JP2007157626A - High-frequency control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば荷電粒子を高周波電圧を用いて加速するシンクロトロンや、リニアック等の粒子加速器に係わり、特に荷電粒子を適切に加速するため高周波加速空洞に発生する高周波電圧の位相を制御する高周波制御装置に関する。 The present invention relates to a particle accelerator such as a synchrotron or a linac for accelerating charged particles using a high-frequency voltage, and in particular, a high-frequency that controls the phase of a high-frequency voltage generated in a high-frequency acceleration cavity in order to appropriately accelerate charged particles. The present invention relates to a control device.
近年、素粒子物理学分野や工学応用分野、および医療利用の分野において、荷電粒子をシンクロトロンや、リニアックといった高周波電圧を用いて加速する粒子加速器の応用分野が広がっている。 In recent years, in the field of elementary particle physics, engineering application, and medical use, the application field of particle accelerators that accelerate charged particles using a high-frequency voltage such as a synchrotron or a linac is expanding.
このような高周波を利用した粒子加速器においては、粒子を適切に加速するためには加速電圧の位相を高精度かつ高安定に制御する必要がある。 In such a high-frequency particle accelerator, it is necessary to control the phase of the acceleration voltage with high accuracy and high stability in order to accelerate the particles appropriately.
このため、高周波信号発生源にはディジタル技術を利用して正弦波を発生する、ディジタルダイレクトシンセサイザが適用されてきている。 For this reason, digital direct synthesizers that generate sine waves using digital technology have been applied to high-frequency signal generation sources.
図9に従来のディジタルダイレクトシンセサイザを用いた高周波制御装置を持つシンクロトロン粒子加速器の装置構成の一例を示す。同図において、高周波制御装置はディジタルダイレクトシンセサイザ(DDS)1、ディジタルダイレクトシンセサイザ1より出力されるディジタル位相信号θD を正弦波の振幅ディジタル信号VRFD に変換する正弦波変換器2、前記正弦波の振幅ディジタル信号を高周波アナログ信号VRFA に変換するDAコンバータ3、アナログ位相制御量θA に応じて高周波アナログ信号の位相を制御する移相器21、移相器21の出力の高周波電力Pinを増幅する高周波増幅器4、高周波増幅器4の出力Pout を高周波電圧Vc に変換し荷電粒子を加速する、高周波加速空洞5より構成されている。
FIG. 9 shows an example of the device configuration of a synchrotron particle accelerator having a high-frequency control device using a conventional digital direct synthesizer. In the figure, a high frequency control device includes a digital direct synthesizer (DDS) 1, a
ここで、移相器21のアナログ位相制御量θA は、高周波加速空洞5に発生する高周波電圧Vc と、高周波電圧Vc によって加速される荷電粒子の電流をCT6を用いて検出した電流IB との位相差を、検出器31を用いて検出し、アナログコントローラ22にて前記高周波加速空洞5に発生する高周波電圧Vc と、高周波電圧によって加速される荷電粒子の位相差が一定となるような値とする。
Here, the analog phase control amount θ A of the
次に図10に従来のアナログ加算器42を用いた任意の高周波信号を発生させる方法を示す。一例として基本周波数の高周波に基本周波数の2倍の周波数が重畳した高周波信号を得るための方法を示す。 Next, FIG. 10 shows a method of generating an arbitrary high-frequency signal using the conventional analog adder 42. As an example, a method for obtaining a high-frequency signal in which a frequency twice as high as the basic frequency is superimposed on a high frequency of the basic frequency will be described.
ディジタルダイレクトシンセサイザ(DDS1)11 より周波数fc でディジタル位相信号θD1を出力するディジタルダイレクトシンセサイザ11 と、ディジタル位相信号θD1を正弦波の振幅ディジタル信号VRFD1に変換する正弦波変換器21 と、前記正弦波の振幅ディジタル信号VRFD1を高周波アナログ信号VRFA1に変換するDAコンバータ31 、
ディジタルダイレクトシンセサイザ11 の2倍の周波数2fcでディジタル位相信号θD2を出力するディジタルダイレクトシンセサイザ(DDS2)12 、ディジタル位相信号θD2を正弦波の振幅ディジタル信号VRFD2に変換する正弦波変換器22 、前記正弦波の振幅ディジタル信号VRFD2を高周波アナログ信号VRFA2に変換するDAコンバータ32 、DAコンバータの出力である高周波アナログ信号を加算するアナログ加算器42、アナログ加算器の出力の高周波電力Pinを増幅する高周波増幅器4、高周波増幅器4の出力Pout を高周波電圧Vc に変換し荷電粒子を加速する、高周波加速空洞5より構成されている。
Frequency fc from digital direct synthesizer (DDS1) 1 1 In a digital
A digital direct synthesizer (DDS2) 1 2 that outputs a digital phase signal θ D2 at a frequency 2fc that is twice the frequency of the digital
ここで任意の高周波波形を得るためには、ディジタルダイレクトシンセサイザ、正弦波変換器、DAコンバータを多段に接続し、ディジタルダイレクトシンセサイザの周波数を2〜n倍にすることで任意の高周波波形を得ることができる。 In order to obtain an arbitrary high-frequency waveform, a digital direct synthesizer, a sine wave converter, and a DA converter are connected in multiple stages, and the frequency of the digital direct synthesizer is increased by 2 to n times to obtain an arbitrary high-frequency waveform. Can do.
