高频低电平控制和高频直接反馈
上海光源是第三代同步辐射装置，其性能指标都位居世界前列，高频低电平控制系统作为稳定高频腔的频率，高频信号的幅度和相位的一个子系统，其性能指标对束流品质有很大的影响。近几年，高频低电平技术从模拟控制技术发展到了数字IQ技术，其控制性能有了很大的提高，同时具有很多优点。上海光源储存环的高频低电平控制系统也采用数字IQ技术来实现。这篇论文的重点就是研究基于数字IQ技术的高频低电平控制系统。
在现场可编程门阵列中实现了场反馈控制算法以及频调控制算法。在场反馈控制算法中，采用IQ信号并行运算，设计了比例、积分控制器和单一频率的直接数字信号合成器来恢复中频信号。在频调控制算法中，采用了CORDIC算法直接得到腔前和腔后信号的角度。此外，利用了现场可编程门阵列器件的优势，同时生成了脉冲信号和马达驱动器的逻辑信号，这样整个频调系统可以独立于外部的运动控制平台，提高了系统的集成度和稳定性。
设计了高频低电平控制系统的时钟网络，它包括了下面几种时钟：用于数字IQ采样的模数转换器采样时钟，恢复到中频信号的数模转换器采样时钟，用于初始化时钟和本振信号以及与外部进行数据传递的通讯时钟。其中最后一种时钟采用的是有源晶振，而前两种时钟需要配置才能实现。
由于上海光源高频的工作频率为500MHz左右，因此它需要下变频到中频后才能被模数转换器采样，因此，我们采用了直接数字合成器研制了用于上下变频转换的本振信号。
另外，由于上海光源的束流达到了300mA，因此，Robinson稳定性的影响也被考虑，分别设计了模拟和数字的高频直接反馈环路，并且分别在北京BEPC和上海光源储存环中进行了相关实验。实验表明，在基于模拟技术的低电平系统中，在同样腔压的情况下，高频直接反馈能够提高束流受限阈值，而在基于数字IQ技术的高频低电平系统中，高频直接反馈的功能被场控制环路所代替。
该数字化的高频低电平控制系统已经在上海光源的储存环上运行了将近一年时间，其束流流强已经到了3.5GeV，200mA，这表明该数字化高频低电平控制系统的研制基本成功，本文的研究工作为上海光源的建设起了重要的作用。
- 作者：
- 赵玉彬
- 学位授予单位：
- 中国科学院上海应用物理研究所
- 专业名称：
- 核技术及应用
- 授予学位：
- 博士
- 学位年度：
- 2008年
- 导师姓名：
- 赵振堂
- 中图分类号：
- TL543；TL503.6
- 关键词：
- 上海光源
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