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Das zu lösende Problem: Eines der wichtigsten Elemente jeder wissenschaftlichen Installation, insbesondere in Teilchenbeschleunigern und Laserzündanlagen, ist das Zeitmesssystem.

Zeitmesssysteme dienen dazu, allen Elementen der Anlage einen gemeinsamen Zeitbegriff zu vermitteln und diskrete Triggerereignisse und periodische Signale zu erzeugen, die von den verschiedenen Elementen benötigt werden. Darüber hinaus können sie auch für die Funkfrequenzübertragung innerhalb der gesamten Anlage verwendet werden.

Diese Timing-Systemarchitektur wird derzeit von Safran für die Verteilung von synchronisierten Triggern entwickelt. Das System ermöglicht völlige Flexibilität bei der Konfiguration der Auslöser in Bezug auf Richtung, Anzahl der Impulse, Impulsrate, Impulsdauer und Verzögerung.

Warum es wichtig ist: Die Einrichtungen verlangen zunehmend nach besserer Leistung. Das Zeitmesssystem von Safran soll hochpräzise Auslöser mit Auflösungen in der Größenordnung von 5ps erreichen.

Wie wir das Problem lösen: Unser Zeitmessungssystem basiert auf den folgenden Hauptelementen:

1. Master-Oszillator mit geringem Jitter und der Möglichkeit der Integration mit GNSS-Empfängern für die Ausrichtung auf UTC(k)-Skalen und Ausfallsicherheitsoptionen für hochverfügbare Systeme.
2. Zeitübertragung und jitterarme Frequenzverbreitung auf der Grundlage von White-Rabbit-Switches. Dank der Verwendung von Ethernet-Technologie kann dasselbe Zeitübertragungsnetzwerk für jede Art von Datenverteilung über dasselbe White-Rabbit-Netzwerk verwendet werden. Die Lösung ist auf Tausende von Knotenpunkten über viele Kilometer skalierbar.
3. Endknoten mit mehreren Schnittstellen für bessere Interoperabilität.

Leistungstest/Ergebnisse:

Genauigkeit im Picosekundenbereich

Hochgenaue Signale können mit einer Verzögerung von 3-15 Pikosekunden bis 1,8 Nanosekunden im Vergleich zu einem Referenz-PPS-Signal erzeugt werden. Die Bilder unten zeigen ein Referenzsignal (blau) und ein um einige Pikosekunden verzögertes Signal (gelb).

EINRICHTEN

Synchronisierung im Sub-Nanosekundenbereich

Das Timing-System integriert unseren HATI-IP-Kern, der eine Synchronisation im Sub-Nanosekundenbereich zwischen einem Master (WR-ZEN) und mehreren Slave-Geräten ermöglicht.

Die Verzögerung zwischen den im Bild angezeigten PPS-Signalen wird über die Zeit beibehalten und kann kalibriert werden, um Kabelverzögerungen auszugleichen.

Die Aufnahme erfolgt kontinuierlich, um sicherzustellen, dass der Jitter der Signale sichtbar ist, falls er signifikant ist.

Warum Sie uns wählen sollten: Unser Timing-System basiert auf White-Rabbit / IEEE-1588. Es gibt bereits andere Lösungen für präzises Timing und Synchronisierung auf dem Markt, aber die meisten von ihnen sind in ihrer Leistung oder Flexibilität eingeschränkt oder sie verwenden komplexe Ad-hoc-Elemente mit schlechtem Support oder schlechter Verfügbarkeit. Wir glauben, dass das White-Rabbit-Protokoll dank der folgenden Merkmale die beste langfristige Investition ist:

• Die WR-Geräte werden von FPGAs gespeist, daher kann ihre Hardware leicht umprogrammiert werden, um auf dem neuesten Stand zu bleiben.
• Das WR-Protokoll wurde vom CERN entwickelt, einer der besten wissenschaftlichen Einrichtungen im Bereich der Forschung, und es arbeitet aktiv an der Entwicklung der von uns hergestellten OHWR-Produkte mit.
• Alle Elemente der White Rabbit-Lösung sind so modular wie möglich aufgebaut, um die Kosten für Wartung und Aufrüstung zu senken.
• Es ermöglicht ein hybrides Netzwerk: der WR Switch kann als normaler Switch verwendet werden, um sich direkt mit Ihrem PC zu verbinden und so schnell in das Netzwerk eingebunden zu werden. Wenn Sie die speziellen Funktionen des WR-Protokolls nicht benötigen, brauchen Sie auch keine spezielle Netzwerkkarte zu verwenden. Sie können auch nur die PTP-Funktionen der WR-Geräte verwenden, wenn Sie nur die Genauigkeit von Mikrosekunden benötigen.
• Die WR-Geräte sind mit dem IEEE-1588-2019 High Accuracy Profil konform. Durch ein einfaches Firmware-Upgrade können Sie ein vollständig standardisiertes Gerät verwenden, das Probleme mit der Interoperabilität vermeidet und zukünftige Upgrades ermöglicht.
• Safran bietet ein komplettes Produkt-Ökosystem, einschließlich modularer Geräte auf der Grundlage der ZEN-Familie und kostengünstiger Geräte wie LEN. Kontroll- und Diagnosegeräte wie LLRF und BPM können einfach integriert werden. Dank unseres Ingenieurteams und unserer Supportkapazitäten können wir Ihnen bei der Einrichtung und Anpassung des Netzwerks helfen und so das beste Zeitmesssystem für Ihre Anlage schaffen.