本發(fā)明涉及穩(wěn)態(tài)高功率微波控制技術領域，具體是一種east托卡馬克穩(wěn)態(tài)高功率低雜波功率調制裝置。

背景技術：

目前國內外的托卡馬克裝置上普遍采用高功率微波（低雜波）來進行等離子體加熱和電流驅動，在我國世界第一臺全超導托卡馬克裝置east上，也利用高功率微波來驅動等離子體并開展實驗研究。該低雜波系統(tǒng)是由多只速調管組成的穩(wěn)態(tài)高功率微波系統(tǒng)，微波功率通過多結波導陣天線耦合到等離子體中。不同物理實驗對低雜波功率提出了不同的要求，低雜波功率調制是其中應用廣泛的一種模式。

east裝置低雜波原有調制系統(tǒng)功能不能滿足實驗的需求，其調制頻率較低、控制也不靈活，因此發(fā)展新的靈活控制的調制系統(tǒng)對裝置實驗運行至關重要。目前國內其他裝置上還沒有這方面的研究。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的是提供一種east托卡馬克穩(wěn)態(tài)高功率低雜波功率調制裝置，通過低雜波系統(tǒng)前級激勵源的控制來實現對穩(wěn)態(tài)高功率微波的功率調制，為裝置實驗提供穩(wěn)定可靠的平臺，該裝置的應用，將大大促進east裝置相關實驗研究的實施和完成。

本發(fā)明的技術方案如下：

一種east托卡馬克穩(wěn)態(tài)高功率低雜波功率調制裝置，其特征在于：包括有pxi控制計算機、驅動電路、微波源激勵系統(tǒng)和速調管，所述的pxi控制計算機具有高速數字i/o卡，所述的微波源激勵系統(tǒng)包括有依次相連接的振蕩器、功分器和微波放大器，所述振蕩器的輸出端與所述功分器的輸入端之間連接有pin開關，所述微波放大器的輸出端與所述速調管的輸出端相連接；所述的pxi控制計算機通過所述高速數字i/o卡向所述驅動電路輸出調制信號，所述驅動電路將輸入的調制信號進行放大后控制所述的pin開關導通和截止。

所述的east托卡馬克穩(wěn)態(tài)高功率低雜波功率調制裝置，其特征在于：所述高速數字i/o卡的型號為ni6259。

所述的east托卡馬克穩(wěn)態(tài)高功率低雜波功率調制裝置，其特征在于：所述速調管的輸出端通過傳輸線與托卡馬克裝置相連接。

本發(fā)明在微波源激勵系統(tǒng)的振蕩器上集成一個pin開關，作為控制整個微波激勵系統(tǒng)的主控制開關；通過對振蕩器的控制來實現系統(tǒng)總輸出功率的控制。

本發(fā)明利用計算機高速采集卡輸出方波信號用于控制的調制頻率源。

本發(fā)明通過搭建pin開關驅動電路，將調制頻率源信號放大以驅動pin開關。

本發(fā)明的計算機控制系統(tǒng)，用來靈活地設置各參數設置，包括調制頻率、占空比和調制的起止時刻。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明為高功率微波源的功率調制提供了一個簡便而靈活的實現方法，在低雜波微波源激勵系統(tǒng)上安裝一只主控制pin開關；通過pxi計算機控制高速數字i/o卡（ni6259）輸出調制源信號；高速數字i/o卡輸出的調制源信號經過驅動電路放大后控制主pin開關；計算機根據實驗需要設置調制源的參數：調制頻率、占空比及調制起止時間；整個控制系統(tǒng)參數可靈活設置，調制頻率（高達10khz以上）滿足了物理實驗需要。

附圖說明

圖1為本發(fā)明結構原理框圖。

圖2為本發(fā)明中微波源激勵系統(tǒng)、pin開關和速調管的連接結構原理框圖。

圖3為本發(fā)明開關時間測試圖。

圖4為本發(fā)明在2.45ghz低雜波功率下的調制（10khz）輸出波形圖。

具體實施方式

參見圖1、2，一種east托卡馬克穩(wěn)態(tài)高功率低雜波功率調制裝置，包括有pxi控制計算機1、驅動電路3、微波源激勵系統(tǒng)4和速調管5，pxi控制計算機1具有高速數字i/o卡2，微波源激勵系統(tǒng)4包括有依次相連接的振蕩器4-1、功分器4-2和微波放大器4-3，振蕩器4-1的輸出端與功分器4-2的輸入端之間有pin開關6，微波放大器4-3的輸出端與速調管5的輸出端相連接；pxi控制計算機1通過高速數字i/o卡2向驅動電路3輸出調制信號，驅動電路3將輸入的調制信號進行放大后控制pin開關6導通和截止。

本發(fā)明中，高速數字i/o卡2的型號為ni6259。

速調管5的輸出端通過傳輸線與托卡馬克裝置相連接。

以下結合附圖對本發(fā)明作進一步的說明：

參見圖1、2，pin開關6的工作原理類似二極管，高電平時導通，低電平時截止，即pxi控制計算機1輸出的調制信號為高電平時導通，pxi控制計算機1輸出的調制信號為低電平時截止。

振蕩器4-1輸出的微波信號依次經過pin開關6和功分器4-2后送入微波放大器4-3，微波放大器4-3輸出的微波信號驅動速調管5。

速調管5是east托卡馬克裝置中低雜波系統(tǒng)的關鍵微波器件，微波激勵源系統(tǒng)4提供速調管5的輸入信號，速調管5的輸出信號經傳輸線送到托卡馬克裝置。pin開關6連接在振蕩器4-1的輸出端與功分器4-2的輸入端之間，pin開關6被pxi控制計算機1輸出的調制信號控制，整個微波激勵源系統(tǒng)4的輸出信號就被調制，從而調制了速調管5的輸出功率。

本發(fā)明成功在east裝置2.45ghz/4mw及4.6ghz/6mw兩套低雜波系統(tǒng)中實施，并取得成功。系統(tǒng)開關時間測試見圖3，功率啟動時間約3.5us，參見圖3（a），其中上波形為調制源信號，下波形為輸出功率信號；關斷時間為0.5us，參見圖3（b），其中上波形為調制源信號，下波形為輸出功率信號。

本發(fā)明在east裝置實驗中，低雜波功率最高調制頻率達到10khz，功率調制波形見圖4。

技術特征：

技術總結
本發(fā)明公開了一種EAST托卡馬克穩(wěn)態(tài)高功率低雜波功率調制裝置，包括有PXI控制計算機、驅動電路、微波源激勵系統(tǒng)和速調管，PXI控制計算機具有高速數字I/O卡，微波源激勵系統(tǒng)包括有依次相連接的振蕩器、功分器和微波放大器，振蕩器的輸出端與功分器的輸入端之間連接有PIN開關，微波放大器的輸出端與速調管的輸出端相連接；PXI控制計算機通過高速數字I/O卡向驅動電路輸出調制信號，驅動電路將輸入的調制信號進行放大后控制PIN開關導通和截止。本發(fā)明通過低雜波系統(tǒng)前級激勵源的控制來實現對穩(wěn)態(tài)高功率微波的功率調制，為裝置實驗提供穩(wěn)定可靠的平臺，該裝置的應用，將大大促進EAST裝置相關實驗研究的實施和完成。

技術研發(fā)人員：王茂;吳則革;馬文東;胡懷傳;劉亮;賈華;馮建強;楊永;朱梁;周泰安
受保護的技術使用者：中國科學院合肥物質科學研究院
技術研發(fā)日：2017.05.18
技術公布日：2017.11.07