多普勒反射儀是一種結(jié)合了微波技術(shù)和散射測(cè)量技術(shù)的微波診斷系統(tǒng),它具有較高的時(shí)間和空間分辨率以及良好的波數(shù)選擇性。它能夠同時(shí)測(cè)量等離子體密度漲落和極向旋轉(zhuǎn)速度分布,是研究等離子體湍流的有力工具。多普勒反射儀系統(tǒng)將某個(gè)特定頻率的微波束入射到等離子體中并在截止層處散射,通過(guò)測(cè)量散射信號(hào)的幅度和相位的變化來(lái)得到截止層處的密度漲落和垂直旋轉(zhuǎn)速度。本論文主要的研究?jī)?nèi)容是在KSPEX裝置上搭建一套多普勒反射儀系統(tǒng),用于同時(shí)測(cè)量等離子體的極向旋轉(zhuǎn)速度和密度漲落。該套反射儀系統(tǒng)工作的頻率范圍為1～10 GHz,采用超外差式測(cè)量,極化方式為尋常模極化（O模）。系統(tǒng)中振蕩器所產(chǎn)生的3 GHz的本振信號(hào)與微波信號(hào)源所產(chǎn)生的探測(cè)信號(hào)混合產(chǎn)生一個(gè)差頻,從而實(shí)現(xiàn)超外差測(cè)量。通過(guò)超外差檢測(cè)的方法可以測(cè)量多普勒頻移的大小和方向。該套系統(tǒng)采用雙脊喇叭天線用來(lái)同時(shí)發(fā)射和接受微波信號(hào)。在KSPEX裝置的氧化物陰極放電等離子體中,它典型的等離子體密度峰值約為3.88×10¹⁷m^-3。射線追蹤結(jié)果表明,系統(tǒng)測(cè)量范圍可以覆蓋整個(gè)小半徑。臺(tái)面測(cè)試中,用一個(gè)垂直于傳播方向放置并做往返運(yùn)動(dòng)的鐵... 

【文章來(lái)源】：合肥工業(yè)大學(xué)安徽省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：67 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

O模以及X模極化方式示意圖

的壽命短，對(duì)等離子體有污染，并不能完整測(cè)得邊界和芯部的等離子體參數(shù)，影響等離子體放電，測(cè)量過(guò)程會(huì)受到許多因素的影響。還有一種測(cè)量徑向電場(chǎng)分布的工具是重離子束探針，但因其技術(shù)難度大、造價(jià)昂貴，很難廣泛運(yùn)用在裝置中。而多普勒反射儀系統(tǒng)通過(guò)改變測(cè)量頻率范圍，可以測(cè)量邊界和芯部的等離子體參數(shù)，同時(shí)還可以測(cè)量徑向電場(chǎng)的剪切，通過(guò)多普勒反射儀系統(tǒng)還可以研究等離子體的多普勒頻移、徑向電場(chǎng)測(cè)量以及垂直速度漲落。多普勒反射儀結(jié)合了微波技術(shù)和散射測(cè)量技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，是測(cè)量徑向電場(chǎng)和研究湍流的有力工具。圖2.2簡(jiǎn)易多普勒反射儀系統(tǒng)框圖Fig2.2TheblockdiagramofsimpleDopplerreflectometersystem多普勒反射儀的優(yōu)點(diǎn)是靈活性，可以用來(lái)測(cè)量等離子體的極向旋轉(zhuǎn)速度、密度分布、密度湍流等。多普勒反射儀系統(tǒng)可以分為三個(gè)部分：微波源、傳輸系統(tǒng)和采集系統(tǒng)。圖2.2是一個(gè)最簡(jiǎn)單的多普勒反射儀的系統(tǒng)框圖。多普勒反射儀工作的基本流程是由微波源產(chǎn)生的微波經(jīng)過(guò)傳輸系統(tǒng)的多次處理，將微波信號(hào)通過(guò)天線發(fā)射進(jìn)入到等離子體中，并接收從等離子體截止層散射回來(lái)的信號(hào)，最后通過(guò)

合肥工業(yè)大學(xué)專業(yè)碩士研究生學(xué)位論文10圖2.3ASDEX-U裝置上的多普勒反射儀V波段系統(tǒng)框圖Fig2.3TheblockdiagramoftheV-BandmicrowaveDopplerreflectometersysteminASDEX-U（2）TJ-II氦仿星器上的多普勒反射儀系統(tǒng)西班牙的TJ-II氦仿星器的多普勒反射儀系統(tǒng)V波段系統(tǒng)，系統(tǒng)中有兩個(gè)頻率源，一個(gè)頻率源1的頻率范圍是8～12.5GHz，另一個(gè)頻率源2的范圍與其相差0.192GHz，如圖2.4所示，一路1信號(hào)經(jīng)過(guò)四倍頻后達(dá)到所需的V波段，信號(hào)由皺褶天線發(fā)射入等離子體中，從等離子體散射回來(lái)的信號(hào)混頻后得到的中頻信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)過(guò)放大器和帶通濾波器同2、1混頻所產(chǎn)生的本振信號(hào)一起通過(guò)I/Q鑒相器，進(jìn)一步降頻后由采集卡進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。在氦仿星器上，多普勒反射儀可以測(cè)量密度漲落的極向旋轉(zhuǎn)速度，測(cè)量分析了L-H模轉(zhuǎn)換過(guò)程中等離子體的密度漲落的極向旋轉(zhuǎn)速度的變化，同時(shí)還分析了速度剪切層對(duì)多普勒反射儀的影響。圖2.4TJ-II裝置上的多普勒反射儀系統(tǒng)框圖[21]Fig2.4TheblockdiagramoftheDopplerreflectometersysteminTJ-II[21]

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]一種圓孔單元厚屏頻率選擇表面結(jié)構(gòu)的傳輸特性研究[J]. 方春易,張樹(shù)仁,盧俊,汪劍波,孫連春.  物理學(xué)報(bào). 2010(07)

博士論文
[1]EAST托卡馬克上的多普勒背向散射儀[D]. 周楚.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2015

碩士論文
[1]帶通頻率選擇表面的仿真設(shè)計(jì)[D]. 李順禮.山東大學(xué) 2010



本文編號(hào)：3456097