[发明专利]一种回旋加速器多高频腔体加速相位的搜索和锁定方法

权利要求书

1.一种回旋加速器多高频腔体加速相位的搜索和锁定方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

(1)根据测量数据，得到数字鉴相器的相位-电压特性曲线，采用最小二乘法拟合鉴相器的实际鉴相函数y＝f(φ)，与理想鉴相函数u＝kφ+b，φ∈[0,360]，b∈R对比，得到该数字鉴相器的死区范围φ∈U(0,δ)，确定自动搜索算法的相位判别范围δ；

(2)根据腔体取样信号和相位基准比较得出腔体当前相位，由数模转换器(ADC)量化为16位数字量，输入DSP进行智能搜索算法，根据步骤(1)中得到的相位判别范围δ，控制直接数字频率合成器(DDS)调整高频腔体相位，自动规避数字鉴相器死区φ∈U(0,δ)，使鉴相器工作在线性区φ∈[δ,360-δ]；进一步，智能搜索算法在鉴相器线性工作区内搜索鉴相零点，使腔体相位与基准源相位相同，完成腔体相位自动搜索对齐过程，得到基准相位字φ₀；

(3)对模拟PID算法离散化可得差分方程：

y(n)＝y(n-2)+k₀e(n)+k₁e(n-1)+k₂e(n-2)，

其中

由DSP进行数字PID计算，得到相位控制量输出φ，根据步骤(2)中得到的基准相位字，最终写入直接数字频率合成器(DDS)相位字为Phase＝φ+φ₀。

2.根据权利要求1所述的一种回旋加速器多高频腔体加速相位的搜索和锁定方法，其特征在于：步骤(1)中所述的数字鉴相器为TYPE-I I型边沿触发鉴相器，工作范围为(-π，+π)。

3.根据权利要求1所述的一种回旋加速器多高频腔体加速相位的搜索和锁定方法，其特征在于：步骤(1)中所述的数字鉴相器，其死区范围φ∈U(0,δ)由器件本身的半导体工艺和输入信号频率共同决定。

4.根据权利要求1所述的一种回旋加速器多高频腔体加速相位的搜索和锁定方法，其特征在于：步骤(2)中所述的智能搜索算法的具体实现方式如下：

A.相位字步进0.1度；

B.根据ADC采样值判断鉴相器输出电压绝对值是否小于0.03，若满足条件，得到当前相位φ_zero，进入步骤C，否则回到步骤A；

C.判断在φ∈U(φ_zero,δ)内鉴相器输出值是否与理论值一致，如果一致，则φ_zero即为步骤(2)所述的φ₀，否则，回到步骤A。

5.根据权利要求1所述的一种回旋加速器多高频腔体加速相位的搜索和锁定方法，其特征在于：步骤(3)所述的数字PID控制由DSP实现，并将最终结果转化为直接数字频率合成器(DDS)相位字，控制直接数字频率合成器(DDS)改变输出信号相位，从而实现相位闭环控制。

6.根据权利要求4所述的一种回旋加速器多高频腔体加速相位的搜索和锁定方法，其特征在于：在所述智能搜索算法中，已知数字鉴相器的实际特性曲线和理论特性曲线，自动规避鉴相器死区，将系统相位调整到鉴相器线性工作区的零点上。

7.根据权利要求1所述的一种回旋加速器多高频腔体加速相位的搜索和锁定方法，其特征在于：两个独立的腔体相位都与一个相位基准进行比较，当两个独立腔体都与相位基准同相时，认为这两个独立的腔体相位相等。