三次谐波腔的调谐环路设计与实现

论文摘要

对同步辐射光源来说,束流寿命参数是最重要的参数之一。随着上海光源更多插入件的安装和混合填充模式的投入运行,束流寿命问题将成为上海光源面临的一个重大挑战。上海光源的束团长度短（14 ps）,发射度小（3.9 nm-rad）,影响束流寿命主要因素是托歇克散射。在二期改造工程中上海光源计划使用三次超导谐波腔,通过拉伸束团提高束流托歇克寿命。二期中使用的谐波腔工作在被动模式下,由束流感应建立电磁场,感应电磁场频率约为1.5 GHz,不需额外的功率源。超导谐波腔工作时,束团和谐波腔感应电压的相位差近似为90度,束流寿命提升依赖于谐波腔感应腔压幅度值。课题主要内容为研制超导三次谐波腔调谐环路控制系统,控制谐波腔腔压保持稳定。谐波腔腔压与流强成正比,与失谐频率成反比,调谐环路系统通过调节谐波腔的谐振频率调节谐波腔感应腔压大小。本文通过类比的方法,实验研究工作在被动模式下的500 MHz超导腔来分析三次谐波腔感应信号频谱特点和影响谐波腔腔压稳定的噪声。通过这部分的实验研究优化调谐环路信号处理算法和谐波腔工作模式。三次谐波腔的调谐环路是由前端变频模块、数字处理模块以及调谐器控制模块三个模块组成。前端变频模块的主要功能是将射频信号转化为中频信号,然后送至模数转换器进行采样。三次谐波腔工作频率（约1.5 GHz）为主腔工作频率（约500 MHz）的三倍。调谐环路控制系统通过谐波腔感应信号和参考信号的相位差来判断谐波腔失谐的方向,通过束流位置探测器信号来探测流强。在谐波腔调谐环路中,前端处理模块需要对对1.5 GHz和500 MHz的射频信号进行下变频处理。本文介绍了三种针对1.5 GHz信号下变频的初步方案,将1.5GHz射频信号降频为31.25 MHz中频信号。通过对比三种初步方案,提出了一种基于倍频器变频模块方案设计。方案设计的前端变频模块板卡的本振信号相位噪声低,中频信号线性动态范围大于60 dB。数字处理模块的由上海光源第三代低电平板卡和商业CPCI CPU处理板卡组成。信号处理算法和调谐环路控制算法通过上海光源第三代低电平板卡上的大容量可编程逻辑器件实现。在商业CPCI CPU处理板卡上通过EPICS对调谐环路进行参数配置和状态读取。调谐器控制模块主要功能是实现对于电机和压电陶瓷两种调谐器驱动控制,由一块低噪声高精度的适用于压电陶瓷精细控制的驱动板卡构成。综上所述,本文主要完成三次谐波腔的调谐环路系统的设计与实现。主要内容包括:被动式谐波腔感应腔压特性和噪声的研究;谐波腔控制方案的设计;调谐环路的硬件设计;谐波腔调谐环路信号处理算法;谐波腔控制逻辑的实现。已经完成三次谐波腔的调谐环路闭环测试。闭环测试结果显示,调谐环路可以根据射频信号的幅度实现压电陶瓷的精细调节;调谐环路系统在1.5小时内的幅度稳定度为+/-0.34%。

论文目录

文章来源

类型: 博士论文

作者: 宫鹏鹏

导师: 刘建飞

关键词: 三次谐波超导腔,低电平,托歇克寿命,上海光源

来源: 中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学

单位: 中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)

分类号: O434.1

总页数: 127

文件大小: 13662K

下载量: 89

相关论文文献

• [1].局域表面等离激元诱导的三次谐波增强效应[J]. 物理学报 2013(17)
• [2].具有三次谐波绕组柴油发电机的调试方法[J]. 科技情报开发与经济 2011(33)
• [3].硅超构表面上强烈增强的三次谐波[J]. 物理学报 2019(21)
• [4].0.6THz三次谐波回旋管的研究[J]. 电子学报 2012(03)
• [5].发电机定子三次谐波保护误发信的处理[J]. 电子技术与软件工程 2018(16)
• [6].小回旋三次谐波0.52THz回旋管[J]. 红外与毫米波学报 2012(02)
• [7].三次谐波抑制的五相永磁电机容错控制策略及仿真分析[J]. 西安交通大学学报 2020(02)
• [8].发电机三次谐波定子接地误动分析[J]. 中小企业管理与科技(中旬刊) 2014(01)
• [9].三次谐波对电能计量及中性线的影响[J]. 科学技术创新 2019(01)
• [10].大型发电机三次谐波定子接地保护的探讨[J]. 电力建设 2010(02)
• [11].三次谐波法控制的高速无刷电机转子结构研究[J]. 浙江大学学报(工学版) 2010(03)
• [12].具有中心对称结构的3m点群晶体中紫外三次谐波的产生[J]. 光子学报 2019(02)
• [13].低频三次谐波电压对注入式定子接地保护的影响及防误措施[J]. 水电站机电技术 2017(05)
• [14].基于三次谐波注入法的逆变器谐波抑制策略研究[J]. 电脑知识与技术 2018(06)
• [15].三次谐波超导腔高次模抑制研究[J]. 核技术 2012(01)
• [16].发电机三次谐波定子接地保护误动原因分析[J]. 内蒙古电力技术 2019(03)
• [17].非对称量子阱中非线性三次谐波特性研究[J]. 广东技术师范学院学报 2009(03)
• [18].探讨三次谐波对电能计量及中性线的影响与治理[J]. 通讯世界 2019(09)
• [19].三次谐波对电能计量及中性线的影响[J]. 电子测试 2018(18)
• [20].选择导体截面积应重视三次谐波的危害[J]. 农村电工 2017(02)
• [21].一起发电机定子接地保护动作事件的分析[J]. 电子技术与软件工程 2016(17)
• [22].短程有序双周期非线性光子晶体中宽带级联三次谐波产生的研究[J]. 人工晶体学报 2015(05)
• [23].桥巩水电站发电机三次谐波3W定子保护及改造[J]. 广西水利水电 2010(02)
• [24].无刷同步发电机中的三次谐波励磁线圈及基波励磁线圈的设计[J]. 电机与控制应用 2009(08)
• [25].电压互感器二次绕组中性线断线引起新建变电站三次谐波超标[J]. 电世界 2012(11)
• [26].C波段高阻带抑制的微带带通滤波器设计[J]. 电子测量技术 2013(09)
• [27].采用三次谐波注入法的多电平级联H桥逆变器[J]. 南昌工程学院学报 2008(04)
• [28].大口径KDP晶体加工相位扰动与三次谐波转换[J]. 中国激光 2012(05)
• [29].宽带钕玻璃激光的高效三次谐波转换[J]. 强激光与粒子束 2011(12)
• [30].基于三次谐波电流的金属氧化物避雷器诊断分析[J]. 新疆电力技术 2017(01)

标签：三次谐波超导腔论文;  低电平论文;  托歇克寿命论文;  上海光源论文;