基于探针阵列的rf天线阻抗测量方法的研究

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1、万方数据第22卷第5期·92·电子测量与仪器学报JOURNALOFELECTRoNICMEASUREMENTANDINSTRUMENT％Z．22No．52008年10月基于探针阵列的RF天线阻抗测量方法的研究吴东升赵燕平曾现祥(1．中科院等离子体物理研究所，合肥230031；2．安徽建筑工业学院计算机与电子信息工程系，合肥230022)摘要：为研究等离子体放电期间大功率RF天线阻抗变化和满足阻抗匹配器的动态调节的需要，提出了基于探针阵列的RF天线阻抗的测量方法，利用传输线理论，分析了采用探针阵列对大功率RF天线的阻抗进行实时测量的原理，建立了数学模型，构建了天线阻抗的测量系统。该系统集数据采样

2、、数据处理、参数计算等功能于·体，实现了大功率RF天线阻抗的自动测量，给出了系统的实时测量结果。实验结果表明该方法结构简单、可靠、测量精度高、速度快，具有良好的实用价值。关键词：天线阻抗，探针阵列，自动测试中国分类号：TP274文献标识码：A国家标准学科分类代码：510．401StudyonImpedanceMeasurementMethodofRFAntennaBasedonProbe．ArrayWuDongshengZhaoYanpingZengXianxiang(1．DepartmentofMicrowave，InstituteofPlasmaPhysics，ChineseAcademy

3、ofScience，Hefei230031，China)(2．DepartmentofComputer＆ElectronicEngineering，A11lIuiInstituteofArchitecture＆Industry，Hefei230022，China)Abstract：InordertostudyRFantennaimpedancechangesduringplasmadischargeandmeettheneedofdy—namicregulationforimpedancematchingnetwork，anewimpedancemeasurementmethodofhighp

4、owerRFanten—nabasedonprobe—arrayisproposed．Thereal—timemeasurementprincipleusingathree—probearrayisdiscussedandthemathematicmodelisdeducedaccordingtotransmissionlinetheory．AnautomaticmeasurementsystemWasdesignedandimplemented，whichgathersthefunctionsofdatasampling，dataprocessingandparametercalculati

5、ontogether．Therealtimemeasurementresultsarealsogiven．Experimentalresultsshowthattheproposedmethodfeaturessimplestructure，fastmeasurementspeed，highreliabilityandaccuracy，andhasagoodpracticalvalue．Keywords：antennaimpedance，probe—array，automaticmeasurement．1引言在受控核聚变的研究中，为提高等离子体中的能量，普遍采用大功率微波和射频波加热等离子体的

6、方法，以此期望使等离子体达到聚变温度。其中射频波段(10—100MHz)的离子回旋共振加热方法是最有前途的加热手段之一。高频发生器发出的RF功率由发射天线发送给等离子体，在等离子体中激发起离子回旋波，使等离子体在RF功率的频率下达到共振，实现等离子体的回旋共振(ICRH)加热。在HT一7Tokamak系统中，离子回旋共振加热本文于2007年8月收到。基金项目：国家自然科学基金(10675125)项目资助。部分由高频发射机、同轴传输线、阻抗匹配装置和天线组成。高频发生器输出一定频率的RF功率(30MHz，300kW)，由传输线传送给天线，再由天线发射RF功率给等离子体。发射天线靠匹配短线来调节，

7、当天线和等离子体呈现的阻抗与传输线的特征阻抗相匹配时，发射天线将把RF功率高效地传送给等离子体实现离子回旋共振加热¨。j。高频发射机输出的阻抗和同轴传输线的特性阻抗均为50fl，而天线的输入阻抗很小，在等离子体放电期间天线阻抗的实部只有几欧姆，且随等离子体和放电参数的变化而变化，这不仅影响波与等离子体的耦合效率H“]，还影响与传输系统匹配特性。为了提万方数据第5期基于探针阵列的RF天线阻抗测量方法