[發明專利]一種基于全數字化技術的束流位置和相位測量系統及方法

有效

• 申請號: 201410440504.5
• 申請日: 2014-09-01
• 公開（公告）號: CN104181577B
• 公開（公告）日: 2017-02-01
• 發明（設計）人: 趙雷;高興順;胡曉芳;劉樹彬;安琪
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: G01T1/29
• 分類號: G01T1/29
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司11021
• 代理人: 任巖

1.一種基于全數字化技術的束流位置和相位測量系統，其特征在于，該系統包括模擬前端部分和數字處理部分，其中：

模擬前端部分，利用欠采樣技術對來自束流位置探測器的輸入信號進行欠采樣，通過數字化控制的鎖相環精確調節采樣率，使之為束流位置探測器輸入信號欠采樣后數字中頻信號頻率的4倍，直接獲取束流位置探測器輸入信號的數字正交序列，以計算輸入信號的幅度和相位信息；

數字處理部分，對模擬前端部分采樣獲取的數字正交序列進行數字處理，同時測量加速器束流位置和相位，并通過坐標系旋轉的算法實現相位的實時在線修正。

2.根據權利要求1所述的基于全數字化技術的束流位置和相位測量系統，其特征在于，該模擬前端部分包括位置探測器信號模擬濾波及增益調節單元，參考信號模擬濾波及增益調節單元，時鐘產生單元和模擬數字變換單元，其中：

位置探測器信號模擬濾波及增益調節單元，濾除位置探測器(BPM)信號的帶外諧波，獲取二次諧波成分，并調節其幅度以適應模擬數字變換單元的量程；

參考信號模擬濾波及增益調節單元，對參考信號進行幅度調整及帶通濾波，濾出基頻成分，輸出給模擬數字變換單元及時鐘產生單元；

時鐘產生單元，將參考信號作為輸入時鐘，使用數字化控制的鎖相環精確調整輸出時鐘的頻率，以滿足模擬數字變換采樣率的要求，并扇出給模擬數字變換單元作為采樣時鐘；

模擬數字變換單元，接收位置探測器信號模擬濾波及增益調節單元和參考信號模擬濾波及增益調節單元輸入的單頻模擬信號，通過高速高精度模擬數字變換器(ADC)，將模擬信號數字化，輸出至數字處理部分。

3.根據權利要求2所述的基于全數字化技術的束流位置和相位測量系統，其特征在于，該模擬濾波及增益調節單元均由級聯的帶通濾波器和增益調節元件構成；在該級聯的帶通濾波器和增益調節元件中，第一級聲表面濾波器抽取輸入信號中的特征信號頻率成分，降低帶外諧波及噪聲；中間級帶通濾波器用以降低幅度調節單元的非線性帶來的諧波，同時進一步抑制帶外噪聲；最后一級濾波器用以最終濾除前端所有模擬電路非線性帶來的諧波及帶外噪聲，進一步提高信號的信號噪聲諧波比。

4.根據權利要求2所述的基于全數字化技術的束流位置和相位測量系統，其特征在于，該時鐘產生單元提供的高精度時鐘，滿足采樣率為束流位置探測器輸入信號欠采樣后數字中頻信號頻率的4倍，直接獲取束流位置探測器輸入信號的正交IQ序列(I，Q，-I，-Q)，每個數字中頻信號周期內包含4個采樣點，相鄰采樣點相位相差90度。