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。

用于回旋加速器射频低电平系统的通用DSP固件程序设计

针对回旋加速器射频系统幅度、相位、启动逻辑、联锁保护、在线参数修改等控制需求,编写了一种基于有限状态机的通用DSP固件程序。该固件程序将射频系统启动过程划分为5个状态:封锁RF信号、搜索腔体谐振点、提升射频功率、匹配相位、幅相闭环控制。该固件程序通过串口与本地上位机和远程控制机进行实时通信,支持在线修改射频系统启动参数;采用异步事件驱动方式,实现对打火和反射功率过大等异常情况快速响应。该固件程序成功应用于CYCIAE-100回旋加速器射频低电平系统中,在CYCIAE-100回旋加速器调束过程中,完成了射频系统的启动控制和设备保护,满足加速器控制系统的需求。