基于 RFSoC 的 LLRF 系统用于 C 带高功率线性加速器测试
加速器物理
2025-04-14 v2 天体物理仪器与方法
摘要
常规导电线性粒子加速器由多个射频站组成，每个射频站包含加速腔体。低级射频（LLRF）系统用于设置加速结构场的相位和幅度，并通过反馈环路补偿射频场在加速结构之间的脉冲间波动。LLRF 系统通常采用模拟射频混频器、基于杂散的体系结构和离散数据转换器实现。由于每个射频站都有多个射频信号，随着多个射频站的增加，所需的射频通道数会迅速增长。当拥有大量射频通道时，LLRF 硬件的占地面积、组件成本和系统复杂度会显著增加。为满足未来加速器紧凑且可负担的设计目标，我们基于 RFSoC 技术设计了集成度更高的下一代 LLRF（NG-LLRF）。NG-LLRF 直接采样射频信号并在数字域完成射频混频。对 NG-LLRF 进行了环回模式下的特性测试，以评估系统性能，并使用一个工作波浪加速结构进行测试——该结构是冷铜子弹碰撞器（C3）的原型机，峰值射频功率可达 16.45 MW。环回测试显示幅度波动小于 0.15%，相位波动小于 0.15 度，优于 C3 的要求。NG-LLRF 测量了不同功率水平下加速结构不同阶段的射频信号，这将是控制算法设计的关键参考。NG-LLRF 还提供了波形调制的灵活性，因此我们使用了各种调制方案的射频脉冲，这些脉冲可能对控制加速器中的某些射频站具有用途。本文将总结、分析和讨论在不同阶段的测试 setups 下的高功率测试结果。
引用
@article{arxiv.2502.10507,
title = {High-Power Test of a C-band Linear Accelerating Structure with an RFSoC-based LLRF System},
author = {C. Liu and L. Ruckman and R. Herbst and D. Palmer and V. Borzenets and A. Dhar and D. Amirari and R. Agustsson and R. Berry and E. Nanni},
journal= {arXiv preprint arXiv:2502.10507},
year = {2025}
}