HTU低杂波工作汇报学习课程

1、HT-7UHT-7U低杂波工程目前进展情况低杂波工程目前进展情况 一期工程：基础性工作及各子系统的研 制工作已全面铺开，相关的 R&D进展顺利。 二期工程：尚处于方案设计及调研 阶段第1页/共42页第一页，编辑于星期六：点 十九分。20002000年的工作内容年的工作内容 HT-7U低杂波系统布局规划 2450MHz分系统天馈线的结构设计 天馈线系统的先行试验 2.8MW高压电源的研制 低压电源研制 相位监控系统研制 测量及数据采集系统研制 保护系统研制第2页/共42页第二页，编辑于星期六：点 十九分。HT-7UHT-7U低杂波系统布局规划低杂波系统布局规划 速调管工作时对周围环境杂散

2、磁场的要求是比较苛刻的，而且TH2103C速调管放大器装配时需要约56米高的空间，因此只能放置在8-1大厅内。 要求两个528mm970mm互成90o的托卡马克窗口。 传输波导的安装需两条（宽）4000mm（深）2000mm的地沟。 每套天线自重约7吨（对平台的要求）。第3页/共42页第三页，编辑于星期六：点 十九分。HT-7UHT-7U低杂波系统布局规划低杂波系统布局规划第4页/共42页第四页，编辑于星期六：点 十九分。2450MHz2450MHz分分系统天馈线结构设计系统天馈线结构设计第5页/共42页第五页，编辑于星期六：点 十九分。天馈线结构示意图天馈线结构示意图天线输入端馈口阵列天线阵

3、子波导排列情况第6页/共42页第六页，编辑于星期六：点 十九分。2450MHz2450MHz天馈线系统的先行试验天馈线系统的先行试验 1.2MW 试验天线的研制 天线表面的烘烤试验 大功率微波试验台的筹建 天线单元测试方案 大功率微波器件的研制 HT-7U装置低杂波天线的理论计算第7页/共42页第七页，编辑于星期六：点 十九分。1.2MW 1.2MW 试验试验天线的研制天线的研制 基本要求： 试验天线与HT-7U正式天线的结构一致。 为了让试验天线能在HT-7上进行试验，其接口必须与HT-7原天线兼容。 进展情况： 现已完成计算、设计，加工也已基本落实，争取明年冬季能用新天线作实验。第8页/共

4、42页第八页，编辑于星期六：点 十九分。试验天线的组织结构试验天线的组织结构 试验天线包括栅隔波导阵及其与波源连接的过渡变换波导阵、天线阵的冷却及烘烤系统、真空及抽气系统、抗轰击保护、导行机构和位置控制等。第9页/共42页第九页，编辑于星期六：点 十九分。试验天线装配示意图试验天线装配示意图第10页/共42页第十页，编辑于星期六：点 十九分。试验天线结构简述试验天线结构简述 试验天线采用多节波导阵型式，12只由俄罗斯ISTOK公司生产的KU-2.45型微波速调管放大器输出的微波功率分别馈送至12个固定相差的波导移相单元，波导移相单元之间的相位差通过数控移相器来调节，从而可以改变耦合谱峰值的位置

5、以达到改变波功率的沉积分布的目的。这12个波导移相单元组成一个3（排）4（列）的多节相控波导阵天线，每排波导阵之间嵌入一层水冷板，栅隔波导阵及其与波源连接的过渡变换波导阵上都均匀地布置镍铬电阻丝，天线栅格波导阵端口四周拟采用石墨保护，整个天线将采用循环去离子水冷却，天线的机械结构将能够抵抗HT-7U装置运行过程中所施加的电磁力和热应力的作用。整个天线被放置在一个大的真空箱体之中，通过一只真空波纹管与托卡马克相连，真空箱体上接有一台真空机械泵和一台真空分子泵，真空箱体外面均匀缠绕电加热带。整个天线要求能承受300度以上的高温烘烤。真空箱体放置于一台机械导轨车上，由数控步进电机拖动，以实现快速精确

