高国栋 1,2曹建社 1,2,*刘智 1杜垚垚 1[ ... ]魏书军 1,2
作者单位
摘要
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
在现有硬件基础上,基于BPM测量准确度的需求,在自制的电子学FPGA芯片内,通过Verilog语言实现了一种数字BPM采样数据增益自动校准的设计。首先介绍了自动增益校准模块的系统总体设计;然后对模块的实现方法做了详细说明,设计并搭建了ADC数据自动增益校准测试平台以验证自动增益较准模块的功能;最后介绍了该设计在BPM通道标定中的应用。实验结果表明,该方法可以实现4通道增益一致,使ADC采样后的数据幅度相同,有效解决了由通道增益不一致引起的测量偏差,以及工程应用中ADC数据幅度校准工作量大且难于操作的问题,将在BPM系统通道自动标定中发挥重要作用。
数字BPM ADC采样 FPGA 自动增益校准 digital beam position monitor ADC sampling FPGA automatic gain calibration 
强激光与粒子束
2021, 33(9): 094006
杨静 1,2杜垚垚 1,2汪林 1叶强 1[ ... ]曹建社 1,2
作者单位
摘要
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
张醒儿 1,2,*杜垚垚 1,2张琪 1,2王之琢 1,2[ ... ]魏书军 1
作者单位
摘要
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
马宇飞 1,2,*曹建社 1杜垚垚 1,2魏书军 1[ ... ]刘芳 1
作者单位
摘要
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
为实现数字BPM时钟系统的锁相, 设计了一种基于锁相环同步原理的低抖动、低相位噪声的时钟同步系统。根据锁相环电路工作原理, 对数字BPM时钟同步系统的硬件及固件程序进行了设计, 实现了外部输入时钟信号与系统内部产生的主工作时钟信号的锁相, 并且时钟信号输出的频率及相位均可调整以满足后端ADC采样的要求。测试结果表明, 设计可以完成对一定频率范围内变化的外部输入时钟信号的锁相, 输出时钟信号抖动满足束流实验要求, 为数字BPM后续算法研究提供了基础。
数字BPM 可编程 锁相 digital beam position monitor (BPM) VCXO VCXO programmable clock synchronizer phase lock 
强激光与粒子束
2017, 29(9): 095101

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