合肥光源数字横向逐束团反馈系统

为了克服横向耦合束团不稳定性对合肥光源的不利影响,在合肥光源(HLS)研制了一套数字横向逐束团反馈系统。该系统使用直接采样前端,同时针对合肥光源水平方向工作点和垂直方向工作点太过接近的情况,修改了数字处理器的FPGA程序,使得单个处理器能够实现独立的双通道反馈。束流试验验证了反馈系统能有效抑制横向不稳定性,并可以提高注入流强。     

合肥光源数字横向逐束团反馈系统

为了克服横向耦合束团不稳定性对合肥光源的不利影响,在合肥光源(HLS)研制了一套数字横向逐束团反馈系统。该系统使用直接采样前端,同时针对合肥光源水平方向工作点和垂直方向工作点太过接近的情况,修改了数字处理器的FPGA程序,使得单个处理器能够实现独立的双通道反馈。束流试验验证了反馈系统能有效抑制横向不稳定性,并可以提高注入流强。     

合肥光源逐束团测量和横向束流反馈系统设计

介绍了在合肥光源开展逐束团测量（横向和纵向）和横向束流反馈系统研究和研制的重要性,同时还介绍了设计思想。合肥光源高频频率为204 MHz,因此,系统至少需要100 MHz的带宽。还较详细地介绍了宽带部件和系统参数的选择原则。该系统不仅可用于研究由于高频腔中的高阶模和真空室的阻抗壁效应所引起的耦合束团不稳定性,而且还能抑制耦合束团不稳定性振荡、快速束流离子不稳定性和注入大幅度振荡等,从而将提高机器的运行性能。     

合肥光源逐束团测量和横向束流反馈系统设计

 介绍了在合肥光源开展逐束团测量（横向和纵向）和横向束流反馈系统研究和研制的重要性,同时还介绍了设计思想。合肥光源高频频率为204 MHz,因此,系统至少需要100 MHz的带宽。还较详细地介绍了宽带部件和系统参数的选择原则。该系统不仅可用于研究由于高频腔中的高阶模和真空室的阻抗壁效应所引起的耦合束团不稳定性,而且还能抑制耦合束团不稳定性振荡、快速束流离子不稳定性和注入大幅度振荡等,从而将提高机器的运行性能。     

A betatron tune measurement system based on bunch-by-bunch transverse feedback at the Duke storage ring

To combat electron beam instabilities, a digital bunch-by-bunch transverse feedback (TFB) system has been developed for the Duke storage ring. While it is capable of suppressing transverse beam instabilities for multibunch operation, the TFB system has not been needed for typical operation of the Duke storage ring. To explore the great potential of this system, we have developed beam diagnostic techniques using the TFB, in particular, the TFB based tune measurement techniques. The tune measurement technique allows us to conduct fast chromaticity measurements, compared with the existing chromaticity measurement system using a network analyzer. This new tune measurement system also enables us to measure the bunch tune for multibunch operation of the Duke storage ring. With the TFB based tune measurement system, we have studied the tune stability of the electron beam in the Duke storage ring. This tune system has also been used to calibrate the tune knob for the Duke storage ring.     

Digital prototype of LLRF system for SSRF

This paper describes a field programming gate array(FPGA)based low level radio frequency (LLRF)prototype for the SSRF storage ring RF system.This prototype includes the local oscillator(LO),analog front end,digital front end,RF out,clock distributing,digital signal processing and communication functions.All feedback algorithms are performed in FPGA.The long term of the test prototype with high power shows that the variations of the RF amplitude and the phase in the accelerating cavity are less than 1%and 1°respectively.and the variation of the cavity resonance frequency is controlled within ±10 Hz.     

Digital prototype of LLRF system for SSRF

This paper describes a field programming gate array (FPGA) based low level radio frequency (LLRF) prototype for the SSRF storage ring RF system. This prototype includes the local oscillator (LO), analog front end, digital front end, RF out, clock distributing, digital signal processing and communication functions. All feedback algorithms are performed in FPGA. The long term of the test prototype with high power shows that the variations of the RF amplitude and the phase in the accelerating cavity are less than 1% and 1° respectively, and the variation of the cavity resonance frequency is controlled within ±10 Hz.     

