端分别与两个微波隔离器(8)的输入端连接，微波隔离器(8)的输出端分别与两个微波混频器(7)的射频输入端连接，微波混频器(7)的中频输出端分别与第一组中频放大器(13)的输入端连接，第一组中频放大器(13)的输出端分别与带通滤波器(14)的输入端连接，带通滤波器(14)的输出端分别与第二组中频放大器(15)的输入端连接，第二组中频放大器(15)的输出端分别与检波系统(16)的输入端连接，检波系统(16)输出端分别与视频放大系统(17)的输入端连接，视频放大系统(17)的输出端分别与数据采集和分析系统(18)的信号输入端连接；所述的微波扫频源(1)是一个宽带的压控微波振荡器或微波合成源，通过外加电压来控制微波输出或者内部自己控制输出步进扫频微波；所述的微波隔离器(4)和微波隔离器(8)分别用于微波单向传输，防止回路产生寄生反射，隔离度大于20dB；所述的微波倍频器(6)是一个带功率驱动的全频带微波频率放大器，其用于将微波扫频源(1)输出的低频微波频率放大到本系统的工作频段，且输出功率能够足够驱动微波混频器(7)；所述的微波混频器(7)、微波隔离器(8)、带阻滤波器(9)、正45度接收天线系统(10)和负45度接收天线系统(11)构成两路独立的接收系统，分别从中垂面正负45度来接收从等离子体辐射来的电子回旋辐射信号，并在微波混频器(7)中下变频至中频信号；所述的正45度微波接收天线系统(10)和负45度微波接收天线(11)分别与托卡马克的中垂面成正负45度；所述的第一组中频放大器(13)、带通滤波器(14)、第二组中频放大器(15)、检波系统(16)、视频放大系统(17)构成中频信号处理系统，用于将待测中频信号转化成视频信号输出给数据采集和分析系统(18)，带通滤波器(14)选100‑800MHz。