BEPCⅡ直线加速器相控系统PAD的研制

相位和幅度测量是BEPCⅡ直线加速器相控系统中最重要的部分之一. 基于模拟和 数字I/Q解调器, 构建了两种PAD, 并分别在实验室和速调管长廊进行了测试. 基于LMS方法的校准算法用于补偿模拟I/Q解调器的各种不匹配误差. 实验 证明, 两种PAD都能正常稳定地运行, 可以满足相控系统对相位和幅度测量的要求.     

基于I/Q解调原理的数字PAD研制

 I/Q解调器可以同时测量微波信号的相位和幅度。为了消除传统I/Q解调器的不平衡误差,根据I/Q解调原理,应用数字滤波器及Hilbert变换等数字信号处理方法实现了对微波信号的正交解调,可以精确测量任意包络形状微波信号的相位和幅度。测试表明,数字相位和幅度探测器的精度可达±0.5°,重复性误差小于0.2°,温度系数约为-0.1°/℃,相位测量的动态范围为-18~5 dBm,幅度测量的动态范围为-20~0 dBm,其各项指标都达到了BEPCⅡ直线加速器相控系统的要求。     

I/Q技术用于加速器鉴相的实验研究

I/Q解调技术在加速器领域的应用颇为常见,本文基于对模拟I/Q鉴相器的理论分析提出一套完整的误差校正方法,可以有效地克服各种误差对I/Q鉴相器性能的影响,并在此基础上完成了相关的实验工作.     

强流质子RFQ加速器高频数字低电平控制系统

强流质子RFQ加速器加速场的频率为352.2 MHz,加速场幅度和相位的精度分别要求控制在±1%和±1°的范围,为了达到这一要求,设计了一套数字低电平控制系统,该系统包括加速场的幅度和相位控制、腔体的谐振频率控制和高功率射频连锁保护3个部分。腔体采样信号的下变频及反馈激励信号的上变频由模拟器件来完成。幅相实时反馈处理过程采用数字I/Q解调的方法,在1块stratixⅡ的FPGA板上实现,板上另有3块DSP用于通信和协助FPGA进行数据处理。系统完成后与RFQ加速器进行联机调试,测试结果基本满足控制精度的要求。     

强流质子RFQ加速器高频数字低电平控制系统

强流质子RFQ加速器加速场的频率为352.2 MHz,加速场幅度和相位的精度分别要求控制在±1%和±1°的范围,为了达到这一要求,设计了一套数字低电平控制系统,该系统包括加速场的幅度和相位控制、腔体的谐振频率控制和高功率射频连锁保护３个部分。腔体采样信号的下变频及反馈激励信号的上变频由模拟器件来完成。幅相实时反馈处理过程采用数字I/Q解调的方法,在1块stratixⅡ的FPGA板上实现,板上另有3块DSP用于通信和协助FPGA进行数据处理。系统完成后与RFQ加速器进行联机调试,测试结果基本满足控制精度的要求。     

BEPCⅡ直线加速器相控系统的建立

为了获得高品质束流, BEPCⅡ直线加速器采用相位系统来优化和控制16个速调管的RF相位. 相控系统分布: 低相位噪声射频信号源作为直线系统的主振荡器; 加以恒温水系统控制的稳定相位参考线用以提供相控PAD装置Local输入; 基于EPICS操作界面的控制软件用以连接16个控制环路的精确测量并对加在每个速调管前级输入的IΦA移相器加以调控; 基于能量最大法相位分析测试方法的引入对系统的测试进行了优化从而提高了系统的测试精度. 整个系统的建立最终控制了直线因温度缓慢变化引起束流相对加速微波相位偏移而造成的能散度变化.     

兰州冷却储存实验环高可靠性低电平控制系统

为控制高频加速腔体产生具有稳定的幅度、相位和频率的射频加速电场,设计了实验环高频低电平控制系统。为保证控制的稳定性、可靠性和实时性,系统各功能模块以硬件模拟电路为主体,同时为了协调控制各功能模块的工作并补偿某些功能模块的非线性误差,增加了数字模块。该系统由相位稳定、幅度稳定和频率调谐3个子系统组成,采用高频鉴相、PID控制、DSP和FPGA等技术。目前,控制系统通过了长期稳定性的实验和高功率实验,幅度控制精度±3％,相位控制精度±2°,频率调谐精度±5°。     

多普勒加速度测量的数字相关鉴相算法

针对激光多普勒加速度测量系统信号信噪比较差的问题,提出了一种采用数字相关鉴相算法进行加速度解调的方法。使用数字相关鉴相算法计算激光多普勒加速度测量系统中两路干涉信号的相位差,再由相位差的变化率来计算目标加速度,从而实现运动物体加速度的连续测量。仿真结果表明:该算法在信噪比为20dB时,加速度测量的误差为0.135m/s~2,分辨率为7.3×10~(-3) m/s~2。搭建了激光多普勒加速度测量系统,对压电陶瓷振荡器的加速度进行测量,加速度的测量误差为0.13m/s~2。测量结果表明,该算法能够有效减少随机噪声的干扰,提高加速度的测量精度。     

