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文檔簡介
1、合肥光源儲存環(huán)200MeV注入,800MeV能量運行,橫向耦合束團不穩(wěn)定性導(dǎo)致注入過程困難,同時影響運行的穩(wěn)定性。為了克服注入過程中的橫向不穩(wěn)定性,目前合肥光源使用八極鐵幫助注入,有效地提高了注入流強,從100mA提高到250mA以上。然而八極鐵的非線性效應(yīng)會改變束流的動力學(xué)孔徑,影響注入效率,從而限制流強的進一步提高。合肥光源的升級改造計劃中,束流的發(fā)射度從目前的160nm-rad降低到30nm-rad左右,低發(fā)射度情況下不能使用八極
2、鐵,因此我們非常有必要研發(fā)一套橫向逐束團反饋系統(tǒng)來抑制注入過程以及運行中出現(xiàn)的橫向不穩(wěn)定性。這項工作不僅是當(dāng)前合肥光源運行中亟待解決的問題,而且是升級改造工程中的重要課題之一。
橫向逐束團反饋系統(tǒng),是目前世界上高能加速器實驗室普遍應(yīng)用克服橫向耦合束團不穩(wěn)定性的關(guān)鍵技術(shù)。在合肥光源模擬橫向逐束團反饋系統(tǒng)研發(fā)的基礎(chǔ)上,我們開發(fā)了一套數(shù)字橫向反饋系統(tǒng)。相對于模擬系統(tǒng)繁雜的構(gòu)造與調(diào)試分析工具的缺乏,數(shù)字系統(tǒng)簡潔可靠,調(diào)試手段豐富,
3、是反饋系統(tǒng)更高層次的平臺,也正是我們將模擬系統(tǒng)升級為數(shù)字系統(tǒng)的驅(qū)動力。數(shù)字系統(tǒng)通過對逐圈信號的存儲,應(yīng)用數(shù)字信號處理技術(shù)開發(fā)高階的濾波器來進一步提高反饋功效。對于實驗調(diào)試和數(shù)據(jù)分析,專用的數(shù)字處理器的出現(xiàn)進一步提升了系統(tǒng)的靈活性和擴展性,是反饋技術(shù)新的發(fā)展方向。
合肥光源數(shù)字橫向逐束團反饋系統(tǒng)使用TED數(shù)字處理器。考慮到合肥光源的橫向的工作點參數(shù)以及45個束團數(shù),我們修改了處理器的FPGA程序,將其6個ADC平均分配給獨立
4、的兩個反饋回路,使一臺處理器能夠?qū)崿F(xiàn)獨立的水平方向和垂直方向反饋。數(shù)字系統(tǒng)應(yīng)用RF直接采樣前端,簡化了前端電子學(xué)線路,節(jié)約了系統(tǒng)成本并方便了調(diào)試和維護工作。由于合肥光源橫向的工作點靠近半整數(shù)頻率且工作點易發(fā)生漂移,通過分析比較各種適用于逐束團反饋計算的數(shù)字濾波器算法,我們使用時域的最小二乘法設(shè)計數(shù)字FIR濾波器,并針對注入的情況進行了濾波器參數(shù)優(yōu)化。
數(shù)字橫向反饋系統(tǒng)不論在800MeV能量運行還是在200MeV能量注入的情
5、況下,都能有效地抑制橫向的不穩(wěn)定性。數(shù)字系統(tǒng)可以有效提高注入流強,在不加八極鐵的情況下,能重復(fù)穩(wěn)定注入超過250mA,與八極鐵同時作用,最高注入流強超過350mA。儲存環(huán)升能過程中,橫向的工作點發(fā)生大的漂移而導(dǎo)致反饋相位發(fā)生大的改變,造成束流丟失。
文章還探討了利用橫向的條帶Kicker配合現(xiàn)有的橫向數(shù)字反饋系統(tǒng)進行縱向反饋的可能。圍繞著數(shù)字橫向逐束團反饋系統(tǒng)的研究工作值得深入地開展下去,使之能夠在未來成為儲存環(huán)穩(wěn)定運行必
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