低电平系统中C波段时钟本振的设计及测试

上海软X射线自由电子激光(Shanghai Soft X-ray Free-electron Laser,SXFEL)的直线加速器工作频率为5712 MHz.在低电平系统中,C波段的微波采样信号经过与5686.556 MHz的本振信号混频后下变频为26.444 MHz的中频信号,之后由频率为105.778 MHz的时钟...     

HLS数字低电平系统的研制与在线调试

研制了数字低电平系统(DLLRF)替换了合肥光源(HLS)原模拟系统,实现储存环高频腔的频率调谐和高频加速场的快速幅相反馈控制。该系统主要由模拟信号变频和基于FPGA的数字处理两大功能模块构成。经过离线和在线调试,DLLRF闭环控制下高频场的无载幅相稳定度达到±0.1%和±0.1°。带束流运行后进一步优化了环路参数,储存环最高流强达到460 m A,并成功实现了300 m A TOP-OFF运行模式,高频场的载束幅相稳定度达到±0.2%和±0.2°。     

新型加速器数字低电平系统射频前端设计

本文介绍了基于MicroTCA.4标准的新型宽带射频前端的设计。该射频前端可以实现300MHz~6 GHz频率范围内的下变频及50 MHz~6 GHz范围内的矢量调制上变频。同时射频前端具有可调衰减、温度监测、功率检波、IQ校准、板卡管理等功能。通过测试,板卡下变频端口间隔离度大于70d B,下变频线性区间大于35 d B,幅度误差小于0.03%,相位误差小于±0.03°;上变频载波泄露小于-45 d Bm,边带抑制大于50 d B。     

基于IC的数字化低电平射频前端设计与测试

介绍了基于IC的上海光源储存环新一代集成数字化低电平控制器的射频前端接收器设计、制造和性能测试。用L-C滤波电路在保证性能的基础上显著减小了系统的体积;用有源混频器使本振需求仅为-10dBm,减小了系统对本振信号放大器的需求。前端接收器通道的线性度范围达到30dB;采用可变放大器有利于通道内的电平匹配;RMS幅度误差在±0.15%以内,RMS相位误差在±0.2°以内;各个通道间的耦合干扰小于-70dB。     

SSRF高频低电平系统预制研究

上海同步辐射装置(SSRF)预研阶段完成了一套500MHz高频系统的低电平控制系统,它主要由信号源、速调管的激励控制、三个反馈控制环路和连锁保护构成。本文重点介绍三个反馈环路的设计、测量和调试结果。     

低电平控制系统频率调谐系统的设计与实现

44MHz高频闭环系统是金属模型腔热测实验的关键组成部分。为保证功率源输出的信号与高频腔的谐振频率两者始终同步,需在高频控制系统中加入频率调谐系统。     

1.3 GHz连续波超导射频腔的数字低电平系统和模拟腔研究

上海高重复频率硬X射线自由电子激光装置的超导射频(Radio Frequency,RF)腔需要高精度射频低电平(Low Level Radio Frequency,LLRF)系统,以稳定腔场的幅度和相位.但是,由于1.3 GHz连续波超导射频腔的高负载品质因数,腔体在电磁频域中的带宽较小.在加速器老练或重启过程中,超导...     

数字射线扫描成像系统MTF的测试分析

为有效实现数字射线扫描成像检测系统性能的定量分析评价,据此进行检测工艺参数的优化,对数字射线扫描成像检测系统调制传递函数(Modulation transfer function,MTF)进行了测试分析。采用刀口工具、双线型像质计、分辨率测试卡,对系统在不同焦点大小、放大倍数、运动方向的检测情况,分别进行了MTF的测试并进行了比较。结果表明,双线型像质计与分辨率测试卡的测试结果基本一致,但双线型像质计更便于对比度的定量计算;双线型像质计的对比度传递函数近似符合二次曲线,经转换得到的调制传递函数值高于刀口法的测试值,刀口法计算数值偏低的原因在于运动不平稳所带来的不利影响。分析表明,数字射线扫描成像系统性能受到多个因素的共同影响,MTF测试结果可较全面地对影响因素进行定量评价,可用于确定最佳的检测参数或找出等价的参数组合。     

用于回旋加速器低电平系统的通用软硬件系统设计与实现

针对回旋加速器射频系统幅度、相位、频率、自动启动逻辑、联锁保护、在线参数修改等控制需求,设计了一种用于回旋加速器低电平系统的软硬件系统。该系统的硬件基于ZYNQ系列FPGA和高速ADC及DAC。采用数字下变频技术实现了幅度、相位和调谐控制;采用数字电路实现了腔体打火的快速检测。幅度控制精度为0.015%,相位控制精度为0.04°。该系统充分发挥了数字低电平系统的全可编程优势,通过上位机修改参数即可适用于多种回旋加速器。     

15-MeV电子直线加速器的低电平系统

15-MeV电子加速器驱动的光中子源装置(TMSR Photo-Neutron Source Phase 1,TPNS1)是专为钍基熔盐堆(Thorium Molten Salt Reactor,TMSR)核数据测量设计和建造的。为保证直线加速器提供稳定的、高品质的束流,开发了基于可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)技术的低电平控制系统,利用上下变频、IQ(In-phase and Quadrature)调制解调技术实现了直线加速器幅度和相位的反馈控制。经测试,幅度和相位的控制精度达到±0.4%,可达±0.6°。长时间的运行表明,整个数字化环路的响应时间快,稳定性好,满足中子源装置的运行要求。     

