离子回旋共振加热是EAST超导托卡马克核聚变实验装置加热等离子体的重要手段之一,被视为芯部等离子体加热和电流驱动的首选手段。它不仅可以加热电子、离子,还用来控制等离子体某些重要参数的空间分布和产生等离子体极向电流,以及驱动等离子体等。理论计算和实验研究表明,离子回旋天线运行在(0,π)相位时,具有较好的加热效果且产生相对较小的杂质。另外,天线在(0,π/2)相位运行时可以驱动不对称谱,有利于电流驱动的研究。未来在ITER装置上,离子回旋电流驱动将作为驱动芯部电流的重要手段,因而离子回旋天线相位的测量和精确控制无论对于离子回旋加热还是驱动研究都有着重要的意义,如果天线的相位不能够精确测量并加以控制,则可能导致天线电流带之间的功率不平衡,影响加热效果。在EAST放电实验过程中,等离子体的阻抗是随着时间变化着的,这就造成了离子回旋共振加热系统射频注入功率的波动。在本研究之前,主要是通过手动改变信号源的输出幅度来调节发射机的输出功率,在等离子体放电的一炮之内,虽然信号源的幅度保持不变,但是发射机的输出功率却呈现很大的波动,因而无法实现输出功率的精确控制。本课题的研究内容主要是实现对ICRH系统射频波相位和功率的测量以及闭环反馈控制。论文中对比了几种不同的相位和功率测量方法,在已有的AD8302鉴相器的基础上设计了基于HMC439芯片的鉴相器,该鉴相器具有宽的测量范围(720°)和低的相位噪声,另外好的线性度也给后续的数据处理带来了方便。相位与功率测控系统基于FPGA主控制器,由信号采集板卡和反馈控制板卡组成,信号采集板卡主要负责对相位和功率输入信号的调理以及模数转换,最终在FPGA内部完成数据的拟合计算。反馈控制板的功能是实现对相位和功率的实时反馈控制以及与上位机的通信。我们使用Labview软件来开发上位机程序,而上位机与控制机箱之间的数据收发通信是通过USB协议实现的。通过软硬件的设计和反馈算法的不断优化,相位与功率反馈控制系统分别在假负载和等离子体放电环境下完成测试,目前已成功应用于2016年的EAST实验,在负载阻抗变化的情况下,相位和功率根据闭环反馈算法,自动稳定在上位机设定的目标值,为功率和相位调制实验的开展奠定了基础。