【摘要】：直線加速器是最早出現(xiàn)的幾種加速器之一,帶電粒子在直線加速器中沿直線軌跡運(yùn)動(dòng),在運(yùn)動(dòng)中受到高頻電場(chǎng)的作用力,帶電粒子在高頻電場(chǎng)中獲得能量完成加速。通常直線加速器由多個(gè)加速腔構(gòu)成,而如何使各個(gè)加速腔中的高頻電場(chǎng)的頻率、相位穩(wěn)定一致是保證電子持續(xù)加速和提高加速器效率的重要問(wèn)題。本設(shè)計(jì)為研究院的150.4MHz直線超導(dǎo)加速器提供時(shí)鐘同步系統(tǒng)方案,方案包括直線超導(dǎo)加速器高頻系統(tǒng)中的高頻參考信號(hào)單元、6MHz相位穩(wěn)定單元、48選1高頻信號(hào)開(kāi)關(guān)單元。傳統(tǒng)的高頻信號(hào)源一般采用晶振加PLL的方案來(lái)實(shí)現(xiàn),這種方案雖然能夠滿足高頻低相位噪聲的要求,但時(shí)鐘的頻率和相位可調(diào)性小、不夠靈活。為了應(yīng)對(duì)研究院對(duì)高頻參考信號(hào)頻率和相位可調(diào)的要求,設(shè)計(jì)中的高頻參考信號(hào)單元使用溫補(bǔ)晶振和PLL生成倍頻時(shí)鐘給FPGA和DAC,利用FPGA生成DDS數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)DAC產(chǎn)生高頻、低相位噪聲的高頻參考信號(hào)。此方案既能滿足高頻參考信號(hào)的低相位噪聲要求,也能滿足高頻參考信號(hào)頻率、相位可調(diào)的要求。6MHz相位穩(wěn)定單元是在FPGA中通過(guò)FFT算法得到參考信號(hào)相位和從串列加速器中拾取到的信號(hào)相位,經(jīng)PID控制算法得出控制信號(hào)給束流脈沖化模塊,束流脈沖化模塊輸出脈沖束流給串列加速器,使通過(guò)串列加速器加速后的束流脈沖相位穩(wěn)定到高頻參考信號(hào)上。48選1高頻信號(hào)開(kāi)關(guān)單元使用9片8選1射頻開(kāi)關(guān)芯片實(shí)現(xiàn)64路輸入選1路輸出切換矩陣。48選1高頻信號(hào)開(kāi)關(guān)單元將48路超導(dǎo)腔饋出的信號(hào)選一路輸出給控制室示波器以便觀察。通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試和仿真結(jié)果分析證明本時(shí)鐘同步系統(tǒng)方案的功能和性能均能較好地滿足直線超導(dǎo)加速器時(shí)鐘同步系統(tǒng)的需求,本方案的理論分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以為后續(xù)方案實(shí)施或者方案升級(jí)提供理論依據(jù)和參考。
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)安大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TL53
【圖文】：

高頻參考信號(hào)單元示意圖

8選1高頻信號(hào)開(kāi)關(guān)單元示意圖

穩(wěn)相單元示意圖

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2797180