基于FPGA的数字时钟设计

本文介绍一种基于FPGA的数字时钟设计方法：DCM（数字时钟管理器）。DCM使用完全数字反馈系统确保多个时钟同步,使用完全数字延迟线技术可以精确控制时钟的频率和相位。用户可以编程控制时钟任意倍频和分频及任意相位移动,使用非常方便可靠。文章还给出应用设计原理图及逻辑仿真波形图。     

CYCIAE-100回旋加速器射频低电平系统嵌入式IOC设计

为对CYCIAE-100回旋加速器射频系统进行远程监测与控制,实现与CYCIAE-100回旋加速器主控制系统的联锁,研制了一种基于ARM9系列处理器的嵌入式IOC。该嵌入式IOC运行Linux操作系统,使用EPICS建立了IOC作为控制软件。通过软、硬件协同设计,扩展了ARM9系列处理器的SPI从设备数量,开发了ADC和DAC设备的Linux驱动程序和EPICS设备驱动程序。使用Python语言开发了EPICS串口设备支持程序。经过长期运行考验,该嵌入式IOC稳定可靠,满足远程监测和控制的需求。     

用于回旋加速器射频低电平系统的通用DSP固件程序设计

针对回旋加速器射频系统幅度、相位、启动逻辑、联锁保护、在线参数修改等控制需求,编写了一种基于有限状态机的通用DSP固件程序。该固件程序将射频系统启动过程划分为5个状态:封锁RF信号、搜索腔体谐振点、提升射频功率、匹配相位、幅相闭环控制。该固件程序通过串口与本地上位机和远程控制机进行实时通信,支持在线修改射频系统启动参数;采用异步事件驱动方式,实现对打火和反射功率过大等异常情况快速响应。该固件程序成功应用于CYCIAE-100回旋加速器射频低电平系统中,在CYCIAE-100回旋加速器调束过程中,完成了射频系统的启动控制和设备保护,满足加速器控制系统的需求。     

基于FPGA的电子直线加速器低电平系统前馈功能的实现

用于驱动光中子源装置(TMSR Photo-Neutron Source Phase1,TDSN1)的15 Me V直线加速器,由于腔体中瞬态束流负载效应的存在使得束团在经过腔体后头部的能量过高,会导致束流能散变大,降低了束流的传输效率。"数字前馈补偿"方法在原有的数字低电平控制系统的现场可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)中加入前馈模块,通过直接削弱输入腔体的射频场的头部场强来达到降低束团头部能量的目的。实际数据表明,低电平系统前馈功能工作稳定,束流能散降低,束流的传输效率显著变高,克服了传统束流补偿法不能在大束团、高流强模式下工作的缺陷。     

VxWorks系统时钟获取和定时功能分析

主要探讨VxWorks嵌入式实时操作系统下的系统时钟及定时器的获取和实现.详细说明了看门狗和POSIX(可移植操作系统接口)定义的时钟接口在VxWorks下的实现方式,同时通过Tor-nad开发工具软件逻辑分析仪分析了不同定时器的运行情况和执行情况,结果显示在其定时精度范围内,定时器时间进行了圆整.     

RFQ低电平控制系统频率跟踪与幅相反馈的设计与实现

射频四极场(Radio Frequency Quadrupole,RFQ)的动态调谐一般是通过控制腔翼和腔壁上冷却水的水温来实现的。为了方便RFQ老练和调试过程中的功率提升,设计了一个使用直接数字合成技术(Direct Digital Synthesis,DDS)和锁相环(Phase-locked Loop,PLL)技术的RFQ低电平控制系统,该系统可以同时实现对RFQ谐振频率的动态跟踪与幅相反馈控制。即使冷却水没有达到热平衡,RFQ也可以加载功率并形成加速场。该控制系统在以FIR(Finite Impulse Response)滤波器为基础的模拟腔实验平台上进行了测试。测试结果表明:该方案能在对虚拟腔谐振频率进行跟踪的同时,实现±0.5%的幅度稳定度和±0.5o的相位稳定度。     

PEM系统中可控时钟电路设计的优化

介绍了为乳腺专用正电子发射断层扫描仪PEM(Positron Emission Mammography)电子学数据获取(Data Acquisition,DAQ)系统提供稳定、可靠、抗干扰的高精度同步时钟的电路,它采用了基于单片机和高精度时钟产生芯片的电路设计方法,可以得到多路可控时钟信号.设计中采用差分传输,大大降低...     

TOF测量系统读出电子学时钟插件设计

介绍了中国科学院近代物理研究所反应显微成像谱仪和重离子加速器冷却储存环内靶实验中,测量粒子飞行时间读出电子学的时钟插件。两个时钟插件分别集成于3UPXI插件和6UPXI插件上,利用高精度的时钟源和时钟扇出芯片为飞行时间读出电子学系统提供高精度的系统时钟,其抖动分别小于11ps(RMS)和12ps(RMS),满足设计要求。     

基于软核NiosⅡ的SOPC低电平控制通讯系统的设计及实现

北京大学DC-SC光阴极注入器和中国科学院高能物理研究所9cell超导腔均采用了数字化低电平控制系统,其中通讯子系统以STRATIX IV系列现场可编程门阵列(FPGA)开发板作为数字平台,通过采用编程片上系统( SOPC)技术及NIOSⅡIDE提供的开发环境,实现了三速以太网(TSE)的通讯功能,最后以LabView...     

半导体器件与电路辐照响应测试系统

介绍用于测量ＭＯＳ电容、ＭＯＳＦＥＴ、半导体元器件和集成电路辐照效应的微机测试系统及其功能，并给出该系统在半导体辐射损伤研究甲的应用实例．