6、的位置控制。第11页/共42页第十一页，编辑于星期六：点 十九分。试验天线的辐射谱试验天线的辐射谱-10-8-6-4-2024681002468101214=900a1=1.5mma2=3.0mmPower density (a.u.)N第12页/共42页第十二页，编辑于星期六：点 十九分。HT-7UHT-7U试验天线立体结构试验天线立体结构第13页/共42页第十三页，编辑于星期六：点 十九分。HT-7UHT-7U试验天线试验天线GRILLGRILL结构结构第14页/共42页第十四页，编辑于星期六：点 十九分。HT-7UHT-7U试验天线弯波导阵试验天线弯波导阵第15页/共42页第十五页，编辑

7、于星期六：点 十九分。HT-7UHT-7U试验天线弯头、阻抗匹配试验天线弯头、阻抗匹配第16页/共42页第十六页，编辑于星期六：点 十九分。HT-7UHT-7U试验天线仿真结构试验天线仿真结构第17页/共42页第十七页，编辑于星期六：点 十九分。HT-7UHT-7U试验天线仿真结构试验天线仿真结构第18页/共42页第十八页，编辑于星期六：点 十九分。HT-7UHT-7U试验天线试验天线GRILLGRILL仿真仿真第19页/共42页第十九页，编辑于星期六：点 十九分。HT-7UHT-7U试验天线试验天线GRILLGRILL法兰结构法兰结构第20页/共42页第二十页，编辑于星期六：点 十九分。HT

8、-7UHT-7U试验天线过度波导阵试验天线过度波导阵第21页/共42页第二十一页，编辑于星期六：点 十九分。天线表面的烘烤试验天线表面的烘烤试验 高温烘烤能改善真空性能，提高天线通过波功率的能力，在HT-7装置冬季实验中，将HT-7天线用电阻丝高温长时间烘烤，取得了明显的效果：真空度明显提高，很快达到1.310- 5Pa( 以前最高达1.510-5Pa)，放电时天线出气现象明显改善，很快进入实验状态，通波能力也有所提高。第22页/共42页第二十二页，编辑于星期六：点 十九分。天线表面的烘烤试验天线表面的烘烤试验第23页/共42页第二十三页，编辑于星期六：点 十九分。大功率微波试验台的筹建大功率

9、微波试验台的筹建固态源同轴隔离器磁线圈水冷阳极水冷主回路过流管体过流速 调 管 放 大 器负高压源磁场电源灯丝电源钛泵电源双定向耦合器四端口隔离器双定向耦合器打火保护待测负载测量和数据处理反射保护充气系统输出调节匹配水负载辐射检测连续微波测试台第24页/共42页第二十四页，编辑于星期六：点 十九分。天线单元测试方案天线单元测试方案陶瓷窗陶瓷窗打火保护打火保护打火保护抽气系统窄边耦合功分器移相器移相器 2 x 4窄边双定耦充气充气水冷水冷匹配水负载烘 烤 、 水 冷辐射检测幅相监测模拟磁场天馈线关键单元器件测试系统 大功率微波测试台第25页/共42页第二十五页，编辑于星期六：点 十九分。大功率微

10、波器件的研制大功率微波器件的研制功分器、隔离器、陶瓷窗等现已完成设计，预计明年可在大功率试验台上开展工作。第26页/共42页第二十六页，编辑于星期六：点 十九分。低杂波天线的理论计算低杂波天线的理论计算已完成圆截面模型程序设计，应力分析的程序也在不断完善中。第27页/共42页第二十七页，编辑于星期六：点 十九分。2.8MW2.8MW高压电源的研制高压电源的研制 实施方案已通过专家论证；外购设备采取招标方式选取厂家，现大部分设备已按合同要求到货；安装场地有待最后确定。第28页/共42页第二十八页，编辑于星期六：点 十九分。2021-11-20电源主回路技术设计和购置电源主回路技术设计和购置 20

11、00年3月完成电源总体设计。 2000年3月6月垂询专家意见和建议。 2000年3月6月确定电源主回路的各 设备的技术参数和要求并通过专家论证。 2000年3月12月各设备调研，订货 购置。 2000年11月12月，90%主要设备到 货并按严格技术合同验收。第29页/共42页第二十九页，编辑于星期六：点 十九分。2021-11-20电源控制系统技术设计和购置电源控制系统技术设计和购置 2000年3月6月确定电源控制系统的技术方案。 2000年6月9月调研电源控制系统的软硬件设备。 2000年9月12月购置电源控制系统的硬件核心设备并着手控制软件的设计与编程。 2000年11月12月电源控制系统