ところで、上記のような高周波制御装置においては、高周波信号の位相を制御する際、DAコンバータによって変換された高周波アナログ信号を例えば、移相器といったアナログ素子を用いて制御していた。このため、アナログ素子の温度特性や、周波数特性により、高精度、高安定に制御することが困難であった。 By the way, in the high frequency control apparatus as described above, when controlling the phase of the high frequency signal, the high frequency analog signal converted by the DA converter is controlled using an analog element such as a phase shifter. For this reason, it has been difficult to control with high accuracy and high stability due to temperature characteristics and frequency characteristics of analog elements.
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、ディジタルダイレクトシンセサイザより出力されるディジタル位相信号にディジタル加算器を用いて位相制御量を加算することにより位相を制御できるため、例えば移相器といったアナログ素子を用いることなく高周波信号の位相制御が高精度、高安定に制御することが可能である。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems. For example, the phase can be controlled by adding a phase control amount to a digital phase signal output from a digital direct synthesizer using a digital adder. It is possible to control the phase of a high-frequency signal with high accuracy and high stability without using an analog element such as a detector.
また、従来の技術では任意の高周波信号を発生させる際、DAコンバータによって変換された高周波アナログ信号を、アナログ加算器等を用いて加算することにより希望する波形を得ていた。しかしながら上記方法では、加算する高周波アナログ信号の周波数を増やさないと希望する波形を得られないことが多く、ディジタルダイレクトシンセサイザ、位相振幅変換器、DAコンバータの個数が増加する問題があった。加えて、アナログ加算器の温度特性、周波数特性により高精度、高安定に希望する高周波信号を得ることが困難であった。 Further, in the prior art, when generating an arbitrary high-frequency signal, a desired waveform is obtained by adding the high-frequency analog signal converted by the DA converter using an analog adder or the like. However, the above method often has a problem that the desired waveform cannot be obtained unless the frequency of the high-frequency analog signal to be added is increased, and the number of digital direct synthesizers, phase amplitude converters, and DA converters increases. In addition, it is difficult to obtain a desired high-frequency signal with high accuracy and high stability due to the temperature characteristics and frequency characteristics of the analog adder.
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、ディジタルダイレクトシンセサイザより出力されるディジタル位相信号をディジタル振幅信号に変換する位相振幅変換器に、ディジタル位相信号に対して任意の波形を発生する位相振幅変換器を具備することにより容易に任意の波形を発生させることが可能となる高周波制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems. An arbitrary waveform is applied to a digital phase signal in a phase amplitude converter that converts a digital phase signal output from a digital direct synthesizer into a digital amplitude signal. An object of the present invention is to provide a high-frequency control device that can easily generate an arbitrary waveform by including a phase-amplitude converter that generates the phase-amplitude converter.
上記課題を達成するために、請求項1に対応する発明は、ディジタルダイレクトシンセサイザと、前記ディジタルダイレクトシンセサイザより出力されるディジタル位相信号を正弦波の振幅ディジタル信号に変換する正弦波変換器と、前記正弦波変換器により変換された正弦波の振幅ディジタル信号を高周波アナログ信号に変換するDAコンバータと、前記DAコンバータの出力である高周波アナログ信号を増幅する高周波増幅器と、前記高周波増幅器よりの出力を高周波電圧に変換し、荷電粒子を加速する高周波加速空洞で構成される高周波制御装置において、前記ディジタルダイレクトシンセサイザの出力部と、前記正弦波変換器の間に前記ディジタルダイレクトシンセサイザより出力されるディジタル位相信号と、前記高周波加速空洞に発生する高周波電圧の位相を制御するための位相制御量を加算するためのディジタル加算器を具備したことを特徴とする高周波制御装置である。
In order to achieve the above object, an invention corresponding to
