RF离子源激励器阻抗检测系统设计

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基于负离子束的中性束注入(Negative Neutral Beam Injector,N-NBI)是未来大型磁约束核聚变反应堆等离子体加热的主要方式之一。大功率负氢离子源是中性束注入系统的核心部件,而阻抗匹配又是高频负离子源能否激发出等离子体的核心要素,因此开展阻抗匹配关键技术的研究对国内进行聚变堆大功率高频负离子源的深入研究具有重要的现实意义。我校2011年起在国家科技部ITER专项支持下开展RF负离子源关键技术研究,本文是该项工作的一部分,主要研究RF负离子源激励器阻抗匹配检测,包括分析阻抗匹配调节机理,确定阻抗匹配检测方案,设计相对应的硬件电路和程序并验证方案的可行性。目前已经完成了相关电路的设计和调试,完成了软件部分的编写,并使用小功率电源测试了电压电流检测方案的线性度和可行性,经过测试性能优异,可以完成既定设计目标。  本文分为六章:第一章是绪论,介绍课题背景,意义以及国内外研究现状,提出本文要解决的问题和阐述整个文章的结构以及内容;第二章介绍阻抗匹配机理,确定阻抗匹配调节方案并分析阻抗匹配检测原理,确定阻抗匹配检测方案。检测部分使用电路的观点来分析问题,通过检测电流电压相位差的方式来确定阻抗匹配情况;第三章,硬件电路设计,电路设计的目的是为检测电流电压幅值以及相位差,为了避免电源的高次谐波干扰和周围环境电磁场的干扰,设计了针对1MHz激发频率的带通滤波器,使用峰值检测电路测幅度大小,使用专用相位检测芯片AD8302检测相位,并使用液晶屏幕和串口完成人机交互;第四章,完成下位机和上位机软件设计,实现相应功能;第五章,实现和优化整个系统;第六章是全文总结和工作展望。
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