Anwendungsfälle
Status des uTCA Digital LLRF Designs für SARAF Phase II
Status des uTCA Digital LLRF Designs für SARAF Phase II
Das zu lösende Problem: Der LLRF ist ein Teilsystem der CEA-Steuerungsdomäne für die SARAF-LINAC-Instrumentierung. SAFRAN ELECTRONICS & DEFENSE SPAIN S.L.U hat das System auf der Grundlage der technischen Spezifikationen der CEA entworfen, entwickelt, hergestellt und getestet. Die endgültige Version dieses digitalen LLRF wurde bereits Ende 2021 im SARAF-Beschleuniger in Israel installiert, und die ersten Ergebnisse werden hier vorgestellt.
Warum es wichtig ist: Eines der wichtigsten Kontrollsysteme eines jeden Teilchenbeschleunigers ist die Low Level Radio Frequency (LLRF). Der Zweck eines LLRF ist es, die Amplitude und die Phase des Feldes innerhalb der Beschleunigungskavität zu kontrollieren.
Wie wir es lösen:
Software Architektur
EPICS als Steuerungssystem (asynPortDriver, Datenbanken, PV, Autosave…)
Integrierte Bibliotheken für die FPGA/ARM-Kommunikation (AXI-basiert)
2 LLRF IOCs mit vollständiger Funktionalität
Gemessene Systemleistung:
Geringe Reaktionszeit – PI-Verzögerung
Die Dauer der durch die Wirkung von Kp erzeugten Schritte bestimmt die Gesamtschleifenverzögerung des Systems von Ucav bis Uamp (Verzögerung < 1us)
PLL-Fähigkeit
Geschlossene Frequenzschleife zur Verfolgung der Resonanzfrequenz des Hohlraums im offenen Regelkreis
Phasenstabilität in ECTS
Erreichte Phasenstabilität bei Tests mit den supraleitenden HWRs: ~6×10-3 deg [RMS]
Korrektur der Verstimmung
Verstimmungskorrektur mit einem mechanischen Tuner, um die eingespritzte Leistung zu minimieren
Erkennung kurzer Strahlenimpulse während der SNRC-Inbetriebnahme
Außerdem…
– PI-Schleife für Amplituden- und Phasenregelung
– Feedforward-Funktion
– Großartige Hohlraumregulierung Langzeitstabilität bei Temperaturschwankungen
– Genauigkeit der Amplitude: 0,03% Vpp
– Genauigkeit der Phase: 0,03 Grad
– LLRF Additives Phasenrauschen von nur 182 fs
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