合肥光源逐束团横向反馈系统

 介绍了在合肥光源研制的一套横向(x, y方向)高频、宽带逐束团测量和反馈系统,以及抑制耦合束团不稳定性的初步实验。其中重点介绍了在该系统研制过程中所涉及的部分关键技术：矢量运算模块的开发使得反馈系统的调试简易方便;Notch滤波器用于滤除反馈信号中的直流分量以及回旋频率分量,节省反馈功率;激励条带的研制。初步的反馈实验结果表明：反馈系统开启后不稳定性振荡得到抑制。     

BEPCII横向束流反馈系统前端电子学

选择了一台商业化的前端电子学RFTF（radio frequency front-end for transverse feedback system）用于BEPCII横向束流反馈系统, 这是跟进世界先进加速器技术的具体实施。在BEPC同步运行模式下对RFTF的性能进行了测试实验,结果表明使用RFTF可以得到理想的波形,能够满足BEPCII横向反馈系统的需要,但是,当储存环出现不稳性时,系统无法正常工作,这就要求BEPCII纵向不稳定很小或者用纵向反馈系统来抑制存在的纵向不稳定。     

BEPCII横向束流反馈系统前端电子学

 选择了一台商业化的前端电子学RFTF（radio frequency front-end for transverse feedback system）用于BEPCII横向束流反馈系统, 这是跟进世界先进加速器技术的具体实施。在BEPC同步运行模式下对RFTF的性能进行了测试实验，结果表明使用RFTF可以得到理想的波形，能够满足BEPCII横向反馈系统的需要，但是，当储存环出现不稳性时，系统无法正常工作，这就要求BEPCII纵向不稳定很小或者用纵向反馈系统来抑制存在的纵向不稳定。     

上海光源直线加速器的能量反馈控制

海光源恒流注入的运行模式,需要直线加速器提供持续、稳定和高品质的束流。阐述了八条形电极束流位置探测器(BPM)的工作原理及其对直线加速器至增强器低能运输线的束流进行能散的测量,并以（微波）幅度或相位作为调节参数,采用比例积分(PI)控制算法对束流能散进行反馈控制,实现了束流能量的长期稳定性,保证了直线加速器束流的高效率注入。     

Monitoring system experiments on beam loss at SSRF injector

Experiments on beam loss by using beam loss monitoring (BLM) system were carried out at Shanghai Synchrotron Radiation Facility (SSRF) injector. This system used highly sensitive and current-integrated Si-photodiode detectors and an Ethernet data acquisition (DAQ) system. The experimental results demonstrate that the Si-photodiode detectors are a useful tool that provides dynamic information on beam loss and investigates problems of machine operation. It also shows that the Si-photodiode BLM system is suitable for pulse-radiation of high-energy accelerators.

     

Transfiguration of extracting mirror in synchrotron radiation system at SSRF

The first extracting mirror is very important for synchrotron radiation monitor (SRM). The SRM system of SSRF (Shanghai Synchrotron Radiation Facility) should extract the visible light with low optical distortion. The analysis of SR power spectrum and heat transfiguration based on Matlab is introduced in this paper, which will be used in calibration. One beryllium mirror with water-cooling is used to transmit X-ray and reflect visible light to satisfy the measurement request. The existing system suffers from a dynamic problem in some beam physics study. The system includes optics, image acquisition and interferometers. One of the instruments is a digital camera providing the image of the beam transverse profile. The hardware configuration will be summarized. The synchrotron radiation measurement system has been in operation in SSRF for more than one year.     

Transient beam response in synchrotrons with a digital transverse feedback system

The transient beam response to an external impulse force in synchrotrons with a digital transverse feedback system is studied. The experimental data on damping coherent transverse oscillations of bunch excited by a discrete-time unit impulse in the Large Hadron Collider (LHC) are analyzed. Good agreement between the measured and theoretically predicted decrements has been obtained. A method of feedback fine tuning based on measurements of the bunch response to a harmonic excitation impulse is discussed.     

