[发明专利]一种束流位置测量分析系统

权利要求书

1.一种束流位置测量分析系统，其特征在于，包括：

射频模拟信号调理模块，位于整个系统的第一级，与BPM电极连接，从BPM电极上提取束流信号并进行处理，输出束流射频信号；

BPM测量分析机箱，接收射频模拟信号调理模块输出的束流射频信号，进行下变频处理与模数转换，并进行束流位置与相位计算，得到BPM位置信息。

2.如权利要求1所述束流位置测量分析系统，其特征在于，BPM电极采用多个等长同轴电缆与射频模拟信号调理模块连接。

3.如权利要求2所述束流位置测量分析系统，其特征在于，多个等长同轴电缆为等长等相位。

4.如权利要求1所述束流位置测量分析系统，其特征在于，BPM测量分析机箱包括：集成的射频信号处理前端和数字信号处理单元；

射频信号处理前端，接收射频模拟信号调理模块输出的束流射频信号，进行下变频处理，将射频信号下变频为模拟中频信号；并且射频信号处理前端接收质子/重离子直线加速器的高频参考信号，合成系统工作时钟；

数字信号处理单元，与射频信号处理前端通过同轴电缆连接，对接收到的模拟中频信号进行采样，并将模拟中频信号转换为中频数字信号，以计算得到BPM位置信息。

5.如权利要求4所述束流位置测量分析系统，其特征在于，射频信号处理前端包括衰减器、滤波器和放大器；接收到的束流射频信号依次通过衰减器、滤波器和放大器进行下变频处理。

6.如权利要求4所述束流位置测量分析系统，其特征在于，数字信号处理单元包括高速高精度ADC子板和FPGA数字信号处理母板；由高速高精度ADC子板对中频信号进行采样，并将模数转换后的中频数字信号传输至FPGA数字信号处理母板内进行计算。

7.如权利要求6所述束流位置测量分析系统，其特征在于，FPGA数字信号处理母板的核心处理器由32位ARM处理器与FPGA组成。

8.如权利要求7所述束流位置测量分析系统，其特征在于，FPGA数字信号处理母板内预置有数字化束流信息处理方法，FPGA通过该方法实现BPM数字计算，得到BPM位置信息。

9.如权利要求8所述束流位置测量分析系统，其特征在于，FPGA通过数字化束流信息处理方法实现BPM数字计算，包括：

FPGA对数字中频信号进行I/Q解调得到数字I/Q基带信号，并经过去直流和CIC滤波抽取进行降噪处理；

将经数字滤波后的I/Q基带信号进行CORDIC计算，实现信号幅度、相位计算，并对信号幅度进行归一化校准，计算得到BPM极板的束流信号电压值；

将BPM束流信号电压值进行差比和计算，进而得到束流位置信号。

10.如权利要求9所述束流位置测量分析系统，其特征在于，将BPM极板对应的4路束流信号的电压值进行差比和计算，包括：

对第一路信号的电压值与第三路信号的电压值进行差值计算，并同时对这两路信号电压值进行求和计算，并将差值除以求和值，再乘以BPM探头的固有系数，得到水平方向的位置信号；

对第二路信号的电压值与第四路信号的电压值进行差值计算，并同时对这两路信号电压值进行求和计算，并将差值除以求和值，再乘以BPM探头的固有系数，得到垂直方向的位置信号。