[发明专利]基于自激振荡微波源的多道微波多普勒反射计

说明书

本发明属于核聚变等离子体微波诊断领域，具体为基于自激振荡微波源的多道微波多普勒反射计包括三个多工器、其中两路多工器之间的一组微波放大器和一组微波功分器，以及第二多工器和第三多工器之间的一组微波正交混频器、一组低通滤波器和一组视频放大器；由微波放大器组、微波功分器组、多工器组和定向耦合器等组成的环回路自激振荡同时产生多个微波频率，经微波隔离器后，从发射天线的输出端向等离子体发射微波信号，接收天线输入端接收从等离子体反射的微波信号，接收天线的输出端依次与微波隔离器、多工器和微波正交解调器连接。本装置成本低、频率稳定度和功率平坦度高、维护简单，研制周期短等优点。

技术领域

本发明属于核聚变等离子体微波诊断领域，具体涉及多普勒反射计。

背景技术

微波多普勒反射计是测量等离子体湍流和旋转径向分布的一种重要诊断手 段。这种技术最早于上世纪九十年代开始在AUG、JT-II、Tore Supra等装置上应 用于等离子体物理实验研究。由于测量位置与微波的频率一一对应，即一个频 率只能实现一个空间点的测量，早期发展的反射计系统都只能发射一个频率， 实现一个径向位置测量。为了实现空间分布测量，只能通过系统步进扫频，由 于一个完整的步进扫频周期通常需要好几十毫秒到几百毫秒，因此扫频方式测 量的空间分布不是同时的，它有一个假定前提，即在扫频期间等离子体湍流和 旋转没有变化。但是实际上等离子体的旋转和湍流变化的非常快，例如在不同 放电约束模式转换过程中，其变化时间达到微秒量级，因此用微波源扫频方式 测量的空间分布有时会不准确，其严谨性经常受到科学家的质疑。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于自激振荡微波源的多道微波多普勒反射计， 能够同时实现多个空间点的等离子体旋转速度和湍流分布测量。

本发明的技术方案如下：

基于自激振荡微波源的多道微波多普勒反射计，包括第一多工器、第二多 工器，以及上述两路多工器之间的一组微波放大器和一组微波功分器，还包括 第三多工器，以及第二多工器和第三多工器之间的一组微波正交混频器、一组 低通滤波器和一组视频放大器；

所述的第一多工器有一个输入端、N个输出端；

所述的微波放大器有一个输入端、一个输出端；

所述的微波功分器有一个输入端、两个输出端，即第一输出端和第二输出 端；

所述的第二多工器有N个输入端、一个输出端；

所述的第三多工器有N个输出端、一个输入端；

所述的微波正交混频器有两个输入端，即本振输入端和射频输入端，一个 输出端；

所述的微波放大器、微波功分器、微波正交混频器、低通滤波器和视频放 大器数量相同，均为N；

所述的第一多工器的输出端与各个微波放大器的输入端连接，各个微波放 大器的输出端与对应的微波功分器的输入端连接，每个微波功分器组的第一输 出端与对应的第二多工器的输入端连接，每个微波功分器的第二输出端连接微 波正交混频器的本振输入端，微波正交混频器的输出端与低通滤波器的输入端 连接，低通滤波器的输出端与视频放大器的输入端连接，每个微波正交混频器 的射频输入端与对应的第三多工器的输出端连接。

所述的多普勒反射计还包括定向耦合器、第一微波隔离器和微波反射天线； 第二多工器的输出端与定向耦合器的输入端连接，定向耦合器的耦合端与第一 多工器的输入端连接，定向耦合器的输出端与第一微波隔离器的输入端连接， 微波隔离器的输出端与微波反射天线连接，微波反射天线的输出端向待测量目 标发射微波信号。

所述的定向耦合器的耦合度为6-20dB。

所述的第一微波隔离器的隔离度为25～50dB。