一种调整粒子加速器高频系统寄生振荡频率的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种调整粒子加速器高频系统寄生振荡频率的方法包括：根据高功率源和加速腔体的工作频率，选定预定的扫描频率范围；信号发生器产生自动检测所需的工作频率，由定向耦合器及信号拾取器耦合进入被测系统；被测系统高功率源、馈线、加速腔体组成；定向耦合器耦合出正向信号和反向信号，送入AD采集器；信号处理器通过AD采集器采样获得信号，通过计算获得正向信号和反向信号的幅度、相位信息；频率遍历完成后，选定阈值，作为判断依据；在可能的谐振频率值下，判断该频率是否是“有害”振荡频率，针对f

【技术实现步骤摘要】
一种调整粒子加速器高频系统寄生振荡频率的方法和装置


[0001]本专利技术涉及检测领域，具体是一种调整粒子加速器高频系统寄生振荡频率的方法和装置。

技术介绍

[0002]在粒子加速器工程应用中，粒子加速器系统中功率源通常用于为加速腔体提供加速粒子所需的高频电场。通常情况下，功率源和加速腔体之间采用传输馈线(馈管、波导)的方式来实现功率耦合馈入。
[0003]一般情况下，为了监测系统馈入到加速腔体的实际功率信号的情况，会在加速腔体和功率源之间串入一个可选的定向耦合器。
[0004]一般来讲，加速腔体和功率源的物理尺寸都比较大，从辐射防护的角度出发，也要求功率源和加速腔体采取分开布置的方式。
[0005]这就决定了加速腔体和功率源之间进行功率传输的传输馈线的存在一定的长度。通常情况下，这个传输馈线的长度在数米到几十米的距离，较长的传输馈线，让整个系统存在非必要的寄生振荡频率的可能，这些寄生频率会在特定的传输馈线长度下，对整个高频系统的稳定性带来恶劣的影响。

