质子加速器束流位置与相位测量需求.ppt

立项背景立项背景第三代研究目标研究内容研究内容研究内容原理方法的仿真确认原理方法的仿真确认关键技术电子学系统的设计与制作电子学系统的设计与制作系统的模拟电路设计包括两部分，电极检测信号（RF信号）的模拟调理电路和MOReference信号的模拟调理电路。
如图所示，电极检测信号BPF提取325MHz频率信号，并通过AGC电路实现可调增益的信号放大，最后通过BPF滤除噪声和谐波后输出给ADC进行采样。模拟调理电路部分的设计模拟数字变换电路的设计模拟数字变换电路的设计--采样时钟产生电路主FPGA接收来自AFE板的5路ADC采样数据，然后对数据进行运算处理，得到所需的位置和相位等信息，并存储在板载存储器DDRSDRAM中；
CPLD实现与PXI总线的接口逻辑，接受PXI控制器的命令，并实现主FPGA与PXI总线间的数据传输；其中主FPGA的数据处理时钟由模拟板提供，与ADC采样时钟同源；CPLD与FPGA的数据传输同步时钟使用PXI总线提供的33MHz时钟。所有数字信号处理的算法，都集成在主FPGA中。
模拟前端电路的测试实验室系统测试a）系统原理验证测试b）数字FIR低通滤波对于系统测量性能的提升：c）系统相位测试结果（-10dBm输入，12.5MHz更新率）改变输入信号幅度，测试在不同输入下的相位测量精度指标。上两图显示了二次谐波信号和基频信号（MO）处理通道相位精度随输入信号幅度变化的曲线。从图中可以看到在在12.5MHz更新率下，在60dB的输入信号动态范围内相位精度小于0.3°，在-44~-4dBm输入信号范围内精度好于0.1°。
幅度精度对应于流强测量精度，并影响位置测量精度结果。
从图中可以看到在12.5MHz更新率下，在-60dBm至0dBm的输入信号动态范围内幅度测量精度小于0.25%，在系统需求的40dB动态范围内精度好于0.05%。e）原理验证电路位置测试结果（-10dBm输入）上两图显示了二次谐波信号四个通道的位置测量精度随输入信号幅度变化的曲线。可见，在12.5MHz更新率下，在60dB动态范围内，位置测量精度好于30um；在-44~-4dBm的需求动态范围内，位置精度好于5um，远好于应用需求。研究进展工作创新性谢谢！