一种能够混合噪声的模拟高频腔的设计及实现
电子技术应用
张恺，徐逢夏，韦业龙，吴芳芳，李和廷，唐运盖
中国科学技术大学 国家同步辐射实验室
摘要： 同步辐射加速器高频系统的集成与调试离不开高频腔，但其造价昂贵，加工周期长，使用实际高频腔测试低电平控制器（LLRF）有损坏腔体的风险；此外，实际高频腔的中心频率是固定的，只能测试工作在对应频率的低电平控制器。为了解决上述问题，设计了一种中心频率能够跟随低电平，同时可以混合白噪声的模拟高频腔装置，用来测试低电平控制器的各项性能。详细阐述了模拟高频腔的设计思路与实现方法，并使用所设计的模拟高频腔与LLRF链接、测试，证明了该模拟高频腔可以测试工作在不同频率下的LLRF，测试其幅相稳定性及其闭环控制能力。所设计的模拟高频腔对高频系统的集成、调试具有巨大的现实意义，能够大大提高低电平控制器的测试效率，同时也能有效避免为测试LLRF导致实际高频腔受损的风险。
中图分类号：TL503.2 文献标志码：A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.256509
中文引用格式： 张恺，徐逢夏，韦业龙，等. 一种能够混合噪声的模拟高频腔的设计及实现[J]. 电子技术应用，2025，51(10)：83-88.
英文引用格式： Zhang Kai，Xu Fengxia，Wei Yelong，et al. Design and implementation of an analog radio-frequency cavity with adjustable mixed noise[J]. Application of Electronic Technique，2025，51(10)：83-88.
中文引用格式： 张恺，徐逢夏，韦业龙，等. 一种能够混合噪声的模拟高频腔的设计及实现[J]. 电子技术应用，2025，51(10)：83-88.
英文引用格式： Zhang Kai，Xu Fengxia，Wei Yelong，et al. Design and implementation of an analog radio-frequency cavity with adjustable mixed noise[J]. Application of Electronic Technique，2025，51(10)：83-88.
Design and implementation of an analog radio-frequency cavity with adjustable mixed noise
Zhang Kai，Xu Fengxia，Wei Yelong，Wu Fangfang，Li Heting，Tang Yungai
National Synchrotron Radiation Laboratory， University of Science and Technology of China
Abstract： The integration and debugging of the radio-frequency system of synchrotron radiation accelerator cannot be separated from the radio-frequency cavity, but its cost is expensive, the processing cycle is long, and there is a risk of damaging the cavity when using the actual radio-frequency cavity to test the low-level radio-frequency controller (LLRF); In addition, the center frequency of the actual radio-frequency cavity is fixed, and only LLRF controllers operating at the corresponding frequency can be tested. To solve the above problems, this paper designs a simulated radio-frequency cavity device whose center frequency can follow the low level and can also mix white noise, used to test the performance of the low-level controller. The text elaborates in detail on the design concept and implementation method of the simulated radio-frequency cavity, and by linking and testing the designed simulated cavity with the LLRF, it proves that the simulated cavity can test the LLRF operating at different frequencies, and test its amplitude and phase stability as well as its closed-loop control capability. The simulated cavity designed in this paper has great practical significance for the integration and commissioning of the radio-frequency system, which can greatly improve the testing efficiency of the low-level controller, and at the same time effectively avoid the risk of damaging the actual radio-frequency cavity for testing the LLRF.
Key words : analog RF cavity；RF system；LLRF；central frequency；noise mixing
引言
高频腔是同步辐射加速器储存环高频系统的核心部件，它能为束流提供加速电压，为束流提供能量以及较低的高阶模环境[1-2]。除了高频腔，储存环高频系统还包括功率源、功率传输装置、数字高频低电平控制器（LLRF）、安全联锁保护装置等部件[3]，每个部件缺一不可，整个高频系统的集成与调试离不开高频腔，但高频腔造价昂贵，加工周期长，其他部件、装置经常需要等待高频腔到位才能开始测试；此外，使用实际高频腔测试低电平控制器（LLRF）有损坏腔体的风险；而且高频腔的中心频率是固定的，不能测试工作在其他频率的低电平控制器[4-5]。
为了解决上述问题，本文设计了一种可混合噪声的模拟高频腔，用来测试低电平控制器的各项性能。本文详细阐述了模拟高频腔设计思路与实现方法，并使用所设计的模拟高频腔连接低电平控制器进行相应的性能测试。
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作者信息：
张恺，徐逢夏，韦业龙，吴芳芳，李和廷，唐运盖
（中国科学技术大学 国家同步辐射实验室，安徽 合肥 230026）
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