射频离子源激励器自动阻抗匹配系统的设计与实现开题报告

 2020-02-10 11:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

大功率强流中性束注入是磁约核聚变的重要辅助加热手段,而大功率射频(rf)负离子源是未来磁约束核聚变中性束注入的必然选择。

在负离子源运行的过程中,rf功率源通过同轴传输线将rf功率送至激励器rf天线,以产生等离子体。

然而,在等离子体激发的过程中,激励器rf天线的等效负载阻抗变化较大,引起阻抗失配,导致在负载端产生功率反射。

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2. 研究的基本内容与方案

内容:针对1kw rf离子源阻抗匹配电路,完成rf信号高速采样,研究基于fpga的dft/fft算法实现,实现1mhz的rf阻抗测量,为阻抗匹配的实现提供条件。
目标:≤1kw条件下的激励器rf负载阻抗测量,建立rf阻抗与匹配电容的数学关系。
方案:高速采样、dft/fft变换、频谱校正、计算基波频率下的rf阻抗。
由于rf信号的频率非常高,因此需要ad进行快速采样,以获得较为准确的rf电压、电流波形。目前实验室已有现成的快速采样系统,该系统基于fpga,控制高速ad芯片对输入的信号进行采样,可获得rf信号波形。

由于在离子源rf系统中存在多种谐波,检测到的rf电压、电流并不能直接用来计算总的负载阻抗,还需要提取基波频率、幅值和相位,减少多谐波对计算总负载阻抗带来的干扰。目前,提取基波信号的方法包括dft/fft变换。利用dft/fft算法可对信号进行傅里叶变换,直接获取各次谐波的各个特征量。另外,采用离散频谱校正的方法,对通过直接dft/fft获得的离散频谱结果进行校正,减少偏差。

在获取了总的负载阻抗值之后,搭配匹配电路相关参数计算基波频率下的rf阻抗,可为阻抗匹配的实现提供条件。

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3. 研究计划与安排

2019.1-2019.2 阅读相关文献,撰写开题报告。

2019.2-2019.4 掌握现成的快速采样系统的使用,获取RF信号波形;利 用FPGA获取测量端口的输入阻抗。

2019.4-2019.5 利用离散频谱校正的方式对通过直接DFT/FFT获得的 离散频谱结果进行校正。

2019.5-2019.6 撰写毕业论文并完成答辩。


在此期间,每两周汇报进度。

4. 参考文献(12篇以上)

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