新型三维集成射频模拟数字一体化微系统

设计了一种新型三维集成射频模拟数字一体化微系统。传统的射频前端尺寸为250 mm×120 mm,经过微系统集成后尺寸仅为37 mm×37 mm,面积减小了95%。该微系统基于一体化陶瓷三维封装架构,集成多种裸芯片和无源器件,实现内部信号的电气互连;采用一种全新的散热方案,定制开发了一种高导热复合热沉盖板,热导率从15 W/(m·K)提升至150 W/(m·K)以上。在FC裸芯片和盖板之间填充导热硅胶,形成了一条新的散热途径,达到高效散热的效果。

1.3 GHz连续波超导射频腔的数字低电平系统和模拟腔研究

上海高重复频率硬X射线自由电子激光装置的超导射频(Radio Frequency,RF)腔需要高精度射频低电平(Low Level Radio Frequency,LLRF)系统,以稳定腔场的幅度和相位。但是,由于1.3 GHz连续波超导射频腔的高负载品质因数,腔体在电磁频域中的带宽较小。在加速器老练或重启过程中,超导腔相对较小的失谐就会有较大的反射电压,触发联锁保护系统,导致腔体难以馈入功率。为此将自激励(Self-Excited Loop,SEL)控制系统被引入到低电平控制系统中,以防止这种情况的发生;同时把发生器驱动系统(Generator Driven Resonator,GDR)低电平控制系统加载到加速器正常工作状态。此外,开发了数字模拟腔用来验证LLRF系统的设计算法,减少了在真实腔体中测试损害腔体的风险,节省机器时间和调试成本。研究结果表明:即使腔体失谐,SEL控制系统依然可以使腔场幅度稳定到设定值,且反射电压较小。经过比较和验证,数字模拟腔被证明是测试新的低电平算法的可靠平台。