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2 MHz/80 kW离子源射频功率耦合系统的设计

徐晓荣 王一农 戴大富 姚瑶 郑善伦

徐晓荣, 王一农, 戴大富, 等. 2 MHz/80 kW离子源射频功率耦合系统的设计[J]. 强激光与粒子束, 2018, 30: 125104. doi: 10.11884/HPLPB201830.180191
引用本文: 徐晓荣, 王一农, 戴大富, 等. 2 MHz/80 kW离子源射频功率耦合系统的设计[J]. 强激光与粒子束, 2018, 30: 125104. doi: 10.11884/HPLPB201830.180191
Xu Xiaorong, Wang Yinong, Dai Dafu, et al. Design of 2 MHz/80 kW RF power coupling system for ion source[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2018, 30: 125104. doi: 10.11884/HPLPB201830.180191
Citation: Xu Xiaorong, Wang Yinong, Dai Dafu, et al. Design of 2 MHz/80 kW RF power coupling system for ion source[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2018, 30: 125104. doi: 10.11884/HPLPB201830.180191

2 MHz/80 kW离子源射频功率耦合系统的设计

doi: 10.11884/HPLPB201830.180191
详细信息
    作者简介:

    徐晓荣(1972—), 男, 硕士, 高级工程师, 从事高功率微波与脉冲功率技术研究, xxrsharesky@163.com

  • 中图分类号: TL503;TN136

Design of 2 MHz/80 kW RF power coupling system for ion source

  • 摘要: 介绍了一种用于大科学工程装置中国散裂中子源(CSNS) 功率升级的RF负氢离子源大功率射频功率耦合系统的研制。主要内容包括射频功率耦合系统的构造, 指标计算分配以及具体实现, 重点阐述了射频功率放大器、隔离变压器、阻抗变压调谐器以及配套的电源、控制和冷却系统的设计, 并对整个系统的结构和热设计提出了工程解决方法。针对离子源功率耦合系统的特点作了细致的分析, 并以此为基础, 研制出了一款输出功率达80kW的射频功率耦合系统产品。
  • 图  1  射频功率耦合系统组成框图

    Figure  1.  System composition block diagram of RF power coupling system

    图  2  固态射频放大器系统框图

    Figure  2.  System diagram of RF solid state power amplifier

    图  3  隔离变压器电路和结构图

    Figure  3.  Circuit and structure of isolation transformer

    图  4  阻抗匹配电路图

    Figure  4.  Circuit of impedance matching

    图  5  控制和保护系统框图

    Figure  5.  System diagram of control and monitor

    图  6  系统结构布局图

    Figure  6.  Structure installation layout of sysetem

    表  1  主要技术指标要求

    Table  1.   Requirements of system

    parameter value remarks
    frequency 1.9~2.1 MHz
    repetition rate 25 Hz
    pulse length 1.1 ms maximum
    load impedance 0.1~1.3 Ω resistance@matching 25 Ω inductive or capacitive reactance@mismatching
    RF input power ≤7 dBm
    RF output power 80 kW 2.75% duty factor
    system response 3 μs
    mismatch tolerance will operate without damage
    power drift in 48 h < 2%
    pulse drop < 10%
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-07-11
  • 修回日期:  2018-11-10
  • 刊出日期:  2018-12-15

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