The reference design for the ICRF antenna of ITER is constituted by a tight array of 24 straps grouped in eight triplets. The matching network must be load resilient for operation in ELMy discharges and must have antenna spectrum control for heating or current drive operation. The load resilience is based on the use of either hybrid couplers or conjugate-T circuits. However, the mutual coupling between the triplets at the low expected loading strongly counteracts the load resilience and the spectrum control. Using a mock-up of the ITER antenna array with adjustable water load matching solutions are designed. These solutions are derived from transmission line modelling based on the measured scattering matrix and are finally tested. We show that the array current spectrum can be controlled by the anti-node voltage distribution and that suitable decoupler circuits can not only neutralize the adverse mutual coupling effects but also monitor this anti-node voltage distribution. A matching solution using four 3 dB hybrids and the antenna current spectrum feedback control by the decouplers provides outstanding performance if each pair of poloidal triplets undergoes a same load variation. Finally, it is verified by modelling that this matching scenario has the same antenna spectrum and load resilience performances as the antenna array loaded by plasma as described by the TOPICA simulation. This is true for any phasing and frequency in the ITER frequency band. The conjugate-T solution is presently considered as a back-up option.
ITERのICRFアンテナの基準設計は、8つのトリプレットにグループ化された24本のストラップからなる密なアレイによって構成される。整合ネットワークは、ELMy放電での運転に対して負荷耐性を有し、加熱または電流駆動運転に対してアンテナスペクトル制御を有さなければならない。負荷耐性は、ハイブリッドカプラまたはコンジュゲートT回路のいずれかの使用に基づいている。しかしながら、低い想定負荷におけるトリプレット間の相互結合は、負荷耐性とスペクトル制御を強く妨げる。調整可能な水負荷を備えたITERアンテナアレイのモックアップを用いて、整合ソリューションが設計される。これらのソリューションは、測定された散乱行列に基づく伝送線路モデリングから導出され、最終的に試験される。アレイ電流スペクトルは、腹電圧分布によって制御可能であり、適切なデカプラ回路は、悪影響を及ぼす相互結合効果を中和できるだけでなく、この腹電圧分布を監視することも可能であることを示す。4つの3dBハイブリッドとデカプラによるアンテナ電流スペクトルフィードバック制御を用いた整合ソリューションは、各ポロイダルトリプレットのペアが同一の負荷変動を受ける場合に、優れた性能を提供する。最後に、この整合シナリオが、TOPICAシミュレーションによって記述されるプラズマ負荷を受けたアンテナアレイと同一のアンテナスペクトルおよび負荷耐性性能を有することが、モデリングによって検証される。これは、ITER周波数帯域における任意の位相および周波数に対して成り立つ。コンジュゲートTソリューションは、現在バックアップオプションとして検討されている。