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基于FPGA的射频腔体系统数学模型在线辨识算法
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作者 魏诗惠 马瑾颖 +10 位作者 朱正龙 高郑 薛纵横 徐呈业 施龙波 陈奇 孙列鹏 黄贵荣 王志军 张善超 邱丰 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期952-960,共9页
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... 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。 展开更多
关键词 传递函数模型 射频腔体 低电平射频系统 在线辨识 幅频响应
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增益和相位一致性对功率合成效率的影响 被引量:2
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作者 曾凡剑 孙列鹏 +9 位作者 施龙波 高郑 朱正龙 薛纵横 马瑾颖 陈奇 金珂安 宫正 黄贵荣 何源 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期6-9,共4页
发射机在功率合成的时候,由于各固态功率源模块间存在着增益和相位的差异,会导致功率合成效率的下降。针对这一问题,本文通过建立增益和相位的一致性对功率合成效率影响的模型,并结合MATLAB软件进行计算模拟,得到不同增益和相位分布下... 发射机在功率合成的时候,由于各固态功率源模块间存在着增益和相位的差异,会导致功率合成效率的下降。针对这一问题,本文通过建立增益和相位的一致性对功率合成效率影响的模型,并结合MATLAB软件进行计算模拟,得到不同增益和相位分布下的最低合成效率分布,为发射机功率合成系统设计提供了具体的相位和增益指标,并为发射机的评估和验收提供了有力的理论依据。 展开更多
关键词 功率合成 固态功率源 增益和相位 合成效率分布
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麦克风效应对CiADS超导腔稳定性影响的仿真分析
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作者 马瑾颖 黄贵荣 +8 位作者 薛纵横 陈奇 高郑 朱正龙 曾凡剑 孙列鹏 施龙波 何源 王贤武 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期1125-1131,共7页
加速器驱动嬗变研究装置(CiADS)对质子超导直线加速器提出了高稳定性要求,在工程设计阶段需对直线加速器的各种不稳定因素,特别是对超导腔的麦克风效应的影响进行评估.基于谐振系统的冲击响应模型,发展了一种离散化的电压迭代求解方法,... 加速器驱动嬗变研究装置(CiADS)对质子超导直线加速器提出了高稳定性要求,在工程设计阶段需对直线加速器的各种不稳定因素,特别是对超导腔的麦克风效应的影响进行评估.基于谐振系统的冲击响应模型,发展了一种离散化的电压迭代求解方法,并利用该方法构建了高频系统仿真程序,用于分析麦克风效应作用下超导腔的时变状态.通过仿真,研究了麦克风效应对腔体幅相稳定性的影响及与超导腔的谐振频率、Q值和带宽等参数的关系.结果表明,麦克风效应主要影响超导腔的相位稳定,其影响程度取决于麦克风振荡频率与腔的谐振频率、频率偏移量与腔体半带宽的比值.给出了满足CiADS直线加速器超导腔幅相稳定性指标(0.1%和0.1°)的麦克风振荡强度限值. 展开更多
关键词 超导腔 麦克风效应 幅相稳定性 仿真
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一种矩形腔式高功率合成器的设计
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作者 曾凡剑 何源 +7 位作者 孙列鹏 施龙波 高郑 朱正龙 薛纵横 马瑾颖 陈奇 黄贵荣 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期58-64,共7页
研究了一种基于矩形腔式功率合成的射频高功率合成器。该合成器可以实现功放模块与合成器的直接耦合,合成效率高,功率容量大,且功率容量可调,可以很好地满足目前CiADS中对固态发射机功率容量的梯度要求。12合1矩形腔式功率合成器仿真结... 研究了一种基于矩形腔式功率合成的射频高功率合成器。该合成器可以实现功放模块与合成器的直接耦合,合成效率高,功率容量大,且功率容量可调,可以很好地满足目前CiADS中对固态发射机功率容量的梯度要求。12合1矩形腔式功率合成器仿真结果表明,合成器各输入端到输出端的幅度传输和相位传输具有很好的一致性,最大偏差分别在0.05 dB和0.5°以内,调节功放模块数量可以调节发射机的功率容量。 展开更多
关键词 矩形腔式 功率合成 直接耦合 功率容量
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强流质子直线加速器高频数据系统设计
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作者 宫正 高郑 +6 位作者 薛纵横 朱正龙 陈奇 马瑾颖 金珂安 黄贵荣 张生虎 《核电子学与探测技术》 CAS 北大核心 2019年第2期212-216,共5页
为满足加速器驱动嫗变研究装置中强流质子直线加速器对于高频系统故障分析和运行状态监测的需求,本课题采用Java及Redis,分布式集群等技术设计了高速数据的存储分析系统。该系统实现了数据的网络获取、实时缓存及处理、超限数据筛选、... 为满足加速器驱动嫗变研究装置中强流质子直线加速器对于高频系统故障分析和运行状态监测的需求,本课题采用Java及Redis,分布式集群等技术设计了高速数据的存储分析系统。该系统实现了数据的网络获取、实时缓存及处理、超限数据筛选、时域和频域波形的实时显示等功能,通过主从复制、读写分离和Redis Sentinel保证整个系统的可靠性和数据的安全性。 展开更多
关键词 高频系统 数据处理 数据库 REDIS JAVA语言
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锁相环在超导射频技术中的应用 被引量:2
