BEPCⅡ横向束流反馈系统条带电极的设计及模拟计算Ξ.PDF

　第 16 卷 　第 10 期 强 激 光 与 粒 子 束 Vol. 16 ,No. 10 　 　2004 年 10 月 HIGH POWER LASER AND PARTICLE BEAMS Oct. ,2004 　 ( ) 文章编号 : 2004 BEPC Ⅱ横向束流反馈系统条带电极的 设计及模拟计算 岳军会 , 　袁任贤 , 　马 　力 , 　曹建社 ( 中国科学院 高能物理研究所, 北京 100039) 　　摘 　要 : 　用高频结构模拟程序 HFSS 优化设计条带电极 kicker 并计算了它的反射参数和横向分流阻抗。 从模拟得到的反射参数可以看出 ,在要求的 250MHz 带宽范围内 , 反射的功率小于 7 % ,说明了条带与功率传输 线是阻抗匹配的 ;模拟得到的横向分流阻抗与公式计算得到的结果基本上一致。当频率 250MHz 时 ,得到了 1 300Ω的分流阻抗 ,在此种条件下 ,需要反馈功率为 123W 方能抑制束流不稳定性 ,这为电极的机械设计和在反 馈系统中选择功率放大器提供了最基本的依据。 　　关键词 : 　束流不稳定性 ; 　横向反馈系统 ; 　条带电极 ; 　分流阻抗 ; 　高频结构模拟程序 　　中图分类号 : 　TL501 　　　　文献标识码 : 　A BEPC Ⅱ是一个多束团, 大流强的设备 , 由于高频腔的高次模和 电阻壁阻抗等因素,不可避免地会出现束流不稳定性[1 ] 。BEPC Ⅱ中 采用束流反馈系统来抑制这种不稳定性 , 以提高束流强度和束流的 寿命。在 BEPC Ⅱ横向反馈系统中,采用两个在相位上大致接近于 90°的位置探测BPM , 通过 hybrid 网络得到 x 和 y 方向的位置信号 , 然后送到前端电子学 , 将处于中心频率为 1. 5GHz ,带宽为 250MHz 的信号转换为40kHz～250MHz 的低频信号 , 再通过信号处理系统 , Fig. 1 　Stripline electrode kicker model 将此信号的相位变化 90°, 最后激励功率放大器和 kicker 使它们作 图 1 　HFSS 中采用的条带电极kicker 模型 用于束团。反馈系统最重要的一个指标就是反馈功率 , 这与 kicker 使之的设计不无关系。图 1 是我们要采用 的模型。 1 　电磁场设计 [2～5 ] ( ) 　　各个加速器上常采用横向条带电极 kicker , 如图 2 所示 ,通用水平 或垂直 方向由一对条带组成 ,每 一条带各有一个输入端口和一个输出端口。每个端口用 50Ω标准传输电缆输入功率 , 我们取系统的带宽为 250MHz 。每一个条带与真空壁构成一个传输线 , 可以通过调节条带与管壁之间的距离和调整条带的宽度来保 证传输线的特性阻抗满足 50Ω。一般情况下 ,我们取电极的长度为 30cm ,条带的张角为 88°, 厚度取 2mm , 它 距离管壁的距离为 17mm , 真空管道在有电极的那一段半径为 65mm 。所有参数如表 1 所示。 表 1 　电极的参数