The paper is dedicated to the characterisation of multi-strap ICRH antenna coupling to plasma. Relevance of traditional concept of coupling resistance to antennas with mutually coupled straps is revised and the importance of antenna port excitation consistency for application of the concept is highlighted. A method of antenna S-matrix measurement in presence of plasma is discussed allowing deeper insight into the problem of antenna-plasma coupling. The method is based entirely on the RF plant hardware and control facilities available at JET and it involves application of variable phasing between the antenna straps during the RF plant operations at >100 kW. Unlike traditional techniques relying on low-power (~10 mW) network analysers, the applied antenna voltage amplitudes are relevant to practical conditions of ICRH operations; crucially, they are high enough to minimise possible effects of antenna loading non-linearity due to the RF sheath effects and other phenomena which could affect low-power measurements. The method has been successfully applied at JET to conventional 4-port ICRH antennas energised at frequencies of 33 MHz, 42 MHz and 51 MHz during L-mode plasma discharges while different gas injection modules (GIMs) were used to maintain comparable plasma densities during the pulses. The S-matrix assessment and its subsequent processing yielding 'global' antenna coupling resistances in conditions of equalised port maximum voltages allowed consistent description of antenna coupling to plasma at different strap phasing, operational frequencies and applied GIMs. Comprehensive experimental characterisation of mutually coupled antenna straps in presence of plasma also provided a unique opportunity for in-depth verification of TOPICA computer simulations.
本論文は、多ストラップICRHアンテナのプラズマへの結合の特性評価に焦点を当てている。相互結合されたストラップを有するアンテナに対する従来の結合抵抗の概念の妥当性を再検討し、この概念の適用におけるアンテナポート励振の整合性の重要性を強調する。プラズマ存在下でのアンテナS行列測定法について議論し、アンテナ-プラズマ結合の問題へのより深い洞察を可能にする。この方法は、JETで利用可能なRFプラントハードウェアと制御設備に完全に基づいており、RFプラント運転中（>100 kW）にアンテナストラップ間の可変位相調整を適用することを含む。低電力（約10 mW）のネットワークアナライザに依存する従来の手法とは異なり、適用されるアンテナ電圧振幅はICRH運転の実用的条件に関連するものであり、重要なことに、RFシース効果や低電力測定に影響を与え得る他の現象によるアンテナ負荷の非線形性の影響を最小化するのに十分高い。この方法は、JETにおいて、33 MHz、42 MHz、51 MHzの周波数で励振される従来の4ポートICRHアンテナに、Lモードプラズマ放電中に適用され、パルス中に同等のプラズマ密度を維持するために異なるガス入射モジュール（GIM）が使用された。S行列評価と、その後のポート最大電圧を均等化した条件下での「グローバル」アンテナ結合抵抗を得る処理により、異なるストラップ位相調整、運転周波数、適用GIMにおけるアンテナのプラズマへの結合の一貫した記述が可能となった。プラズマ存在下での相互結合アンテナストラップの包括的な実験的特性評価は、TOPICAコンピュータシミュレーションの詳細な検証のための独自の機会も提供した。