强激光与粒子束
2023, 35(12): 124008
1 中国科学院高能物理研究所北京 100049
2 中国科学院大学北京 100049
3 中国科学院上海高等研究院上海 201204
为满足高能同步辐射光源(High Energy Photon Source,HEPS)束流位置测量的需求,研制了各种类型的束流位置探测器(Beam Position Monitor,BPM)。位置灵敏度系数是BPM的一项重要参数,通过它可以精确计算束流的位置。使用边界元法计算束流位置探测器的灵敏度系数,适用于在无法使用天线模拟束流进行实际测量和有限元软件进行模拟的场合。以HEPS储存环BPM的参数为例,首先用边界元法分析计算了具有圆形横截面的BPM的位置灵敏度系数,在此基础上,分析了椭圆形(HEPS增强器)与八边形(BEPCII储存环)管道的系数。将该方法应用于BPM的设计与分析中,确定了高能光源增强器BPM纽扣电极的方位角和北京正负电子对撞机BPM的纽扣电极间距。此外,计算了上述BPM的位置灵敏度系数分布Mapping图。圆形管道BPM的位置灵敏度系数结果与解析值接近,相对误差在1%左右,椭圆形与八边形管道BPM的计算结果与实际测量结果的偏差都在2%左右,证明了边界元法计算束流位置探测器的位置灵敏度系数是一种可靠的方法,可用于BPM的设计与相关问题的分析。
边界元法 束流位置探测器 位置灵敏度系数 高能同步辐射光源 Boundary element method Beam position monitor Position sensitivity coefficient High energy photon source
1 中国科学院高能物理研究所 北京 100049
2 中国科学院大学 北京 100049
基于模数转换器(Analog-to-Digital Converter,ADC)的数字测量系统,对采样数据的信噪比具有较高要求;在各项因素中,采样时钟的抖动对信噪比的影响最为突出。为滤除输入时钟的抖动,采用德州仪器双环路PLL架构的LMK04610芯片,设计了基于双锁相环的时钟电路;经测试,可以把频率为62.475 MHz源时钟大于7 ps的抖动降低到2 ps以下输出频率为499.8 MHz的时钟信号;提供给ADC芯片采样,其采样数据信噪比接近理论值。双锁相环滤除抖动方案,效果良好,可以为数字测量系统设计人员提供借鉴。
数据采集 双锁相环 抖动滤除 ADC信噪比 Data acquisition Dual-loop PLL Jitter cleaner SNR of ADC
强激光与粒子束
2022, 34(8): 084006
强激光与粒子束
2022, 34(6): 064001
强激光与粒子束
2021, 33(9): 094006
1 中国科学院 高能物理研究所,北京 100049
2 中国科学院大学,北京 100049
针对北京正负电子对撞机改造工程(BEPC II)直线加速器束流位置测量电子学系统故障率上升这一现状,结合BEPC II直线加速器束流参数以及BPM电子学ADC芯片带通采样的需求,设计了隔离度高、幅相一致性好的数字BPM射频前端电子学模块。数字BPM电子学系统采用MicroTCA 4.0系统架构,以FPGA作为主控制器,基于EDA软件开发设计。重点介绍了射频前端电子学模块中射频功率放大器、数字可调衰减器、带通滤波器等设计和实验室及在线测试结果。BEPC II对撞模式下,使用正电子束流,完成电子学系统在线测试,x方向位置测量精度约为38.46 μm,y方向位置测量精度约为26.16 μm,其测量精度和系统稳定性优于商用模拟BPM电子学模块,能够满足BEPC II直线加速器束流位置测量需求。
BEPC II 直线加速器 数字BPM 相位可调 射频电路 BEPC II linac digital BPM phase adjustable RF circuit 强激光与粒子束
2021, 33(5): 054005
强激光与粒子束
2020, 32(7): 074001
1 中国科学院 高能物理研究所, 北京 100049
2 中国科学院大学, 北京 100049
介绍了数字BPM算法的原理和架构, 并基于高能物理研究所自制的数字BPM硬件平台获取了BEPC Ⅱ束流流强为600 mA条件下的ADC采样数据。然后在MATLAB环境中设计了NCO模块、CIC滤波器、FIR滤波器以及BEPC Ⅱ束流逐圈位置数据计算模块, 并给出了各模块的具体设计参数。最后通过实际ADC数据对各算法模块进行检验, 给出了各模块处理后的频域分析结果, 并得到了实际束流下水平方向和垂直方向上的逐圈位置分辨率分别为4.55 μm和4.28 μm, 为FPGA在线算法的实现与优化提供了可靠的理论依据。
数字BPM 逐圈位置数据 多级抽取滤波 digital beam position monitor turn-by-turn position data multistage decimation and filter 强激光与粒子束
2018, 30(10): 105103