ADS注入器ⅡRFQ加速器研制及测试

ADS注入器ⅡRFQ加速器用来将10mA的质子束流从能量35keV提高到2.1 MeV。该RFQ加速器的结构采用了美国SNS RFQ的设计,其横截面形状为正方形,采用π模稳定杆来增加腔体的高频稳定性。腔体冷态测试结果显示,其场平整度好于±0.01,无载Q值为13 000。经长时间锻炼,腔体最终实现了连续波工作状态。在流强为10mA时进行了脉冲束流和连续束流的加载实验,对束流的测量结果显示,束流传输效率为95.3%,输出能量为2.165 MeV,束流能散为1.9%,束流水平和竖直横向发射度均为0.33πmm·mrad。     

交指型腔体滤波器设计

设计了一个用于2.45 GHz低杂波电流驱动系统的交指型腔体带通滤波器.根据交指型带通滤波器的准确设计理论,获得滤波器的结构尺寸.利用HFSS软件仿真,提高了设计效率和精度,最终仿真结果和理论结果一致,证明了设计方法的可行性.     

加速器逐束团数字反馈系统FIR滤波器研究

为了克服加速器中束流耦合束团不稳定性,新建的储存环必须采用逐束团数字反馈系统。数字反馈系统采用有限长单位冲激响应滤波器(Finite Impulse Response, FIR)来实现对束流信号滤波和90°移相,最终得到反馈信号。FIR滤波器可采用最小二乘法和选择滤波器法设计,本文在横向或纵向反馈系统中深入研究了这两种方法的差异。分析结果表明:采用选择滤波器法,设计简单,是较佳设计方法。随后,对选择滤波器法进行了优化,进一步分析了采用优化的选择滤波器法设计的FIR滤波器的工作可靠性以及滤波效果,对反馈系统FIR滤波器设计有一定的指导作用。     

储存环束流丢失信号检测电路设计

丢束信号是上海光源束流测量系统需要提供的定时信号,用于触发数字BPM处理器libera记录丢束前束流数据来分析丢束原因,对提高加速器运行稳定性至关重要.本文详细介绍了丢束检测模块的原理,工艺设计及工艺测试情况,给出用RF信号源仿真束流信号的实验室离线测试结果.带束实验结果表明,本模块功能达到设计要求,可用于丢束数据的锁存.     

基于导频的储存环束流位置测量处理器研制

稳定的束流轨道对于同步辐射光源的性能至关重要,规划中的合肥先进光源是第四代衍射极限储存环,其亚微米级的束流轨道稳定度需要束流位置测量精度达到100 nm级别。本文基于国产化芯片,研制了带有导频补偿机制的束流位置测量处理器,主要包括导频模块、模拟前端模块、数字处理模块和嵌入式工控模块。输入信号经过导频模块和模拟前端模块调理,在数字处理模块通过带通欠采样原理实现模数转换,数字信号在现场可编程门阵列（FPGA）内经过下变频、滤波抽取、坐标旋转数字计算（CORDIC）模块以及差比和算法等处理后获得束流位置信息,嵌入式工控模块实时传输束流位置信号,与加速器控制系统通信。目前设计的束流位置处理器完成了实验室离线测试和束流测试,测试结果表明,当输入信号幅度在-55～5 dBm范围时,束流位置测量处理器的快获取数据（FA data）和慢获取数据（SA data）分辨率分别好于120 nm和70 nm,满足设计要求。     

单离子束加速器终端电压控制系统的改进设计

设计采用旋转伏特计（GVM）控制方式稳定单离子束加速器终端电压。分析了GVM控制方式控制终端电压的原理,设计了陷波器、低通放大器、精密整流滤波、带通滤波器、误差放大器等信号处理电路。陷波器采用中心频率为50Hz的双T型,带通滤波器为非对称结构,中心频率为35Hz,带宽为50Hz。控制电路输出0～10V的控制信号,以控制电晕针放电。测试结果表明,采用该控制系统加速器长时间运行的电压稳定度＜1％。     

束流变压器的基线漂移效应研究

束流变压器（BCT）在频域表现为带通特性,其低频截止特性会引起基线漂移现象,本文使用高通滤波器模型对低频截止特性对单束团和连续束团的影响进行了分析。采用基线操纵和一次谐波算法两种方法进行了基线修复,使BCT测量高重复频率连续束团的相对误差由20%下降至3%以内。     

基于VDTA的混合多模式双二阶滤波器的设计

针对各类核探测仪的供电电源系统和核能谱测量仪的前端电子线路广泛采用的滤波技术,提出了一种设计混合多模式双二阶滤波器的新方法。首先通过分析新的有源元件——电压差跨导放大器(VDTA)的一般工作原理,提出了一种采用CMOS晶体管实现VDTA的电路;然后基于实现的VDTA模块,设计了采用两级VDTA模块实现单输入、三输出或三输入、单输出电子可调混合多模式双二阶滤波器。通过选择输入端,该滤波器可以产生5种不同的电压和跨导纳模式滤波器功能,实现低通、带通、高通、带阻和全通5种不同的滤波信号。同时对滤波器的有限频率效应、稳定性条件和寄生元件效应进行了分析;仿真实验结果验证了所设计滤波器的性能,表明了理论设计的正确性和有效性。     

一种采用有源器件实现的射频有源带通滤波器

针对目前智能化和小型化核检测仪表中的带通滤波器进行了研究,设计了一种采用有源电感和有源电容实现的射频有源带通滤波器。首先,分别对有源电感电路和有源电容电路的构成、工作原理和主要参数进行了分析,并得出了其仿真结果,以表明设计的实用性和合理性;然后,采用提出的有源电感电路和有源电容电路设计出了一款中心频率为1 GHz的射频有源带通滤波器;最后,基于0.18μm CMOS工艺设计制作和ADS仿真软件得到的仿真结果表明,所设计的滤波器电路具有低功耗、理想的S参数和低线性噪声性能,不仅可用于智能化和小型化核检测仪表的射频组件,也可用于多标准无线应用系统中实现高阶有源滤波器。     

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。