AbstractThis paper discusses the effects of realistic antenna geometry on the design and performance of ion cyclotron resonance heating (ICRH) antennas and presents methods to calculate these effects and to modify performance predictions that are based on idealized antenna geometry. It emphasizes the engineering aspects of antenna design, such as the electrical characterization of the antenna for inclusion into the power distribution network, as well as detailed analysis of the Faraday shield structure. The analysis of the Faraday shield includes the calculation of the shield's power transmission and dissipation properties (rf load), its effect on the strap phase velocity and characteristic impedance, and the rf heat distribution for the purpose of thermal analysis. The finite antenna length and its interaction with the recessed cavity and reduced phase velocity are presented in terms of an effective antenna length. Calculation of interstrap coupling with slotted septa separating the straps is presented, including a discussion of the basic trade-offs between directionality, loading, and circuit stability in the case of directional phased arrays for fast wave current drive at ICRH frequencies.
本論文は、現実的なアンテナ形状がイオンサイクロトロン共鳴加熱（ICRH）アンテナの設計と性能に及ぼす影響について考察し、これらの影響を計算する方法と、理想化されたアンテナ形状に基づく性能予測を修正する手法を提示する。アンテナの電気的特性の評価や、電力分配ネットワークへの組み込みなど、アンテナ設計の工学的側面に重点を置き、さらにファラデーシールド構造の詳細な解析を行う。ファラデーシールドの解析には、シールドの電力透過特性および散逸特性（高周波負荷）、ストラップの位相速度および特性インピーダンスへの影響、ならびに熱解析のための高周波熱分布の計算が含まれる。有限長アンテナと、埋め込み空洞および低減された位相速度との相互作用は、実効アンテナ長として表現される。スロット付き隔壁によって分離されたストラップ間の結合の計算も提示され、ICRH周波数における高速波電流駆動用の方向性フェーズドアレイの場合について、指向性、整合性、および回路安定性の間の基本的なトレードオフが議論される。