100.8 km大动态零差相干微波光子传输链路

针对微波通信、超视距雷达和有线电视系统等军民应用需求,为了实现光载射频信号的大动态远距离传输,提出了基于光学锁相环与粒子群算法的零差相干微波光子传输链路技术。该链路前端采用零差光锁相环实现了本振光对信号光的相位跟踪锁定,抑制了锁相带宽内的激光器频率漂移和相位噪声以及长距离光纤导致的相噪恶化,同时平衡探测方式消除了直流分量相关相对强度噪声;通过分析链路前端非线性失真来源,在后端数字处理单元利用粒子群算法寻找最佳非线性失真纠正系数,并对I/Q两路数字信号进行延时匹配、幅相均衡以及线性相位解调,实现了100 MHz频段内射频信号的大动态远距离(≥120 dB·Hz^2/3和100.8 km)传输。     

基于偏振鉴相的相干合成技术

推导了偏振相干合成后任意方向检偏的光强受束间相位差调制的解析表达式,并通过实验验证了表达式的正确性。开展了基于偏振鉴相的相干合成实验研究,用梯度下降算法锁定了两束激光的相位,获得了稳定的输出功率,验证了基于偏振鉴相的相干合成技术可行性;分析了基于偏振鉴相的相干合成技术的优点和对激光器的要求;提出了一种基于偏振鉴相的可定标放大全口径相干合成方法,采用多探测器和多级并行相位调制的方法,解决了随机并行梯度下降（SPGD）算法闭环带宽随合成光束数增加而快速退化的问题。     

S波段相对论速调管放大器的相位测量

 基于高频信号相位测量原理,提出了S波段相对论速调管放大器相位测量的方法。对S波段800 kW速调管放大器进行了验证实验,并测试了S波段相对论速调管放大器的相位。实验结果表明：速调管输入和输出微波相位差随束压升高而减小,随束流升高而增大,微波相位差不随注入微波功率大小和磁场变化而变化。     

BEPCII直线加速器相控系统设计研究

为了补偿由于各种因素引起的微波相位漂移,BEPCII直线加速器需要建立微波相位反馈控制系统.能量最大法将用来确定每台功率源的最佳相位.沿直线加速器速调管长廊铺设相位稳定同轴线提供相位参考.现在已经完成了关键部件,如PAD单元、IfA 单元的开发.搭建了相控最小系统对系统进行了验证.     

快循环同步加速器射频加速电压幅度的数字化控制

 中国散裂中子源(CSNS)快循环同步加速器（RCS）中的射频低电平控制系统是基于FPGA的全数字控制系统,旨在完成对射频频率、加速电压和同步加速相位的控制。介绍了CSNS/RCS射频系统的低电平数字化控制设计方案,并着重对射频加速电压幅度控制回路进行了分析与讨论。电压幅度控制环路通过射频电压幅度信号与电压幅度设定值的比较,得到误差信号。误差信号经过控制器来控制输入到射频腔的功率,以达到稳定和改变腔压的目的。通过对控制对象的分析和建模,得到了满足系统要求的控制器。详细介绍了数字系统的实现,尤其是信号的解调和控制算法的实现。用ALTERA公司的DSP builder进行数字控制系统开发,系统仿真结果表明,环路误差信号大约于10 μs（400个系统时钟）后归于0,整个电压幅度控制环路能稳定运行。     

准一维电荷有序半导体(NbSe4)3I低温物性研究

近期,准一维电荷密度波(CDW)材料(TaSe_4)_2I的低温相被报道为轴子绝缘体[Nature 575,315(2019)],引起了广泛的关注.电荷有序半导体(NbSe_4)_3I与(TaSe_4)_2I属于同一个体系,晶体结构也表现为准一维的链状结构,低温下的物态值得进一步研究.本工作利用拉曼光谱和电输运测量实验方法对化学气相输运法(CVT)制备的高质量type-II(NbSe_4)_3I单晶样品进行了低温下的电输运和振动性质研究.通过实验研究发现,(NbSe_4)_3I在低温下并不存在轴子绝缘态.此外,电输运实验表明(NbSe_4)_3I在T_(C1)=270.4K处发生了第一次结构相变,即P4/mnc (D~6_(4h))→P42_1c (D~4_(2d)).随温度进一步降低,拉曼光谱测试发现在T_(C2)=180K和T_(C3)=110K附近有新峰的出现,分别归因于反铁电(AFE)长程有序相的形成而导致的第二次结构相变以及对称性进一步降低导致的第三次结构相变.值得一提的是,与其他拉曼峰的演化不同,57.4cm~(-1)右侧出现的新峰在T_(C3)以下迅速向高波数移动,发生明显的蓝移,且伴随强度的急剧增强,有可能在低温温度传感器领域有着潜在的应用前景.     

Perturbation of chiral solitons

This paper studies the perturbation of soliton due to the chiral nonlinear Schrödinger's equation by the aid of soliton perturbation theory. The perturbation term that is studied is the quantum potential perturbation of the chiral soliton that is known as Bohm potential. The stable fixed point of the chiral soliton parameters is obtained.     

Convergence of Logarithmic Quantum Mechanics to the Linear One

We study the nonlinear logarithmic Schrödinger equation in three dimensions. We establish the existence of the solutions of general quasi-linear Schrödinger equations. Finally, we show the convergence of the logarithmic quantum mechanics to the linear regime.