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作者 常玮 何源 +5 位作者 李春龙 高郑 朱正龙 薛纵横 宋玉 张锐 《原子核物理评论》 CAS CSCD 北大核心 2014年第2期152-155,共4页
利用压控振荡器锁相环路(VCO-PLL)锁定超导射频谐振腔体的本征频率,使腔体稳定谐振。在原理验证阶段,利用NI-Labview对实验原理做了仿真。得到的仿真结果显示,环路增益选取的不同会直接影响整个系统的锁定状态。在实验测试阶段,根据原... 利用压控振荡器锁相环路(VCO-PLL)锁定超导射频谐振腔体的本征频率,使腔体稳定谐振。在原理验证阶段,利用NI-Labview对实验原理做了仿真。得到的仿真结果显示,环路增益选取的不同会直接影响整个系统的锁定状态。在实验测试阶段,根据原理和仿真结果搭建了相应的实验平台,从而得到环路锁定的测试结果。最后在低温超导态测试阶段,用经过验证的实验平台对IMP-HWR010超导腔体进行了频率锁定测试,并得到了腔体频率随氦压变化的实际测量结果,df/dp约为0.73 Hz/Pa。 展开更多
关键词 超导射频技术 锁相环 LABVIEW
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非PLL相位平均型参考线原型验证
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作者 陈奇 何源 +7 位作者 王贤武 黄贵荣 高郑 朱正龙 薛纵横 金柯安 曾凡剑 马瑾颖 《原子核物理评论》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期46-52,共7页
射频相位参考线是粒子加速器的重要组成部分之一,为射频低电平控制系统(LLRF)、束流诊断系统、定时系统等提供稳定的相位锁定参考信号。为减少远距离传输过程中由环境温度变化导致的射频传输线中的射频相位漂移,多个加速器装置中已经采... 射频相位参考线是粒子加速器的重要组成部分之一,为射频低电平控制系统(LLRF)、束流诊断系统、定时系统等提供稳定的相位锁定参考信号。为减少远距离传输过程中由环境温度变化导致的射频传输线中的射频相位漂移,多个加速器装置中已经采用射频相位参考线提供射频相位参考,这些相位参考的实现方案主要是基于恒温控制和基于光纤锁相。与这些方案相比,采用相位平均方法不仅可以保持长距离节点之间的相位稳定,而且更易于现场安装与维护。现有的带有锁相环(PLL)的终端短路方式实现相位平均参考线的方案仍有一些节点数量限制等方面的不足,本文对相位平均参考线结构进行了去除PLL的简化设计并进行了验证,以期增加更多的相位分配节点以及降低对射频器件参数的要求。对非PLL的单端输入终端短路相位平均方案与两端输入各节点间互为参考的相位平均方案分别进行了实验测试,结果表明两者的相位RMS精度可以达到0.1°~0.3°。并对不同的相位平均实现方案中相位不稳定的产生原因进行了分析,结果表明,除环境温度外,同轴线缆材质、合成相位与幅度的不平衡合成等也是重要影响因素。 展开更多
关键词 加速器 射频 相位参考线 低电平 CiADS
原文传递
固态功率源功放模块反射功率过荷分析
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作者 金珂安 孙列鹏 +10 位作者 施龙波 高郑 朱正龙 薛纵横 马瑾颖 曾凡剑 陈奇 宫正 张生虎 黄贵荣 何源 《核技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期21-26,共6页
中国加速器驱动次临界系统(Chinese Accelerator Driven Sub-critical System,C-ADS)注入器II超导直线加速器采用固态功率源驱动常温加速结构和超导腔,运行中出现了功率源的功放模块因反射功率过荷而损坏的现象。为此研究了反射功率在... 中国加速器驱动次临界系统(Chinese Accelerator Driven Sub-critical System,C-ADS)注入器II超导直线加速器采用固态功率源驱动常温加速结构和超导腔,运行中出现了功率源的功放模块因反射功率过荷而损坏的现象。为此研究了反射功率在模块间的分配与功率合成网络S参数以及模块输出状态的关系。结果表明:如果个别功放模块无功率输出,合成失衡会导致反射功率在模块间的不平衡分布,部分模块承受的反射功率将超过其实际承受能力。对于一级合成的功率源,只有失效模块承受的反射功率可能超限;对于多级合成的功率源,失效模块以及同一合成支路的正常模块均存在反射功率过荷的可能性。 展开更多
关键词 固态功率源 功率合成网络 S参数 反射功率
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一种应用于HIRFL-CSR上的非拦截式剩余气体电离束流剖面探测器(英文)
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作者 谢宏明 武军霞 +8 位作者 冒立军 叶民友 张雍 朱光宇 马小明 薛纵横 景龙 魏源 杜泽 《原子核物理评论》 CSCD 北大核心 2017年第4期773-778,共6页
兰州重离子加速器冷却储存环主环(CSRm)上成功应用了一种剩余气体电离剖面探测器(IPM),这种新型非拦截式剖面探测器的应用服役对CSRm的束流冷却研究及常规调束的实时剖面监测具有重要意义。IPM探测器通过收集束流与剩余气体之间的电离产... 兰州重离子加速器冷却储存环主环(CSRm)上成功应用了一种剩余气体电离剖面探测器(IPM),这种新型非拦截式剖面探测器的应用服役对CSRm的束流冷却研究及常规调束的实时剖面监测具有重要意义。IPM探测器通过收集束流与剩余气体之间的电离产物(气体离子或电子),利用偏转静电场将电离产物加速至多重微通道板(MCP),并在其上进行电子放大,放大的信号电子随后在荧光屏(P46等)上进行电子-光子转换,最终含有束流剖面信息的投影光子被真空靶室外的CCD相机获取。在正式应用于CSRm之前,IPM探测器还在分离扇回旋加速器直线(SSC Linac)上进行了束流实验,并与传统单丝扫描剖面探测器进行了对比。IPM探测器与单丝刮束器的剖面测量结果相近,并且具有较好的信噪比和约60μm的较高空间分辨率。这种IPM探测器可以利用电阻串联进行均匀分压,较便捷地应用于真空度较低的直线加速器,还可以改造为分离电极单独供压的结构,应用在超高真空需要烘烤的环形加速器。最后还介绍了一种全新紧凑型结构的IPM探测器设计,该设计利用一套IPM探测器实现束流横向水平与垂直两个方向的剖面测量功能,这种紧凑型IPM结构尤其在空间紧缺型的强流直线加速器上具有重大的应用价值。 展开更多
