一種能夠混合噪聲的模擬高頻腔的設(shè)計及實現(xiàn)
電子技術(shù)應(yīng)用
張愷，徐逢夏，韋業(yè)龍，吳芳芳，李和廷，唐運蓋
中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 國家同步輻射實驗室
摘要： 同步輻射加速器高頻系統(tǒng)的集成與調(diào)試離不開高頻腔，但其造價昂貴，加工周期長，使用實際高頻腔測試低電平控制器（LLRF）有損壞腔體的風(fēng)險；此外，實際高頻腔的中心頻率是固定的，只能測試工作在對應(yīng)頻率的低電平控制器。為了解決上述問題，設(shè)計了一種中心頻率能夠跟隨低電平，同時可以混合白噪聲的模擬高頻腔裝置，用來測試低電平控制器的各項性能。詳細闡述了模擬高頻腔的設(shè)計思路與實現(xiàn)方法，并使用所設(shè)計的模擬高頻腔與LLRF鏈接、測試，證明了該模擬高頻腔可以測試工作在不同頻率下的LLRF，測試其幅相穩(wěn)定性及其閉環(huán)控制能力。所設(shè)計的模擬高頻腔對高頻系統(tǒng)的集成、調(diào)試具有巨大的現(xiàn)實意義，能夠大大提高低電平控制器的測試效率，同時也能有效避免為測試LLRF導(dǎo)致實際高頻腔受損的風(fēng)險。
中圖分類號：TL503.2 文獻標志碼：A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.256509
中文引用格式： 張愷，徐逢夏，韋業(yè)龍，等. 一種能夠混合噪聲的模擬高頻腔的設(shè)計及實現(xiàn)[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用，2025，51(10)：83-88.
英文引用格式： Zhang Kai，Xu Fengxia，Wei Yelong，et al. Design and implementation of an analog radio-frequency cavity with adjustable mixed noise[J]. Application of Electronic Technique，2025，51(10)：83-88.
中文引用格式： 張愷，徐逢夏，韋業(yè)龍，等. 一種能夠混合噪聲的模擬高頻腔的設(shè)計及實現(xiàn)[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用，2025，51(10)：83-88.
英文引用格式： Zhang Kai，Xu Fengxia，Wei Yelong，et al. Design and implementation of an analog radio-frequency cavity with adjustable mixed noise[J]. Application of Electronic Technique，2025，51(10)：83-88.
Design and implementation of an analog radio-frequency cavity with adjustable mixed noise
Zhang Kai，Xu Fengxia，Wei Yelong，Wu Fangfang，Li Heting，Tang Yungai
National Synchrotron Radiation Laboratory， University of Science and Technology of China
Abstract： The integration and debugging of the radio-frequency system of synchrotron radiation accelerator cannot be separated from the radio-frequency cavity, but its cost is expensive, the processing cycle is long, and there is a risk of damaging the cavity when using the actual radio-frequency cavity to test the low-level radio-frequency controller (LLRF); In addition, the center frequency of the actual radio-frequency cavity is fixed, and only LLRF controllers operating at the corresponding frequency can be tested. To solve the above problems, this paper designs a simulated radio-frequency cavity device whose center frequency can follow the low level and can also mix white noise, used to test the performance of the low-level controller. The text elaborates in detail on the design concept and implementation method of the simulated radio-frequency cavity, and by linking and testing the designed simulated cavity with the LLRF, it proves that the simulated cavity can test the LLRF operating at different frequencies, and test its amplitude and phase stability as well as its closed-loop control capability. The simulated cavity designed in this paper has great practical significance for the integration and commissioning of the radio-frequency system, which can greatly improve the testing efficiency of the low-level controller, and at the same time effectively avoid the risk of damaging the actual radio-frequency cavity for testing the LLRF.
Key words : analog RF cavity；RF system；LLRF；central frequency；noise mixing
引言
高頻腔是同步輻射加速器儲存環(huán)高頻系統(tǒng)的核心部件，它能為束流提供加速電壓，為束流提供能量以及較低的高階模環(huán)境[1-2]。除了高頻腔，儲存環(huán)高頻系統(tǒng)還包括功率源、功率傳輸裝置、數(shù)字高頻低電平控制器（LLRF）、安全聯(lián)鎖保護裝置等部件[3]，每個部件缺一不可，整個高頻系統(tǒng)的集成與調(diào)試離不開高頻腔，但高頻腔造價昂貴，加工周期長，其他部件、裝置經(jīng)常需要等待高頻腔到位才能開始測試；此外，使用實際高頻腔測試低電平控制器（LLRF）有損壞腔體的風(fēng)險；而且高頻腔的中心頻率是固定的，不能測試工作在其他頻率的低電平控制器[4-5]。
為了解決上述問題，本文設(shè)計了一種可混合噪聲的模擬高頻腔，用來測試低電平控制器的各項性能。本文詳細闡述了模擬高頻腔設(shè)計思路與實現(xiàn)方法，并使用所設(shè)計的模擬高頻腔連接低電平控制器進行相應(yīng)的性能測試。
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作者信息：
張愷，徐逢夏，韋業(yè)龍，吳芳芳，李和廷，唐運蓋
（中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 國家同步輻射實驗室，安徽 合肥 230026）
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