12、硬件核心设备90%到货，控制软件完成50%。第30页/共42页第三十页，编辑于星期六：点 十九分。电源拟安装场地布局方案电源拟安装场地布局方案注：由于场地面积有限，安装分两层注：由于场地面积有限，安装分两层第31页/共42页第三十一页，编辑于星期六：点 十九分。2021-11-20第32页/共42页第三十二页，编辑于星期六：点 十九分。低压电源研制低压电源研制 (一)、完成2.45G和3.7G低杂波系统低压电源 方案设计和工程设计，具体包括： .微波发射机速调管磁场恒流电源设计。 .速调管灯丝恒压电源设计。 .速调管高压钛泵电源设计。 .发射机前模块功率级电源设计。 (二)、完成速调管磁场恒流

13、电源中“高频脉冲调宽恒流 控制”新技术的台面模拟试验。 （三）、完成速调管内部打火过流（其中包括速调管 阴极过流和管体过流）快速检测和保护系统的设 计。第33页/共42页第三十三页，编辑于星期六：点 十九分。相位监控系统研制相位监控系统研制 鉴相仪技术指标 模拟鉴相仪的组成 模拟鉴相仪的工作原理 模拟鉴相仪电原理框图第34页/共42页第三十四页，编辑于星期六：点 十九分。鉴相仪技术指标鉴相仪技术指标 输入微波频率2.45GHz； 被测信号11路，基准信号1路； 整机测量精度2； 测相范围:0360； 输入信号：2mw,动态范围10dB； 鉴相延时：20S； 接口方式待定； 工作温度范围：-20

14、C 60C； 工作方式：连续工作至少三个月。第35页/共42页第三十五页，编辑于星期六：点 十九分。模拟鉴相仪的组成模拟鉴相仪的组成 模拟鉴相仪由直流电源、12路第一混频滤波器、12路第二混频滤波器、1/12功分器、12路隔离器、第一本振信号源、第二本振信号源、11路鉴相器、检波放大器、锁相控制器等。第36页/共42页第三十六页，编辑于星期六：点 十九分。模拟鉴相仪电原理框图模拟鉴相仪电原理框图第37页/共42页第三十七页，编辑于星期六：点 十九分。模拟鉴相仪的工作原理模拟鉴相仪的工作原理 12路2.45GHz10MHz的微波信号和2.43GHz10MHz第一本振信号经过第一混频器混频后产生2

15、0MHz的中频信号，滤波后和17.22MHz的第二本振信号经过第二混频器混频后产生278KHz的鉴相信号，滤波后其中的一路基准信号和其他的11路被测信号进行比较鉴相得到03.6V的鉴相输出。第38页/共42页第三十八页，编辑于星期六：点 十九分。保护系统研制保护系统研制第39页/共42页第三十九页，编辑于星期六：点 十九分。保护系统工作原理保护系统工作原理 HT-7U 2.45GHZ低杂波是由20只速调管放大器组成的一个十分复杂的系统，控制和保护装置是保障其正常运转的关键部分之一。射频保护系统的功能是：在故障态发生后，于50微秒内切断微波振荡器的供给，并在50毫秒内关断负高压电源。射频保护系统由100路打火保护、40路大反射保护和20路低激励功率保护组成，该系统能正常工作的前提是上述160路保护信号同时正常，可见系统设计的可靠性是相当重要的，加之HT-7U周围的电磁环境较差、低杂波负高压电源和射频系统共地，所以抗干扰设计也是非常棘手的。 本系统的设计特点是：在结构上采取多环节屏蔽措施，全系统单点接地技术；在电路设计上，采用大电流和时序逻辑控制的方法来增强抗干扰性能，同时还配置了实时快速检测电路， 用于监测整个射频保护系统的工作状态，从而提高了系统的可靠性。第40页/共42页第四十页，编辑于星期六：点 十九分。200120