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数字束流位置探测器系统的信噪比需求分析

高国栋 唐旭辉 曹建社 杜垚垚 刘智 叶强 麻惠洲 随艳峰 岳军会 何俊 季大恒 杨静 李宇鲲 魏书军

高国栋, 唐旭辉, 曹建社, 等. 数字束流位置探测器系统的信噪比需求分析[J]. 强激光与粒子束, 2022, 34: 064001. doi: 10.11884/HPLPB202234.210522
引用本文: 高国栋, 唐旭辉, 曹建社, 等. 数字束流位置探测器系统的信噪比需求分析[J]. 强激光与粒子束, 2022, 34: 064001. doi: 10.11884/HPLPB202234.210522
Gao Guodong, Tang Xuhui, Cao Jianshe, et al. Signal-to-noise ratio requirement analysis for digital beam position monitor system[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2022, 34: 064001. doi: 10.11884/HPLPB202234.210522
Citation: Gao Guodong, Tang Xuhui, Cao Jianshe, et al. Signal-to-noise ratio requirement analysis for digital beam position monitor system[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2022, 34: 064001. doi: 10.11884/HPLPB202234.210522

数字束流位置探测器系统的信噪比需求分析

doi: 10.11884/HPLPB202234.210522
基金项目: 中国科学院青年创新促进会项目(Y202005);中国科学院重大科技基础设施重大成果培育项目(E01G74Y2) ;国家自然科学基金青年基金项目(11805221)
详细信息
    作者简介:

    高国栋,gaoguodong@ihep.ac.cn

    通讯作者:

    魏书军,weisj@ihep.ac.cn

  • 中图分类号: TL506

Signal-to-noise ratio requirement analysis for digital beam position monitor system

  • 摘要: 以高能同步辐射光源(HEPS)对BPM提出的位置测量分辨率要求为出发点,介绍了BPM系统的整体架构并推导出BPM系统的信号链路中各级信号所需达到的信噪比;并根据ADC采样数据的信噪比需求,计算出ADC采样时钟的抖动需求;最后介绍了能够测量BPM信号信噪比和采样时钟抖动的BPM测试平台。各项结论可以作为判断BPM系统各部分能否达到HEPS工程要求的标准。
  • 图  1  BPM信号链路示意图

    Figure  1.  Schematic diagram of BPM signal link

    图  2  BPM射频调理电路结构图

    Figure  2.  Structure diagram of BPM RF conditioning circuit

    图  3  BPM算法结构图

    Figure  3.  Structure diagram of BPM algorithm

    图  4  BPM位置数据信噪比及数据处理增益需求

    Figure  4.  BPM position data SNR and data processing gain requirements

    图  5  BPM标定系统结构图

    Figure  5.  Structure diagram of BPM calibration system

    图  6  BPM电子学测试平台结构图

    Figure  6.  Structure diagram of BPM electronics test platform

    图  7  频谱仪测试结果图

    Figure  7.  Spectrum analyzer test result diagram

    图  8  原始ADC数据信噪比测试结果

    Figure  8.  SNR test result of original ADC data

    图  9  采样时钟抖动测试结果

    Figure  9.  Sampling clock jitter test result

    表  1  射频调理电路内部器件性能

    Table  1.   Performance of internal devices in RF conditioning circuit

    LFCN1ATTBPF1LNA1LFCN2BPF2LNA2LFCN3BALUN
    NF/dB0.730.620.90.7322.70.732
    gain/dB00020.60019.40−2
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-11-25
  • 修回日期:  2022-01-27
  • 录用日期:  2022-02-19
  • 网络出版日期:  2022-02-26
  • 刊出日期:  2022-06-15

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