LHCD微波反馈控制的相位计算与读出系统研究

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1、Y141254i中国科学技术大学博士学位论⑧LHCD微波反馈控制的相位计算与读出系统研究作者姓名：刘强}；i学科专业：物理电子学}，；’导师姓名：周永钊教授梁吴副教授；．完成时间：二oo八年五月iL，．．．．。，⋯，一一．．一一⋯。．，．。，一～。．．一⋯一一一～⋯一．一：．．一。．，j摘要建立算法模型。3．使用大容量高性能的FPGA(FieldProgrammableGateArray)器件，利用其内嵌的DSP核及其它丰富的资源，加上针对特殊运算的专用电路，实现相位算法的硬件设计。4．在单个FPGA器件中实现多个微波通道相位的并行计算。该相位计算系统可以快速完成EAST低杂波系统的2

2、0路微波主波导的相位计算，并且比采用传统DSP器件的方案具有更高的性价比。在此基础上，我们设计了基于PCI总线的光纤数据传输方案，同时保留了在HT-7托卡马克上具有成功经验的RS．485接口。在只使用光纤传输数据的情况下，整个系统不仅可以提供高速的数据传输通道，还可以有效地将地线与相位计算系统隔离，避免了在复杂的电磁环境下进行长距离传输时相互之间可能存在的影响。整个系统在实时操作系统QNX平台上运行，这样可以获得更快的软件响应速度。目前，整个相位计算和读出系统已经设计完成，并经过了一系列测试，即将与低杂波系统一起在EAST托卡马克上安装。关键字：相位计算，LHCD，FPGA，Matla

3、b／Simulink，光纤，PCI，QNXIIAbstractLowerHybridCurrentDrive(LHCD)isaneffectivemethodtosustainsteady—stateoperationintokamak．TheenergyOfLowerHybridWaves(LHW)canbecoupledintoplasmatoaccelerateelectronsbymeansoftheLandaudamping．Thecurrentdriveefficiencydependsontheplasmadensity，toroidalmagneticfieldandl

4、aunchedLHWpowercouplingspectrum．Withvariousphasedifferencesateachwaveguide，thepowercouplingspectrumsarediverse．Ifthephasedifferencesaretoosmall，someofthemicrowavebeamcannotarriveatthecenterofplasmaandthedriveefficiencywillbequitelow．Otherwise，ifthedifferenceistoobig，mostoftheLHWpowerwillbeabsorb

5、edbythoseoutsideelectronsandtheconversionefficiencywillstillbeunsatisfactory．Byfeedbackcontrolofthephasedifferencesateachwaveguide，aspecificpowercouplingspectrumcanbemaintainedinpurposeofincreasingthedriveefficiencyandimprovingtheplasmaconfinement．ThisistheprerequisitethattheLHWsystemcouldachiev

6、evariousgoalsinphysicsexperiments．AnLHWsystemwithfrequencyof2．45GHz，ofwhichthemicrowaveisdedvedfrom20KU一2．45KlystronAmplifiersmadeinRussia，isappliedonEAST(ExperimentAdvancedSuper-conductingTokamak)．Sincethephaseoftheklystronamplifier’Soutputmicrowaveisquitesensitivetothenegativehighvoltageonitsc

7、athode，approximatelya10degrees’phasemovementCanbebroughtaboutbyachangeofl％onthenegativehighvoltage，afeedbackcontrol，whichshouldbecompletedmuchfasterthanthenegativehighvoltage’Sfluctuations，mustbeachievedinordertomaintainanex