超导加速器低电平控制系统的射频前端技术研究

发布时间：2021-02-12 08:35

　　加速器的应用领域中对高品质电子束的需求日益增加,高频腔内加速场的稳定又对高品质电子束的产生有着十分重要的意义。高频低电平控制系统通过反馈控制,可以保证高频腔加速场的稳定。本论文基于中国工程物理研究院应用电子学研究所的国家重大科学仪器设备开发专项——高平均功率THz大型科学装备的研制,着眼于高频超导加速器的加速器电场幅相稳定的目标,对高频低电平控制系统的射频前端进行了技术与实验研究。射频前端能将高频RF信号做适当处理,使之到达ADC可以处理的频段,具有检测信号,放大被监测信号并滤除噪声和杂波的作用。射频前端设计分为四个部分,分别是时钟产生模块,本振信号产生模块,下变频模块以及调制载波模块。本论文就四个模块的原理构成以及硬件搭建方式进行了详细的阐述,在此基础上完成了初步实验研究,并完成了适用于高平均功率THz大型科学装备超导腔的射频前端方案设计。本文利用信号源8663A产生的1.3GHz信号和直接数字信号合成器AD9858产生的30.72MHz信号混频得到本振信号1330.72MHz,利用AD9858产生的中频30.72MHz信号作为时钟板的AD9510的参考信号,用于产生驱动ADC和DA... 

【文章来源】：中国工程物理研究院北京市

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

DESY设计的9-ceU超导腔链

场稳定的重要性。中物院THz实验装置的超导加速器如图1.2所示，该超导直线加速器单元核心部分是两只4-cdl的TESLA型高纯铜超导加速腔，工作在1.3GHz重复频率下，具体设计参数如表1.1所示。 表1.1 4-ceU超导加速腔物理系数 基模频率f (GHz) 1.3工作加速梯度(MV/m) >10分路阻抗 R/Q(Ohm) 443.98Bp/Eacc (mT/(MV/m)) 4.37Ep/Eacc 2.05儿何因子 Rs*Q(Ohm) 272.09总体腔长L (mm) 706.42

也导致其工作带宽很窄，只有百赫兹量级。而麦克风效应的频谱通常在lOOOHz以下，实验测得的麦克风效应如图1.3所示[4]。由图可以看出氦气系统，栗组以及机械结构振动的噪声频谱均在IkHz以下。12. ^. He-system ▲一 mechanical resonance10 /'！N ；￡ 8 ！ pumps?S ■’ /E ‘(0 4:1丄—…..0 200 400 600 800 1000frequency [Hz]图1.3实际测量得到的麦克风效应噪声频谱1.1.3.2洛伦兹力失谐[5]由于超导加速腔的Q值很高，就意味着能量损耗很小，因此超导加速器可以在束流运行过程中建立很高的电场。然而，高电场会导致超导加速腔的腔壁上会形成很强的洛伦兹力。洛伦兹力会引起腔的形变，从而引起腔的共振频率的变化，进而引起建场不稳，束流加速质量下降。一个可行的解决洛伦兹力失谐的办法是增加腔壁的厚度，但是与此同时还要考虑腔壁要足够的薄，从而液态氦能高效率地冷却超导加速腔。再加上经济上的考虑，结合上述两者的优劣，最终选取的超导加速腔的厚度是2.8mm。在腔壁不能太厚的情况下

【参考文献】：
期刊论文
[1]DDS杂散的抑制与仿真研究[J]. 章小梅,姜茂仁,费元春.  信息技术. 2006(04)

硕士论文
[1]直接数字频率合成技术及其杂散分析[D]. 高望.南京理工大学 2002



本文编号：3030566