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LOG101对数放大器在BPM对数信号处理电子学中的应用

发布时间:2020-07-21 19:13:14 阅读: 来源:跳床厂家

2004年9月A版

摘 要:本文采用LOG101对数放大器来实现对数比测量系统。

关键词:束流测量;BPM;对数处理

BMP测量

加速器束流测量系统是加速器调试和运行的重要诊断手段,利用束流测量系统进行各种束流参数的测量为机器研究和完善提供了重要依据,人们常称之为加速器的“眼睛”。主要的测量有:束流位置测量(BPM)、工作点测量、束团长度测量、束流流强测量等。其中束流位置是加速器的重要参数之一,测量束流位置的最基本的方法是耦合出束流的电磁场。由于束流是一个电流,所以它产生电场和磁场。在高能束流的情况下,这些场是纯横电磁场(TEM)。如果束流偏离真空室中心,则耦合出束流的电磁场将被调制,由此可以得到束流位置信息。

通常,人们采用探测电极测量束流的电磁场。探测电极的感应信号是被束流调制的时域信号,其载波是束团的回旋频率(对单束团而言)或高频的RF频率(对多束团而言)。传统的束流位置探测电极是一对电极或两对电极(在同时测量水平和垂直位置时)。

图1为具有束流的束流位置检测器和真空室示意图。为了分析方便,我们采用极坐标表示。这里,表示电极上某点的位置,表示束流的位置, 为真空室半径,b为电极到真空室中心的距离,为张角。

在b接近时,采用静电镜象法可求解得电极上的壁电流密度为:

将上式展开可得:

对于左右放置的两个电极,其电流分别为:

如果用差比和(D/S)表示,则

+高次项

其位置灵敏度为:

如果用对数比表示,则高次项

由上面公式,通过BPM对数电子学,就可以计算出束流位置。

设计

从安装在真空管道内的四个纽扣电极感应出的信号的波形如图2所示。

这个信号的脉宽很小,为ns数量级,其频谱很宽,能达到几个GHz。

整个设计的方框图如图3所示。

这里所显示的只是一个方向的位置测量。BPM需要测量两个方向的位置,即水平和垂直方向的位置,两个方向的电路结构是完全一样的。

在对数比方法中,对数比电路的输出为:

在此用TI公司的对数放大器LOG101来实现。LOG101具有高精度(0.01% FSO Over 5 Decades),宽动态范围(100pA~3.5mA),低静态电流(1mA),宽供电范围(

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