[发明专利]一种新型超导回旋加速器调谐系统

说明书

本发明公开了一种新型超导回旋加速器调谐系统，模拟IQ鉴相模块用于调制LO信号和RF信号相位差的正弦I和余弦Q，作为模拟IQ鉴相校准模块的输入信号；模拟IQ鉴相校准模块用于校准模拟IQ鉴相模块的测量误差，对模拟IQ鉴相模块实时检测，当模拟IQ鉴相模块校准完成，自动关闭，避免校准模块对模拟IQ鉴相结果的影响。本发明系统采用模拟信号处理系统与数字信号系统相结合的技术提高系统调谐精度和耐噪声性能，以及降低反馈系统因信号处理增加的延迟时间，调谐系统自身携带的模拟IQ鉴相校准模块，提高模拟IQ鉴相模块的自我调整能力和扩展了其适用范围。

技术领域

本发明属于回旋加速器技术领域，具体是涉及一种新型超导回旋加速器调谐系统。

背景技术

超导回旋加速器因其特有的紧凑特性和低功耗等特性越来越广泛的应用于PET(positron emission tomography)诊断、同位素生产和质子治疗等医学领域。其中，谐振腔是超导回旋加速器重要的部件之一，谐振腔主要提供离子加速的电场。谐振腔的工作状态直接影响束流品质。但是在谐振腔运行的过程中由于电磁热效应、机械振动、束流负载效应等因素，会导致谐振腔不能稳定的运行在规定的工作状态下，导致功率源反射功率过大，损坏传输系统和功率源，更重要的是谐振腔的失谐导致束流品质的下降和束流丢失。为了解决此类问题超导回旋加速器的低电平控制系统一般分为两类，一类采用自激方式去驱动谐振腔，此类方式可以很好的解决腔体失谐问题，但是此类系统原理和调试都比较复杂，一般应用于高品质因数的谐振腔的控制系统，比如超导谐振腔。还有一类采用它激驱动方式驱动谐振腔，这类系统原理比较简单，现在已被广泛的应用于加速器腔体的控制系统，缺点是当谐振腔失谐时，幅度和相位存在耦合现象，所以为了使幅度环和相位环解耦，就需要保证腔体稳定的工作在谐振状态。在加速器低电平控制系统中一般采用调谐系统环路保证腔体实时稳定在工作状态保证得到较好的束流品质。模拟调谐系统是最早被应用于加速器谐振腔的调谐系统控制中，但是由于模拟器件的非理想因素，导致系统存在直流偏移，相位不平衡和幅度不平衡等原因，所以纯模拟调谐系统很难满足较高的控制需要和精度。随着DSP和FPGA已被广泛的应用于控制系统中，越来越多的调谐控制系统采用数字信号处理系统，数字信号处理系统可以很好的解决模拟系统的问题，但是数字系统的延时性等特性，对于控制精度高和要求低延迟的调谐控制系统中，数字系统不能满足要求，所以存在一种半数字半模拟的调谐系统，既能降低数字系统的延时性，又可以克服模拟系统易受噪声干扰等缺点。现有的半数字半模拟的调谐系统可以在一定程度上很大的改善模拟调谐系统的直流偏移和相位不平衡，以及幅度不平衡等问题，但是对于超导回旋加速器的低延时和抗噪声、高精度、动态范围广等苛刻的要求，传统的校准方式不能满足要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型超导回旋加速器调谐系统，有机的结合了模拟信号和数字信号的优点，其中新型同步正交调谐模块既可以用于超导回旋加速器的信号调制模块，又可以用于耐噪声、低延时的超导谐振腔的调谐系统，还可以用于移动宽带通信基站。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种新型超导回旋加速器调谐系统，包括伺服电机、腔体打火检测装置、模拟同步正交鉴相校准模块、模拟同步正交鉴相模块、混合式一分二功分器、双定向耦合器；

所述模拟同步正交鉴相模块用于调制本振信号和射频信号相位差的正弦同步和余弦正交，所述模拟同步正交鉴相模块为模拟同步正交鉴相校准模块提供同步信号和正交信号反馈信号，作为模拟同步正交鉴相校准模块的输入信号；

所述模拟同步正交鉴相模块包括一分二功分器、混合式一分二功分器、第一可调移相器、第二可调移相器、第一双平衡混频器、第二双平衡混频器、第一低通滤波器、第二低通滤波器、第一零直流偏置可调增益放大器、第二零直流偏置可调增益放大器；

所述模拟同步正交鉴相校准模块用于校准模拟同步正交鉴相模块的测量误差；