CN106231777B - 一种超导回旋加速器的高稳定度信号源 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种超导回旋加速器的高稳定度信号源，所述信号源包括依次连接的80MHz倍频模块、80MHz稳频环路模块、400MHz倍频模块、400MHz稳频环路。该信号源的成本低、噪声小，频率稳定度高，减小超导回旋加速器中的由于频率稳定性引起的滑相问题。本发明通过二极管和三极管特有的雪崩区的器件特性进行的倍频方法，通过锁频环路在对信号源的输出相位噪声的优化，将400MHz的振荡器锁频到一个从10MHz晶振倍频到400MHz的信号上，从而提高信号在DC附近的低带宽处的相位噪声性能，从而提高基准源的频率稳定度可以达到10‑7。

Description

一种超导回旋加速器的高稳定度信号源
技术领域
本发明具体涉及一种超导回旋加速器的高稳定度信号源，属于超导回旋加速器技术领域。
背景技术
超导回旋加速器中，频率的短期稳定度与粒子加速过程中的滑相有关，其中，粒子滑相的相位和磁场与电场的关系在半径为R位置的积分滑相为
而其中的ΔB(R)是与实际磁场Bs(R)的差值，Δω是到对应于Bs的频率ω的频率差值，ΔE是对应每圈的最大增长的能量。当磁场稳定时，加速器频率频率稳定度要达到10-7，可以保证高频引起的滑相小于5°。现有的普通晶振的频率稳定度为10-5。该方法在有效降低成本的情况下提高了信号源的稳定度。然而，随着新技术的发展，急需更高稳定度的信号源。
发明内容
现有的回旋加速器的晶振采用的为频率稳定度为10-5的400MHz信号源为DDS提供标准时钟，在此基础上提出一种方案，通过倍频和锁频的方法，将400MHz的振荡器锁频到一个从10MHz晶振倍频到400MHz的信号上。从而提高信号的低带宽处的相位噪声性能，从而提高基准源的频率稳定度可以达到10-7。
具体的，本发明提供一种超导回旋加速器的高稳定度信号源，所述信号源包括依次连接的80MHz倍频模块(1)、80MHz稳频环路模块(2)、400MHz倍频模块(3)、400MHz稳频环路(4)。
进一步，如上所述的超导回旋加速器的高稳定度信号源，所的80MHz倍频模块(1)，包括依次连接的脉冲产生电路、80MHz匹配滤波电路、80MHz放大电路、80MHz匹配滤波电路。
进一步，如上所述的超导回旋加速器的高稳定度信号源，所述脉冲产生电路是由二极管和三极管两次谐波倍频实现的。
进一步，如上所述的超导回旋加速器的高稳定度信号源，所述的80MHz稳频环路模块(2)，是由顺序连接的鉴频器、低通滤波器及80MHz晶体振荡器组成的环路。
进一步，如上所述的超导回旋加速器的高稳定度信号源，所述400MHz倍频模块(3)，是由5次倍频器、400MHz匹配滤波放大电路、400MHz匹配滤波器依次连接组成的。
进一步，如上所述的超导回旋加速器的高稳定度信号源，所述400MHz稳频环路(4)是由鉴相器、低通滤波器和400MHzDRO谐振振荡器依次连接组成的环路。
进一步，如上所述的超导回旋加速器的高稳定度信号源，所述400MHzDRO谐振振荡器是由DRO作为谐振腔的三极管低噪声振荡器。
本发明提供的一种超导回旋加速器的高稳定度信号源，通过二极管和三极管特有的雪崩区的器件特性进行的倍频方法，通过锁频环路在对信号源的输出相位噪声的优化。将400MHz的振荡器锁频到一个从10MHz晶振倍频到400MHz的信号上。从而提高信号在DC附近的低带宽处的相位噪声性能，从而提高基准源的频率稳定度可以达到10-7。该信号源的成本低、噪声小，频率稳定度高，减小超导回旋加速器中的由于频率稳定性引起的滑相问题。
附图说明
图1为本发明超导回旋加速器的高稳定度信号源的***示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
一种通过倍频和锁相环路在超导回旋加速器中提高频率稳定度的模块，主要组成模块如图1所示，由四部分构成：分别为80MHz倍频模块(1)，80MHz稳频环路模块(2)，400MHz倍频模块(3)，400MHz稳频环路(4)。
其中80MHz的倍频模块主要由10MHz的高稳定度的参考晶振输出的信号通过脉冲产生电路，该电路通过一个经由二极管整形成宽脉冲电路，再经由三极管进行窄脉冲整形，通过调节电路的参数保证电路脉冲的长短以及大小，输出端连接80MHz匹配滤波电路对脉冲的频谱进行提取并且阻抗匹配，然后连接80MHz放大电路将前一级经过脉冲化提取出来的信号进行放大，放大电路的输出连接80MHz匹配滤波电路，80MHz匹配滤波电路的输出作为80MHz倍频模块的输出。
80MHz稳频环路模块的输入为上一级的输出，该信号与80MHz的晶体振荡器的输出进行鉴相后通过低通滤波器来控制80MHz的晶体振荡器的输出频率。
400MHz的倍频模块采用非线性传输线的方式作为五次倍频器，而后经过400MHz的匹配滤波放大电路，再经由400MHz匹配滤波作为该模块的输出。
400MHz倍频模块的输出和400MHzDRO谐振振荡器作为鉴相器的输入，而鉴相器的输出通过低通滤波器将控制的信号控制400MHzDRO谐振振荡器的输出。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种超导回旋加速器的高稳定度信号源，其特征在于：
所述信号源包括依次连接的80MHz倍频模块(1)、80MHz稳频环路模块(2)、400MHz倍频模块(3)、400MHz稳频环路(4)，所述的80MHz倍频模块(1)包括依次连接的脉冲产生电路、80MHz匹配滤波电路、80MHz放大电路、80MHz匹配滤波电路，所述脉冲产生电路是由二极管和三极管两次谐波倍频实现的，该电路通过二极管整形成宽脉冲，再经由三极管进行窄脉冲整形，再通过调节电路的参数保证电路脉冲的长短以及大小。
2.如权利要求1所述的超导回旋加速器的高稳定度信号源，其特征在于：
所述的80MHz稳频环路模块(2)，是由顺序连接的鉴频器、低通滤波器及80MHz晶体振荡器组成的环路。
3.如权利要求1所述的超导回旋加速器的高稳定度信号源，其特征在于：
所述400MHz倍频模块(3)，是由5次倍频器、400MHz匹配滤波放大电路、400MHz匹配滤波器依次连接组成的。
4.如权利要求1所述的超导回旋加速器的高稳定度信号源，其特征在于：
所述400MHz稳频环路(4)是由鉴相器、低通滤波器和400MHzDRO谐振振荡器依次连接组成的环路。
5.如权利要求4所述的超导回旋加速器的高稳定度信号源，其特征在于：
所述400MHzDRO谐振振荡器是由DRO作为谐振腔的三极管低噪声振荡器。
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