초록 ▼

1차 년도 수행성과
- 최초로 안테나/검파기 모듈 2D 배열(자체기술로서의 렌즈를 설계,안테나)을 개발하였으며 실제 포스텍&유니스트 진단 그룹에서 적용이 가능함
2차 년도 수행성과
- 1차년도 안테나/검파기의 발룬 특성, 새로운 형태의 렌즈 등을 통하여 최적화
- 주파수합성기 및 ECEI IF모듈은 개발이 완료되었으나 개선 및 최적화가 필요하여 문제 수정 및 최적화를 3차년도에 진행
3차 년도 수행성과
- ECEI IF 모듈 소형화 및 성능개선을 완료했으며, LO용 주파수 합성기의 문제점 해결

1차 년도 수행성과
- 최초로 안테나/검파기 모듈 2D 배열(자체기술로서의 렌즈를 설계,안테나)을 개발하였으며 실제 포스텍&유니스트 진단 그룹에서 적용이 가능함
2차 년도 수행성과
- 1차년도 안테나/검파기의 발룬 특성, 새로운 형태의 렌즈 등을 통하여 최적화
- 주파수합성기 및 ECEI IF모듈은 개발이 완료되었으나 개선 및 최적화가 필요하여 문제 수정 및 최적화를 3차년도에 진행
3차 년도 수행성과
- ECEI IF 모듈 소형화 및 성능개선을 완료했으며, LO용 주파수 합성기의 문제점 해결
- ECEI 시스템에 사용되는 각종 패시브 소자의 분석 및 개선 완료

(출처 : 보고서 요약서 3p)

Abstract ▼

□ Purpose & Contents
The final goal of this research project is to develop core microwave components for the 3D ECE Imaging system for high magnetic field operation (> 3T) as well as low magnetic field operation by improving the current KSTAR ECEI system. During the 1st year, we have developed a

□ Purpose & Contents
The final goal of this research project is to develop core microwave components for the 3D ECE Imaging system for high magnetic field operation (> 3T) as well as low magnetic field operation by improving the current KSTAR ECEI system. During the 1st year, we have developed a new W/F-band antenna/detector array, which operates for RF input frequencies from 60 to 130 GHz and generates IF frequencies up to 26.5 GHz. Also, the antenna/detector array was 2D for the first time in the ECEI system, which helps to reduce ECEI system noise and enables correlation study. During 2nd year, we have improved the performance of the antenna array/detector array, developed a broadband frequency synthesizer for LO sources, and improved ECEI IF module. For the 3^rd year, we will develop various W/F-band components for the ECEI system such as a dichroic filter, a beam splitter, and a halfwave plate.

□ Results
ECE Imaging system is an advanced and powerful plasma diagnostic method which generates 2D or 3D images representing local temperature variations caused by MHD and/or turbulence phenomena in Tokamak plasmas. Currently, ECEI systems are installed at KSTAR and produce a lot of useful imaging information related to plasma MHD activities. The final goal of this research project is to develop core microwave components for the 3D ECE Imaging system for high magnetic field operation (> 3T) as well as low magnetic field operation by improving the current KSTAR ECEI system.
In the 1st year, we have developed a new W/F-band antenna/detector array, which operates for expanded RF input frequencies from 60 to 130 GHz and generates IF frequencies up to 26.5 GHz. Also, the antenna/detector array was 2D for the first time in the ECEI system, which helps to reduce ECEI system noise and enables correlation study. Also, a slotted antenna was developed to provide adequate LO power to the doubled number of antennas/detectors. In the 2nd year, a 2D W/F-band antenna/detector array has been optimized, and a broadband frequency synthesizer has been developed to cover the expanded LO frequency range. Also, the ECEI IF module has been improved to have symmetric video frequency responses and adjustable channel frequency bandwidth. For the 3rd year, various essential W/F-band components for ECEI such as dichroic filter, beam splitter, and half-wave plate are designed and optimized.

□ Expected Contribution
By implementing a 2D antenna/detector array with pure domestic technology, it can actively work with KSTAR domestic research group. In terms of performance, it can be manufactured at the same level as existing overseas modules, and the repair cost of modules can be reduced through individual modularization. In the case of the ECEI IF module, system noise can be reduced, and the frequency interval between channels can be changed in three steps, which is very helpful for KSTAR plasma diagnosis.
Through this research project, core microwave components for the W/F-band 2D ECEI system will be developed in collaboration with the Postech/UNIST diagnostic group. These research efforts will help to establish technological independence for the Tokamak ECEI system design and implementation. The development of core W/F-band ECEI components will help to cope with situations of various KSTAR operation conditions and with design needs for ITER and other worldwide Tokamaks. The results of this research will help to technologically maintain the current and improved KSTAR ECEI system, and also open possibility of export by implementing suitable ECEI systems for the worldwide Tokamaks.

(출처 : SUMMARY 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 국문 요약문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• 목차 ... 6
• 1. 연구 개발 과제의 개요 ... 7
• 1-1. 연구 개발 목적 ... 7
• 1-2. 연구 개발의 필요성 ... 7
• 1-3. 연구 개발 범위 ... 9
• 2. 국내외 기술 개발 현황 ... 11
• 3. 연구 수행 내용 및 결과 ... 12
• 3-1. 고자기장용 W/F-대역 2D 안테나 검파기 배열 개발 ... 12
• 3-2. W/F-대역 2D 배열 렌즈 안테나 개발 ... 19
• 3-3. LO 신호 결합 개선을 위한 W/F-대역 slotted antenna 개발 ... 27
• 3-4. 고자기장용 W/F-대역 2D 안테나 검파기 배열 최적화 ... 29
• 3-5. 확장된 LO용 주파수 합성기 개발 ... 41
• 3-6. ECEI IF 모듈 성능개선 ... 49
• 3-7 ECEI IF 모듈 성능개선 최적화 ... 58
• 3-8 확장된 LO용 주파수 합성기 최적화 ... 71
• 3-8 PCB Dichroic Filter 설계 ... 76
• 3-9 W/F-대역 광대역 빔 스플릿터 개발 ... 79
• 3-10 Half-wave Plate ... 82
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야 기여도 ... 88
• 4-1. 목표 달성도 ... 88
• 4-2 개발목표의 달성도 ... 89
• 4-3. 관련 분야 기여도 ... 91
• 5. 연구 결과의 활용 계획 ... 92
• 5-1 본 연구과제는 대전의 KSTAR 진단장치에 도입될 예정이며, 다음과 같이 본 연구진이 개발한 모든 장치들이 각각 검증될 예정이다 ... 92
• 5-2 추가 연구의 필요성 ... 92
• 6. 연구 과정에서 수집한 해외 과학 기술 정보 ... 93
• 7. 연구 개발 결과의 보안 등급 ... 93
• 8. 국가과학기술종합정보시스템에 등록한 연구 시설·장비 현황 ... 93
• 9. 연구 개발 과제 수행에 따른 연구실 등의 안전 조치 이행 실적 ... 94
• 10. 연구 개발 과제의 대표적 연구 실적 ... 94
• 11. 기타 사항 ... 95
• 12. 참고 문헌 ... 95
• 끝페이지 ... 96