基于FPGA的射频腔体系统数学模型在线辨识算法

射频系统的数学模型包含了射频腔体的关键特征参数(如腔体半带宽、谐振频率和洛伦兹力失谐系数等),数学模型对腔体性能检测、控制系统仿真及低电平控制算法优化具有重要意义。网络分析仪通常用于测量射频系统的散射参数,进而构建射频系统的数学模型,但其测量步骤繁琐且无法实现系统模型的在线自动辨识。本文通过模拟网络分析仪的工作原理,在数字低电平系统内部构建了基于数控振荡器的扫频算法,实现了射频腔体系统的在线辨识。该算法的有效性已在加速器驱动嬗变研究装置前端示范样机的超导腔上验证,其测量结果与网络分析仪测量结果吻合。此外,本文利用该辨识算法还成功测得了由洛伦兹力失谐引起的超导腔频率响应畸变曲线,并讨论了洛伦兹力失谐量的大小对腔体关键特征参数测量的影响。

CiADS束流负载效应前馈补偿的仿真评估

在高功率超导质子直线加速器中,束流负载效应是影响超导腔幅相稳定性的一个重要因素。本工作基于谐振腔建场模型,开发了超导腔系统束流负载效应的时域仿真程序,分析了束流负载效应对超导腔幅相稳定性的影响,并在C-ADS注入器Ⅱ上通过相关实验测量对仿真结果进行了验证。利用该程序,评估了CiADS超导直线加速器脉冲束流的脉冲长度,以及前馈补偿的时序抖动和束流纹波等因素对腔中电磁场幅相稳定度的影响。仿真结果表明:在当前CiADS直线加速器设计参数下,为满足超导腔中电磁场0.1%与0.1°的幅相稳定度指标,前馈时序抖动的偏差不能超过0.79μs,束流流强的直流偏差不能超过0.9%,并且给出了束流纹波的最大抖动幅值与纹波频率之间的关系。这些结果将为CiADS超导直线加速器相关子系统技术指标的确定提供依据。