全數字化束流位置測量系統工程樣機的設計與制作.pdf

1、近年來隨著高速模擬一數字變換(ADC)的技術進步，以及實時數字信號處理技術的發(fā)展，全數字化束流位置測量系統(DigitalBeamPositionMonitor，DBPM)也成為束流診斷領域中發(fā)展起來的最新技術。全數字化處理方法中采用了高速數字化技術和信號處理技術，簡化了系統中模擬電路的比重，從而減小了模擬電路本身的非線性、噪聲及各通道間不一致性帶來的影響。同時，全數字處理方式，能夠針對不同的系統和目標參數，靈活地構造其數字處理算法。<

2、br>　　 本論文介紹了的DBPM系統是針對上海光源位置測量需求設計出的全數字化束測工程樣機系統。此系統基于全數字IQ解調技術，實現了逐圈模式下束流位置的測量1。
　　 本文第一章引言部分首先介紹了同步輻射加速器的產生和發(fā)展，及上海光源的結構和優(yōu)越性，之后闡述了束流測量的意義及相關目標參數。
　　 第二章介紹了用于束流位置測量的三種前端探測電極及常見的束流位置信號處理方法。結合束流測量系統由全模擬向數字化發(fā)展的趨勢，本

3、章討論了束流位置測量技術發(fā)展的三個階段，并調研了各階段具有代表性的束流位置測量系統的結構和技術方法。
　　 第三章主要介紹了此束測系統輸入信號特點和系統實現的硬件構架。從上海光源儲存環(huán)BPM探頭引出的束流感應信號為重復頻率達499.654MHz的窄脈沖序列，且此信號進一步被一低頻信號所調制，調制信號周期為693.964kHz，占空比為500:220;在用于機器研究時，信號動態(tài)范圍達幾十dB。DBPM系統由模擬調理模塊和數字處理模

4、塊組成。在模擬調理模塊部分，本章重點介紹了射頻調理通道、相干和非相干時鐘方案的設計方法；數字處理模塊部分，則主要介紹了其硬件結構。
　　 第四章首先介紹此DBPM系統的實時數字化束流處理算法。RF模擬電路輸出的499.654MHz的信號直接通過高速高精度ADC進行欠采樣，將信號頻率搬移到中頻，相當于實現第一次下變頻。然后通過FPGA中的數字下變頻(DigitalDownConversion，DDC)技術將其搬移到低頻，并由此實時

5、計算出束流的位置、流強等信息，所有的數字信號處理算法全部集成在單個FPGA中。通過集成單板機(SingleBoardComputer，SBC)，此系統可以實時地通過百兆以太網口將數據送入遠程計算機系統中；同時，還集成了千兆以太網、用于調試的串口等。此DBPM系統共完成了CO、SADC、STBT、BADC、BTBT、PM、FA、BFA此八種數據的處理及數據傳輸。
　　 第五章介紹了此DBPM系統工程樣機原型系統的電子學測試及加速器

6、聯合調試的結果，之后系統介紹了4套工程樣機的電子學測試結果。
　　 第六章介紹了基于波形展寬技術的逐束團位置測量方法研究。通過原理方法探索結合Matlab仿真，分析了波形展寬中濾波器參數選擇對于最終測量誤差的影響。
　　 此DBPM系統從原型樣機的設計、測試到與上海光源束流進行聯合測試，根據測試中發(fā)現的問題對系統構架和方法進行了改進，期間完成了多個版本的原型系統的設計與測試。在確認系統方案后，完成了4套工程樣機系統的制作