基于反射波极小值的加速器自动频率控制系统的研究

摘要

自动频率控制(AFC)系统用于调节微波功率源输出的微波频率，使之与加速管的固有谐振频率匹配。此系统是保证电子驻波加速器稳定工作的最关键的系统。 该文中简要分析锁相型自动频率控制系统的基本原理及其在实际应用当中遇到的问题，进而提出了一种新型的基于反射波极小值的AFC系统，并对其原理进行了深入的剖析。在原理分析的基础上，并结合专家经验，提出一种基于自寻优控制的AFC控制方法，并给出了系统的设计方案。接下来详细介绍了系统的软硬件实现。硬件部分先介绍了总体结构图，然后给出了各个模块的电路图，并说明了电路原理和器件的选择。为了说明软件部分，先介绍了主处理器——复杂可编程逻辑器件(CPLD)，而后对各个软件模块进行了分析介绍。该文最后对实验进行了描述，实验结果是较为理想的。论文最后提出了一些改进的方法。

目录

文摘

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第一章综述

1.1加速器基本原理

1.2 AFC系统的应用研究现状

1.2.1 AFC系统的分类

1.2.2锁相AFC系统介绍

1.3锁相型AFC系统存在的主要问题

1.4本课题的研究目标及内容

1.5论文的章节安排

第二章系统原理分析与系统方案

2.1系统原理分析

2.1.1反射波极小值AFC系统的基本原理

2.1.2反射波极小值AFC系统的关键问题

2.2硬件方案

2.3板级方案

2.4算法方案

2.4.1反射波极小值控制的特点

2.4.2自寻优控制算法

2.4.3采样周期的选择

第三章系统板级电路设计

3.1同步触发信号采集电路

3.2反射波包络信号放大电路

3.3采样保持电路

3.4 A/D转换电路

3.5误差电路

3.6位置预置电路

3.7 D/A及限幅输出电路

3.8开关量光隔输入电路

3.9电源供电电路

第四章系统芯片级电路设计

4.1可编程逻辑器件简介

4.1.1可编程逻辑器件的发展概况

4.1.2可编程逻辑器件的特点

4.2 MAX7000S功能及资源介绍

4.2.1 MAX7000S系列器件功能概述

4.2.2 MAX7000S系列器件的特点

4.2.3 MAX7000S系列器件的结构

4.2.4 MAX+PLUSⅡ设计环境简介

4.2.5 JTAG边界扫描测试及下载

4.3系统数字逻辑设计

4.3.1 AD585采样/保持信号

4.3.2 TLC1550采样控制信号

4.3.3工作状态转换控制

4.3.4 AD7821采样及位置预置控制

4.3.5手动频率控制

4.3.6自动频率控制

4.3.7 DAC0832转换控制

第五章PCB印刷电路板设计

5.1电路的布局设计

5.2电路的布线设计

第六章实验调试及结论

6.1电路调试及修正

6.2实验结果与分析

6.3反射波极小值AFC系统的优缺点及其改进方法

参考文献

致谢

附录