技术实现思路

[0006]专利技术目的：提供一种调整粒子加速器高频系统寄生振荡频率的方法，以解决现有技术存在的上述问题。
[0007]技术方案：一种调整粒子加速器高频系统寄生振荡频率的方法，包括：
[0008]步骤1、根据高功率源和加速腔体的工作频率，选定预定的扫描频率范围；
[0009]步骤2、信号发生器产生自动检测所需的工作频率，由定向耦合器及信号拾取器耦合进入被测系统；被测系统高功率源、馈线、加速腔体组成；
[0010]步骤3、定向耦合器耦合出正向信号和反向信号，送入AD采集器；
[0011]步骤4、信号处理器通过AD采集器采样获得信号，通过计算获得正向信号和反向信号的幅度、相位信息；
[0012]步骤5、频率遍历完成后，选定阈值，作为判断依据；
[0013]步骤6、在可能的谐振频率值下，判断该频率是否是“有害”振荡频率。
[0014]在进一步实施例中，所述步骤1中还需设置信号发生器的起始工作频率fstart、截止工作频率fstop和工作频率步进δf，以δf作为步进，依次进行频率输出，扫描频率范围的选择需考虑到高功率源的工作频率(带宽)及至多三次谐波频率。
[0015]在进一步实施例中，在实施步骤3过程中，当扫描频率较高时，在AD采集的前面增加射频前端，用于实现信号采样的变频处理；
[0016]定向耦合器通过对信号发生器的产生的信号的正向耦合以及整个测试系统反射回来信号的反向耦合，送入AD采集器内。
[0017]在进一步实施例中，所述步骤4中还包括信号处理器记录下相应频率的正向信号和反向信号比值关系，同时形成一个索引表格；
[0018]通过信号处理器，实时计算得到两个信号的幅度和相位信息，通过比较正向信号和反向信号的幅值，我们可以获得当前信号发生器频率下的整个系统的谐振状况；
[0019]加速腔体作为一个高频谐振腔，Q值很高，对应的工作带宽很小，针对回旋加速器的加速腔体，加速腔体的Q值能达到8000左右，当加速腔体的工作频率为70MHz时，对应的加速腔体工作带宽为：
[0020]当谐振器处于稳定的谐振状态时，固有品质因数Q定义为：
[0021][0022]其中f表示工作频率，Δf表示工作带宽；
[0023]品质因素越高，加速腔体的带宽越小，针对上述参数有：
[0024][0025]高频功率源的工作带宽时MHz量级，而且高频功率源在谐波频率点上同样可以有工作谐振点，BW代表bandwidth，即为带宽，70e6表示70
×
106即为70MHz。
[0026]在进一步实施例中，所述步骤5中还包括，设反向信号为Pr，正向信号为Pf，选定阈值为threshhold；
[0027]当表示在该频率点上被测系统可能存在谐振频率；
[0028]当表示在该频率点上被测系统不存在谐振频率；
[0029]当反向信号/正向信号大于阈值时，表示在该频率点上被测系统不存在谐振频率。
[0030]在进一步实施例中，所述在可能的谐振频率值下，判断该频率是否是“有害”振荡频率，设谐振频率值为f
re鍨onant
；
[0031]当或者f
re鍨onant
≈高功率源二次或三次工作频率则判断该频点为有害振荡频率；设有害振荡频率为f
o鍨c
。
[0032]在进一步实施例中，还包括步骤7、针对f
o鍨c
，通过调整粒子加速器高频系统寄生振荡频率装置，实现谐振频率的调整；
[0033]在调整粒子加速器高频系统寄生振荡频率装置运动过程中，继续测量该频率下的谐振频率，馈线长度改变以后，被测系统的谐振频率会发生改变，新的谐振频率会移出有害振荡频率的范围；
[0034]完成调整后，再次进行频率遍历，直至无法找到有害的振荡频率。
[0035]一种调整粒子加速器高频系统寄生振荡频率装置，包括：
[0036]与馈线连接的调整部；
[0037]所述调整部为可变长度移相器；
[0038]所述馈线包括固定分管和移动分管；
[0039]其特征是，所述固定分管包括外部导管，设置在外部导管内的内部导管；
[0040]所述移动分管包移动外导管，设置在移动外导管内的移动内导管；所述移动外导管两侧安装有固定耳；
[0041]所述外部导管套接移动外导管，所述内部导管套接移动内导管；
[0042]所述外部导管与移动外导管之间以及内部导管与移动内导管之间均设有适配导通件；
[0043]所述适配导通件包括与外部导管及内部导管固定连接的导通座，以及嵌在所述导通座内的导通球；
[0044]所述导通球至少二分之一部分嵌在所述导通座内；
[0045]通过设计导通座，及导通球，不仅可以作为润滑机构使用，也可以作为实现可靠的点接触机构的使用。
[0046]在进一步实施例中，所述可变长度移相器包括横式移相器和立式移相器；
[0047]所述横式移相器包括底板，固定安装在所述底板两侧的固定架，设置在所述固定架上的驱动丝杆和导杆，套接于所述驱动丝杆和导杆的移动架；
[0048]所述驱动丝杆的端部套设有传动轮，所述传动轮之间设有传动带；
[0049]任意一驱动丝杆的另外一端设有驱动电机，所述驱动电机的输出端设有驱动输入轴，所述驱动输入轴与所述驱动丝杆同轴转动；
[0050]所述固定耳与所述移动架连接；
[0051]当馈线以横放的状态放置时，此时可以采用横式移相器，将固定耳固定在移动架上，由驱动电机带动驱动输入轴转动，进而带动驱动丝杆进行转动，进而带动移动外导管和移动内导管进行插入外部导管和内部导管内，在插入过程中，由导通球作为润滑机构，使得改变距离的过程更加顺畅。
[0052]在进一步实施例中，所述立式移相器包括固定板，安装在所述固定板本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种调整粒子加速器高频系统寄生振荡频率的方法，其特征是，包括：步骤1、根据高功率源和加速腔体的工作频率，选定预定的扫描频率范围；步骤2、信号发生器产生自动检测所需的工作频率，由定向耦合器及信号拾取器耦合进入被测系统；被测系统高功率源、馈线、加速腔体组成；步骤3、定向耦合器耦合出正向信号和反向信号，送入AD采集器；步骤4、信号处理器通过AD采集器采样获得信号，通过计算获得正向信号和反向信号的幅度、相位信息；步骤5、频率遍历完成后，选定阈值，作为判断依据；步骤6、在可能的谐振频率值下，判断该频率是否是“有害”振荡频率。2.根据权利要求1所述的一种调整粒子加速器高频系统寄生振荡频率的方法，其特征是：所述步骤1中还需设置信号发生器的起始工作频率fstart、截止工作频率fstop和工作频率步进δf，以δf作为步进，依次进行频率输出，扫描频率范围的选择需考虑到高功率源的工作频率及至多三次谐波频率。3.根据权利要求1所述的一种调整粒子加速器高频系统寄生振荡频率的方法，其特征是：在实施步骤3过程中，当扫描频率较高时，在AD采集的前面增加射频前端，用于实现信号采样的变频处理；定向耦合器通过对信号发生器的产生的信号的正向耦合以及整个测试系统反射回来信号的反向耦合，送入AD采集器内。4.根据权利要求1所述的一种调整粒子加速器高频系统寄生振荡频率的方法，其特征是：所述步骤4中还包括信号处理器记录下相应频率的正向信号和反向信号比值关系，同时形成一个索引表格；通过信号处理器，实时计算得到两个信号的幅度和相位信息，通过比较正向信号和反向信号的幅值，我们可以获得当前信号发生器频率下的整个系统的谐振状况；加速腔体作为一个高频谐振腔，Q值很高，对应的工作带宽很小，针对回旋加速器的加速腔体，加速腔体的Q值能达到8000左右，当加速腔体的工作频率为70MHz时，对应的加速腔体工作带宽为：当谐振器处于稳定的谐振状态时，固有品质因数Q定义为：其中f表示工作频率，Δf表示工作带宽；品质因素越高，加速腔体的带宽越小，针对上述参数有：高频功率源的工作带宽时MHz量级，而且高频功率源在谐波频率点上同样可以有工作谐振点，其中70e6表示70
×
106即为70MHz，BW表示带宽。5.根据权利要求1所述的一种调整粒子加速器高频系统寄生振荡频率的方法，其特征是：所述步骤5中还包括，设反向信号为Pr，正向信号为Pf，选定阈值为threshhold；当表示在该频率点上被测系统可能存在谐振频率；
当表示在该频率点上被测系统不存在谐振频率；当反向信号/正向信号大于阈值时，表示在该频率点上被测系统不存在谐振频率。6.根据权利要求1所述的一种调整粒子加速器高频系统寄生振荡频率的方法，其特征是：所述步骤6在可能的谐振频率值下，判断该频率是否是“有害”振荡频率，设谐振频率值为f
resonant
；当或者f
resonant
≈高功率源二...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志宇，付浩然，刘巍，王旭东，余才军，高建超，谢勇，吕银龙，李明，冯雨，
申请(专利权)人：无锡核力电科技术有限公司，
类型：发明
国别省市：