合肥光源横向反馈系统的改进与试验结果

介绍了在合肥光源横向模拟反馈样机系统进行的改造和升级。主要包括前端束流位置信号处理模块的重建和与直流成分剔除单元模块。同时还进行了信号矢量合成模块的优化与改造、增加独立可调增益模块以及优化信号传输线路在内的重要改进。对改进后的反馈系统进行了抑制耦合束团不稳定性试验,相关试验数据分析结果表明,反馈系统提供的注入阻尼率提高了一个数量级。     

合肥光源横向反馈系统的改进与试验结果

介绍了在合肥光源横向模拟反馈样机系统进行的改造和升级。主要包括前端束流位置信号处理模块的重建和与直流成分剔除单元模块。同时还进行了信号矢量合成模块的优化与改造、增加独立可调增益模块以及优化信号传输线路在内的重要改进。对改进后的反馈系统进行了抑制耦合束团不稳定性试验,相关试验数据分析结果表明,反馈系统提供的注入阻尼率提高了一个数量级。     

小波分析方法在合肥光源逐束团测量系统中的应用

介绍了小波分析方法在逐束团束流位置测量系统中的应用。小波分析方法在高频处频率窗口较宽,具有较高的时间分辨力,使用小波分析可分离并提取信号的振荡成分及基线漂移成分,各成分在时间轴上的位置与原信号相同,原有的线性关系保持不变,在处理非平稳信号时不会造成信号明显劣化,如幅度失真和相位偏差。基于小波分解和重构的时间序列多分辨力滤波处理非平稳信号时不会造成信号明显劣化,保证了追踪束团振荡强度、相位、频率和振荡模式随时间变化的结果更真实可信。在合肥光源中,小波分析方法成功用于横向振荡振幅包络的提取及增长率、阻尼率的计算,也可用于提取横向振荡振幅包络及计算增长率和阻尼率,为机器研究、束流诊断和逐束团反馈系统调试提供了准确的依据。     

用横向反馈系统对上海光源多束团不稳定性的诊断

在上海光源二期升级改造过程中,为了解和追踪由阻抗引起的多束团不稳定性变化以及升级后的横向反馈系统对这种不稳定性的抑制效果,在机器研究中利用新反馈处理器的诊断工具记录了束流不同状态下的横向运动过程,分析得到了最主要的横向多束团不稳定模式在束流稳态、注入瞬态以及增长-衰减过程中的变化情况,评估了横向反馈的作用效果,计算出该模式增长率/阻尼率以及增长率与束流的依赖关系。     

小波分析方法在合肥光源逐束团测量系统中的应用

介绍了小波分析方法在逐束团束流位置测量系统中的应用。小波分析方法在高频处频率窗口较宽,具有较高的时间分辨力,使用小波分析可分离并提取信号的振荡成分及基线漂移成分,各成分在时间轴上的位置与原信号相同,原有的线性关系保持不变,在处理非平稳信号时不会造成信号明显劣化,如幅度失真和相位偏差。基于小波分解和重构的时间序列多分辨力滤波处理非平稳信号时不会造成信号明显劣化,保证了追踪束团振荡强度、相位、频率和振荡模式随时间变化的结果更真实可信。在合肥光源中,小波分析方法成功用于横向振荡振幅包络的提取及增长率、阻尼率的计算,也可用于提取横向振荡振幅包络及计算增长率和阻尼率,为机器研究、束流诊断和逐束团反馈系统调试提供了准确的依据。     

储存环逐束团相位测量系统信号处理算法优化

为了进一步提高相位测量精度,上海光源束测组在原有逐束团相位测量系统基础上,提出了一种新的信号处理方式——相关函数法。此方法无需对原始束流信号进行低通滤波,通过直接在时域对示波器全部采样点进行模式匹配来计算逐束团相位,其优势在于数据处理仅受仪器带宽限制,可以保留更多的高次谐波信号。研究结果表明,新方法可避免低通滤波带来的束团间信号串扰问题,降低信号反射带来的系统测量误差。主成分分析法被用来评估相位测量分辨率,电荷量越大,分辨率越好。束团间精确的相位依赖关系还可用于储存环束流尾场及阻抗的分析。