关键词 分离扇回旋加速器直线 电离型剖面探测器 剩余气体电离 兰州重离子加速器冷却储存环 剖面探测器
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HWR010超导腔提取耦合器的优化设计
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作者 刘鑫萌 何源 +3 位作者 蒋天才 高郑 薛纵横 李春龙 《原子核物理评论》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期396-401,共6页
我国自主研发的超导加速器CAFe是ADS加速器的前端示范装置,其对加速器的运行稳定性有非常高的要求。在CAFe的运行中存在场致发射效应干扰超导腔提取信号的问题,是造成超导腔运行故障最频繁的问题之一,这严重降低了加速器的稳定性。这一... 我国自主研发的超导加速器CAFe是ADS加速器的前端示范装置,其对加速器的运行稳定性有非常高的要求。在CAFe的运行中存在场致发射效应干扰超导腔提取信号的问题,是造成超导腔运行故障最频繁的问题之一,这严重降低了加速器的稳定性。这一问题是由于超导腔内的场致发射电子在相关微波传输器件上引起了放电现象,干扰了信号的传输并造成低电平控制系统对超导腔的错误控制,最终导致超导腔失谐和加速器停机故障。本文通过优化提取天线的结构,避免场致发射电子进入提取耦合器,从而解决传输信号异常的问题。优化后的天线在线运行效果良好,解决了超导腔这种提取信号异常的问题,提高了加速器运行的稳定性。 展开更多
关键词 超导加速器 稳定运行 场致发射效应 沿面闪络 耦合器
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Capacitive beam position monitors for the low-β beam of the Chinese ADS proton linac 被引量:2
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作者 张雍 武军霞 +8 位作者 朱光宇 贾欢 薛纵横 郑海 谢宏明 康新才 何源 李林 Jean Claude Denard 《Chinese Physics C》 SCIE CAS CSCD 2016年第2期89-95,共7页
Beam Position Monitors(BPMs) for the low-β beam of the Chinese Accelerator Driven Subcritical system(CADS) Proton linac are of the capacitive pick-up type.They provide higher output signals than that of the induc... Beam Position Monitors(BPMs) for the low-β beam of the Chinese Accelerator Driven Subcritical system(CADS) Proton linac are of the capacitive pick-up type.They provide higher output signals than that of the inductive type.This paper will describe the design and tests of the capacitive BPM system for the low-β proton linac,including the pick-ups,the test bench and the read-out electronics.The tests done with an actual proton beam show a good agreement between the measurements and the simulations in the time domain. 展开更多
关键词 beam position monitor low-β beam capacitance coupling strength linear accelerator
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A vertical test system for China-ADS project injector Ⅱ superconducting cavities
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作者 常玮 何源 +12 位作者 文良华 李春龙 薛纵横 宋玉堃 张锐 朱正龙 高郑 张聪 孙列鹏 岳伟明 张生虎 游志明 Tom Powers 《Chinese Physics C》 SCIE CAS CSCD 2014年第5期82-86,共5页
To test superconducting cavities, a vertical test system has been designed and set up at the Institute of Modern Physics (IMP). The system design is based on VCO-PLL hardware and the NI Labview software. The test of... To test superconducting cavities, a vertical test system has been designed and set up at the Institute of Modern Physics (IMP). The system design is based on VCO-PLL hardware and the NI Labview software. The test of the HWR010#2 superconducting cavity shows that the function of this test system is satisfactory for testing the low frequency cavity. 展开更多
关键词 vertical test superconducting cavity labview
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