A dual-band frequency-modulated reflectometry is employed on the Helically Symmetric eXperiment (HSX) stellarator. This system equips a fast PIN switch to alternate the frequency source between two voltage-controlled oscillators, providing an operational frequency range from 14.5 GHz to 25.5 GHz. A monostatic antenna geometry and an ellipsoidal mirror are implemented in the vessel of HSX, where the polarization of the transmitted microwave can be switched between O- and X-mode to accommodate the magnetic field and plasma density. Although the original system was designed for density fluctuation measurement, significant efforts have been undertaken to improve the system performance and to realize the density profile inversion. Recent improvements of the system reported here include calibration of the dispersion in the transmission line, optimization of the waveform, and implementation of the Choi-Williams time–frequency distribution for spectral analysis. In this paper, we present the optimization of the reflectometry system along with first experimental measurements of the density profile and observations of fluctuations during gas puffing experiments.
デュアルバンド周波数変調反射測定法が、Helically Symmetric eXperiment (HSX) ステラレータに採用されている。このシステムは、2つの電圧制御発振器間で周波数源を切り替える高速PINスイッチを備え、14.5 GHzから25.5 GHzの動作周波数範囲を提供する。モノスタティックアンテナ配置と楕円面ミラーがHSXの真空容器内に設置されており、送信マイクロ波の偏波は、磁場とプラズマ密度に適合するようにOモードとXモードの間で切り替えることができる。元のシステムは密度揺動測定用に設計されたが、システム性能を向上させ、密度プロファイルの逆変換を実現するために多大な努力が払われてきた。ここで報告するシステムの最近の改良には、伝送線路内の分散の較正、波形の最適化、およびスペクトル解析のためのChoi-Williams時間-周波数分布の実装が含まれる。本論文では、反射計システムの最適化とともに、密度プロファイルの最初の実験的測定、およびガスパフ実験中の揺動の観測を提示する。