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基于FPGA的HIMM同步高频信号源设计

李世龙 丛岩 许少凡 张瑞锋 韩小东 仪孝平

李世龙, 丛岩, 许少凡, 等. 基于FPGA的HIMM同步高频信号源设计[J]. 强激光与粒子束, 2018, 30: 105102. doi: 10.11884/HPLPB201830.180116
引用本文: 李世龙, 丛岩, 许少凡, 等. 基于FPGA的HIMM同步高频信号源设计[J]. 强激光与粒子束, 2018, 30: 105102. doi: 10.11884/HPLPB201830.180116
Li Shilong, Cong Yan, Xu Shaofan, et al. Heavy ion medical machine synchrotron RF signal source design based on Field-Programmable Gate Array[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2018, 30: 105102. doi: 10.11884/HPLPB201830.180116
Citation: Li Shilong, Cong Yan, Xu Shaofan, et al. Heavy ion medical machine synchrotron RF signal source design based on Field-Programmable Gate Array[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2018, 30: 105102. doi: 10.11884/HPLPB201830.180116

基于FPGA的HIMM同步高频信号源设计

doi: 10.11884/HPLPB201830.180116
基金项目: 

国家自然科学基金青年基金项目 11505252

详细信息
    作者简介:

    李世龙(1988-), 男,硕士,从事加速器高频技术研究;lishilong@impcas.ac.cn

    通讯作者:

    丛岩(1982-), 男,博士,从事核物技术及应用研究;congyan@impcas.ac.cn

  • 中图分类号: TL56

Heavy ion medical machine synchrotron RF signal source design based on Field-Programmable Gate Array

  • 摘要: 针对医用重离子加速器装置(HIMM)同步加速器对于高频系统不同能量波形输出的需求,设计实现可输出不同能量对应腔体电压及偏磁电流波形的同步信号源。该系统以ARTERA公司FPGA作为核心处理元件,接收并处理多组腔体电压及偏磁电流波形文件,同时以DAC作为输出单元,通过接收同步光触发信号实现不同能量对应给定波形信号的无缝切换及同步输出,完成HIMM同步高频信号源的设计。测试结果表明,该信号源工作稳定,可实现各种不同能量对应波形的无缝切换及同步输出,其性能完全满足HIMM系统对碳离子捕获加速的要求。相比于商业任意波形发生器产品,该系统价格低廉,且模块化的设计易于集成,可广泛应用于其他需产生任意波形信号的场合。
  • 图  1  HIMM同步高频信号源总体框图

    Figure  1.  Block diagram of the HIMM synchrotron RF signal source

    图  2  一组腔体电压及偏磁电压波形

    Figure  2.  One set of cavity voltage and bias voltage waveforms

    图  3  波形数据读取方式

    Figure  3.  Waveform data read mode

    图  4  事例解析逻辑框图

    Figure  4.  Event analysis logic diagram

    图  5  测试平台

    Figure  5.  Test platform

    图  6  波形无缝切换测试

    Figure  6.  Waveform seamless switching test

    表  1  波形文件样例

    Table  1.   Example of waveform file

    running time/s voltage value /V
    0 0.098 38
    0.002 048 0.098 38
    0.004 096 0.098 38
    0.006 144 0.098 38
    … … … …
    2.463 744 4.650 75
    4.513 792 4.650 77
    … … … …
    4.771 84 0
    下载: 导出CSV

    表  2  信号源精度测试结果

    Table  2.   Result of signal source accuracy test

    set value/V cavity voltage/V bias voltage/V
    0.5 0.504 0.503
    1.0 1.003 1.002
    1.5 1.503 1.502
    2.0 2.001 2.002
    2.5 2.502 2.502
    3.0 3.002 3.001
    3.5 3.502 3.501
    4.0 4.002 4.001
    4.5 4.500 4.500
    5.0 5.000 5.000
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-04-20
  • 修回日期:  2018-07-03
  • 刊出日期:  2018-10-15

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