1、在磁約束受控聚變研究中，電子回旋共振加熱(ECRH)因具有加熱局域性強、波與等離子體耦合效率高以及天線可遠離等離子體等特點，被廣泛的用于等離子體加熱、電流驅動、輔助啟動、電流剖面控制、MHD不穩(wěn)定性抑制以及輸運研究等方面。本文依托國內大型偏濾器托卡馬克裝置HL-2M開展電子回旋共振加熱系統(tǒng)的研制，對基于過模波紋圓波導的ECRH傳輸系統(tǒng)關鍵技術包括傳輸系統(tǒng)的導波理論、波傳輸過程中的損耗以及用于毫米波極化器設計的矢量衍射光柵理論等進行了研究

2、；在理論和實驗研究的基礎上，設計和研制了用于HL-2M裝置ECRH真空傳輸系統(tǒng)(真空度優(yōu)于10-2Pa)的高功率毫米波部件，包括過模波紋圓波導、一體式換向波導、滑動及抽氣波導、隔直器以及可控極化器等。傳輸部件的功率容量為1MW/3 s。
　　本文主要包括三部分。
　　第一部分為第二章和第三章，詳細闡述了ECRH傳輸系統(tǒng)的導波理論，對波傳輸過程中產生的損耗進行了詳細分析，為傳輸系統(tǒng)中與過模波紋圓波導相關的部件研制打下了基礎。該

3、部分首先從過模波紋圓波導的特征方程出發(fā)，對波導壁函數(shù)、特征值及壁損耗進行了求解；對波導內的兩個等價模式集合(混合模集和線極化模集)中各種模式的場分布進行了推導，并給出了兩種模式集合中模式間的簡并關系；對波導內多模傳輸條件下的傳輸特性進行了研究。在此基礎上，利用模式匹配方法對ECRH傳輸系統(tǒng)內模式激勵過程中理想和非理想情況下的模式轉換損耗進行了詳細分析，并對非理想情況下波導內激勵起的雜模問題進行了討論；分析了波導連接過程中可能出現(xiàn)的錯位以

4、及ECRH傳輸系統(tǒng)中間隙引起的模式轉換損耗，并討論了雜模的比例及相位等參數(shù)對間隙損耗的影響。最后，利用一套68GHz ECRH系統(tǒng)開展了實驗研究，驗證了傳輸系統(tǒng)的高效穩(wěn)定傳輸特性。
　　第二部分為第四章，對基于坐標轉換方法的矢量衍射光柵理論進行了研究和探討，為ECRH傳輸系統(tǒng)可控極化器的設計提供了理論基礎。第四章首先從坐標轉換方法出發(fā)，得到了光柵的特征方程以及關于TE和TM極化波的線性方程組，編寫了基于坐標轉換方法的衍射光柵數(shù)值計

5、算程序，將計算結果與矢量積分方法進行了比較。在此基礎上，對衍射光柵的極化特性進行了研究，給出了光柵槽紋周期的選取原則，討論了光柵參數(shù)包括槽紋周期及深度等對極化特性的影響，并給出了線極化及橢圓極化光柵的一組與頻率無關的槽紋優(yōu)化參數(shù)。最后，通過在實驗室搭建的低功率測試平臺驗證了理論分析的正確性。
　　第三部分為第五章，在前面兩部分研究的基礎上完成了ECRH真空傳輸部件的設計與研制，對部件的損耗進行了分析；并對部件的真空性能進行了測試。

6、除可控極化外，所研制的其它部件均可在140 GHz和105 GHz兩個頻率下使用。該章首先對過模波紋圓波導的波紋參數(shù)進行了設計，對波導的加工工藝特別是1m波導的加工工藝進行了研究，研制了長度為200 mm、300 mm、500 mm及1000 mm的過模波紋圓波導，并對所研制波導在140 GHz和105 GHz兩種不同傳輸頻率下的損耗進行了分析。在過模波紋圓波導設計和研制的基礎上，對和波導相關的器件包括一體式換向波導、滑動及抽氣波導以及