合肥光源數(shù)字橫向逐束團(tuán)反饋系統(tǒng).pdf

1、合肥光源儲(chǔ)存環(huán)200MeV注入，800MeV能量運(yùn)行，橫向耦合束團(tuán)不穩(wěn)定性導(dǎo)致注入過程困難，同時(shí)影響運(yùn)行的穩(wěn)定性。為了克服注入過程中的橫向不穩(wěn)定性，目前合肥光源使用八極鐵幫助注入，有效地提高了注入流強(qiáng)，從100mA提高到250mA以上。然而八極鐵的非線性效應(yīng)會(huì)改變束流的動(dòng)力學(xué)孔徑，影響注入效率，從而限制流強(qiáng)的進(jìn)一步提高。合肥光源的升級(jí)改造計(jì)劃中，束流的發(fā)射度從目前的160nm-rad降低到30nm-rad左右，低發(fā)射度情況下不能使用八極

2、鐵，因此我們非常有必要研發(fā)一套橫向逐束團(tuán)反饋系統(tǒng)來(lái)抑制注入過程以及運(yùn)行中出現(xiàn)的橫向不穩(wěn)定性。這項(xiàng)工作不僅是當(dāng)前合肥光源運(yùn)行中亟待解決的問題，而且是升級(jí)改造工程中的重要課題之一。
　　 橫向逐束團(tuán)反饋系統(tǒng)，是目前世界上高能加速器實(shí)驗(yàn)室普遍應(yīng)用克服橫向耦合束團(tuán)不穩(wěn)定性的關(guān)鍵技術(shù)。在合肥光源模擬橫向逐束團(tuán)反饋系統(tǒng)研發(fā)的基礎(chǔ)上，我們開發(fā)了一套數(shù)字橫向反饋系統(tǒng)。相對(duì)于模擬系統(tǒng)繁雜的構(gòu)造與調(diào)試分析工具的缺乏，數(shù)字系統(tǒng)簡(jiǎn)潔可靠，調(diào)試手段豐富，

3、是反饋系統(tǒng)更高層次的平臺(tái)，也正是我們將模擬系統(tǒng)升級(jí)為數(shù)字系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)力。數(shù)字系統(tǒng)通過對(duì)逐圈信號(hào)的存儲(chǔ)，應(yīng)用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)開發(fā)高階的濾波器來(lái)進(jìn)一步提高反饋功效。對(duì)于實(shí)驗(yàn)調(diào)試和數(shù)據(jù)分析，專用的數(shù)字處理器的出現(xiàn)進(jìn)一步提升了系統(tǒng)的靈活性和擴(kuò)展性，是反饋技術(shù)新的發(fā)展方向。
　　 合肥光源數(shù)字橫向逐束團(tuán)反饋系統(tǒng)使用TED數(shù)字處理器?？紤]到合肥光源的橫向的工作點(diǎn)參數(shù)以及45個(gè)束團(tuán)數(shù)，我們修改了處理器的FPGA程序，將其6個(gè)ADC平均分配給獨(dú)立

4、的兩個(gè)反饋回路，使一臺(tái)處理器能夠?qū)崿F(xiàn)獨(dú)立的水平方向和垂直方向反饋。數(shù)字系統(tǒng)應(yīng)用RF直接采樣前端，簡(jiǎn)化了前端電子學(xué)線路，節(jié)約了系統(tǒng)成本并方便了調(diào)試和維護(hù)工作。由于合肥光源橫向的工作點(diǎn)靠近半整數(shù)頻率且工作點(diǎn)易發(fā)生漂移，通過分析比較各種適用于逐束團(tuán)反饋計(jì)算的數(shù)字濾波器算法，我們使用時(shí)域的最小二乘法設(shè)計(jì)數(shù)字FIR濾波器，并針對(duì)注入的情況進(jìn)行了濾波器參數(shù)優(yōu)化。
　　 數(shù)字橫向反饋系統(tǒng)不論在800MeV能量運(yùn)行還是在200MeV能量注入的情

5、況下，都能有效地抑制橫向的不穩(wěn)定性。數(shù)字系統(tǒng)可以有效提高注入流強(qiáng)，在不加八極鐵的情況下，能重復(fù)穩(wěn)定注入超過250mA，與八極鐵同時(shí)作用，最高注入流強(qiáng)超過350mA。儲(chǔ)存環(huán)升能過程中，橫向的工作點(diǎn)發(fā)生大的漂移而導(dǎo)致反饋相位發(fā)生大的改變，造成束流丟失。
　　 文章還探討了利用橫向的條帶Kicker配合現(xiàn)有的橫向數(shù)字反饋系統(tǒng)進(jìn)行縱向反饋的可能。圍繞著數(shù)字橫向逐束團(tuán)反饋系統(tǒng)的研究工作值得深入地開展下去，使之能夠在未來(lái)成為儲(chǔ)存環(huán)穩(wěn)定運(yùn)行必