Применение усилителя мощности УМП-300 в системе СВЧ-питания линейного ускорителя электронов ЛИНАК-200

Cover Page

Cite item

Full Text

Full Text

Линейный ускоритель электронов ЛИНАК-200 в Объединенном институте ядерных исследований (г. Дубна) предназначен для проведения исследований в области физики и техники ускорителей, разработки и создания детекторов элементарных частиц, а также фундаментальных и прикладных исследований в области материаловедения и радиобиологии [1].

Одной из основных подсистем ЛИНАК-200 является система СВЧ-питания. В системе предварительного возбуждения СВЧ-питания ускорителя в качестве первоначального синтезатора частоты используется серийный генератор SG384 компании Stanford Research Systems, который вырабатывает сигнал основной ускоряющей частоты 2856 МГц малой мощности. Сигнал частотой 2856 МГц усиливается по мощности до 100 Вт. Для усиления сигнала до 100 Вт используется самостоятельно разработанный предусилитель — усилитель мощности предварительный (УМП-300). Усиленный до 100 Вт СВЧ-сигнал возбуждает первый клистрон, основная часть мощности которого используется для питания чоппера, прегруппирователя, группирователя и первой секции ускорителя. Через аттенюатор (18 дБ) часть СВЧ-мощности первого клистрона разводится волноводом прямоугольного сечения по клистронам ускорительных станций.

Усилитель мощности УМП-300 предназначен для усиления по мощности сигналов частоты диапазона от 2450 до 2950 МГц. Максимальная мощность выходного сигнала составляет 300 Вт. Структурная схема УМП-300 представлена на рис. 1. Входной сигнал от источника сигнала с уровнем +2–4 дБ усиливается линейкой усилительных твердотельных модулей Ophir RF MODEL 5303023 до уровня 1–2 Вт и подается на вход двухкаскадного усилителя на триодных коаксиально-волноводных модулях 1УИ-03/02-1. Режим работы триодных каскадов — импульсный с анодной модуляцией.

 

Рис. 1. Структурная схема усилителя УМП-300.

 

Импульсный модулятор выполнен на высоковольтных IGBT-транзисторах Ixys IXEL40N400. Длительность импульса анодного напряжения регулируется от 1 до 10 мкс, выходная мощность регулируется величиной амплитуды импульса анодного напряжения от 0 до 1.5 кВ, эта мощность может достигать величины 400 Вт и более в зависимости от уровня анодного напряжения.

Сигнал с выхода второго триодного каскада поступает на направленный ответвитель с развязкой между каналом прямой волны и каналами падающей и отраженной волн 30 дБ. Сигнал выхода прямого канала поступает на выходной разъем, а сигналы с каналов прямой и отраженной волн подаются на измерительную плату с СВЧ-детекторами и импульсными усилителями огибающей СВЧ-сигнала. Огибающая прямой и отраженной волн подается на выходные разъемы ПАД и ОТР, находящиеся на передней панели усилителя, и на АЦП блока управления и контроля.

Блок управления и контроля позволяет управлять выходной мощностью, задержкой и длительностью импульса модулятора, а также обеспечивает мониторинг основных параметров усилителя.

Для управления усилителем УМП-300 было разработано программное обеспечение, интегрированное в автоматизированную систему контроля и управления ускорителем ЛИНАК-200, которая разработана на основе инструментария Tango Controls.

Программное обеспечение Tango можно разделить на две части — серверную и клиентскую. На серверном уровне осуществляется обмен данными с усилителем по протоколу Modbus. Серверная часть программного обеспечения реализована на языке Python с использованием модулей PyTango [2] и PyModbus [3].

Клиентский уровень, программное обеспечение которого реализовано на языке C++ с использованием фреймворка Qt5 и библиотеки QTango [4], предоставляет собой графический интерфейс для управления усилителем УМП-300. Клиентская часть программного обеспечения позволяет включать и выключать подачу сигнала на выходе усилителя, изменять значение анодного напряжения, а также контролировать значение мощности импульса на выходе усилителя.

ФИНАНСИРОВАНИЕ РАБОТЫ

Работа выполнена при поддержке Объединения молодых ученых и специалистов ОИЯИ (грант № 23-203-03).

×

About the authors

А. Н. Трифонов

Author for correspondence.
Email: trifonov@jinr.ru
Russian Federation

Д. Е. Донец

Email: trifonov@jinr.ru
Russian Federation

В. В. Кобец

Email: trifonov@jinr.ru
Russian Federation

Д. О. Понкин

Email: trifonov@jinr.ru
Russian Federation

И. В. Шириков

Email: trifonov@jinr.ru
Russian Federation

References

  1. Trifonov A., Brukva A., Gostkin M., Demin D., Kobets V., Nozdrin M., Shabratov V., Shirkov G., Yunenko K., Zhemchugov A., Zhuravlyov P. // Proceed. of Science. 2022. V. 414. P. 1094. https://doi.org/10.22323/1.414.1094
  2. PyTango. https://pytango.readthedocs.io
  3. PyModbus. https://pymodbus.readthedocs.io
  4. Strangolino G., Asnicar F., Forch`I V., Scafuri C. // Proceed. of the 12th International Conference on Accelerator and Large Experimental Physics Control Systems (ICALEPCS2009). Kobe, Japan. 2009. P. 865.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Structural diagram of the UMP-300 amplifier.

Download (297KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».