上記課題を達成するために、請求項2に対応する発明は、ディジタルダイレクトシンセサイザと、前記ディジタルダイレクトシンセサイザより出力されるディジタル位相信号を正弦波の振幅ディジタル信号に変換する正弦波変換器と、前記正弦波変換器により変換された正弦波の振幅ディジタル信号を高周波アナログ信号に変換するDAコンバータと、前記DAコンバータの出力である高周波アナログ信号を増幅する高周波増幅器と、前記高周波増幅器よりの出力を高周波電圧に変換し、荷電粒子を加速する高周波加速空洞で構成される高周波制御装置において、前記高周波加速空洞に発生する高周波電圧と、高周波電圧によって加速される荷電粒子との位相差を検出する位相差検出器と、前記位相差検出器の出力信号をディジタル信号に変換するADコンバータと、前記ADコンバータの出力信号を前記高周波加速空洞に発生する高周波電圧と、前記高周波加速空洞によって加速される荷電粒子との位相差を一定にする値に制御するコントローラと、前記コントローラよりの出力信号を前記高周波加速空洞に発生する高周波電圧の位相を制御するための位相制御量としたことを特徴とする高周波制御装置である。
In order to achieve the above object, an invention corresponding to
上記課題を達成するために、請求項3に対応する発明は、ディジタルダイレクトシンセサイザと、前記ディジタルダイレクトシンセサイザより出力されるディジタル位相信号を正弦波の振幅ディジタル信号に変換する正弦波変換器と、前記正弦波変換器により変換された正弦波の振幅ディジタル信号を高周波アナログ信号に変換するDAコンバータと、前記DAコンバータの出力である高周波アナログ信号を増幅する高周波増幅器と、前記高周波増幅器よりの出力を高周波電圧に変換し、荷電粒子を加速する高周波加速空洞で構成される高周波制御装置において、高周波電圧に対する荷電粒子の位相差のパターン信号を記憶した記憶装置とを具備し、前記記憶装置に記憶した位相差のパターン信号を、前記高周波加速空洞に発生する高周波電圧の位相を制御するための位相制御量としたことを特徴とする高周波加速制御装置である。
In order to achieve the above object, an invention corresponding to
上記課題を達成するために、請求項4に対応する発明は、ディジタルダイレクトシンセサイザと、前記ディジタルダイレクトシンセサイザより出力されるディジタル位相信号を正弦波の振幅ディジタル信号に変換する正弦波変換器と、前記正弦波変換器により変換された正弦波の振幅ディジタル信号を高周波アナログ信号に変換するDAコンバータと、前記DAコンバータの出力である高周波アナログ信号を増幅する高周波増幅器と、前記高周波増幅器よりの出力を高周波電圧に変換し、荷電粒子を加速する高周波加速空洞で構成される高周波制御装置において、前記高周波増幅器の出力電力を検出する電力検出器と、前記電力検出器の検出信号をディジタル信号に変換するADコンバータと、前記ADコンバータの出力信号を高周波増幅器の出力電力に対する位相変化量に変換する電力位相変換器とを具備し、前記電力位相変換器からの電力位相の出力を反転させ位相変化量を打ち消す値を、前記高周波加速空洞に発生する高周波電圧の位相を制御するための位相制御量としたことを特徴とする高周波制御装置である。 In order to achieve the above object, an invention corresponding to claim 4 includes a digital direct synthesizer, a sine wave converter for converting a digital phase signal output from the digital direct synthesizer into a sinusoidal amplitude digital signal, and A DA converter that converts the sine wave amplitude digital signal converted by the sine wave converter into a high-frequency analog signal, a high-frequency amplifier that amplifies the high-frequency analog signal that is the output of the DA converter, and an output from the high-frequency amplifier is a high-frequency signal In a high-frequency control device comprising a high-frequency accelerating cavity for converting charged voltage and accelerating charged particles, a power detector for detecting the output power of the high-frequency amplifier, and an AD for converting the detection signal of the power detector into a digital signal Converter and output signal of the AD converter with a high frequency amplifier A power phase converter that converts the phase change amount with respect to the output power, and a value that inverts the output of the power phase from the power phase converter and cancels the phase change amount of the high-frequency voltage generated in the high-frequency acceleration cavity. A high-frequency control device characterized in that a phase control amount for controlling the phase is used.
上記課題を達成するために、請求項5に対応する発明は、ディジタルダイレクトシンセサイザと、前記ディジタルダイレクトシンセサイザより出力されるディジタル位相信号をディジタル振幅信号に変換する位相振幅変換器と、前記ディジタル振幅信号をアナログ高周波信号に変換するDAコンバータと、前記DAコンバータの出力である高周波アナログ信号を増幅する高周波増幅器と、前記高周波増幅器よりの出力を高周波電圧に変換する加速空洞で構成される高周波制御装置において、前記ディジタルダイレクトシンセサイザより出力されるディジタル位相信号をディジタル振幅信号に変換するものであって、前記ディジタル位相信号を入力として任意の波形を発生する位相振幅変換器を具備したことを特徴とする高周波制御装置である。
In order to achieve the above object, the invention corresponding to
上記課題を達成するために、請求項6に対応する発明は、ディジタルダイレクトシンセサイザと、前記ディジタルダイレクトシンセサイザより出力されるディジタル位相信号をディジタル振幅信号に変換する位相振幅変換器と、ディジタル振幅信号をアナログ高周波信号に変換するDAコンバータと、前記DAコンバータの出力である高周波アナログ信号を増幅する高周波増幅器と、前記高周波増幅器よりの出力を高周波電圧に変換する加速空洞で構成される高周波制御装置において、前記ディジタルダイレクトシンセサイザより出力されるディジタル位相信号をディジタル振幅信号に変換するものであって、前記ディジタル位相信号に対するディジタル振幅信号を1対1で記憶した記憶装置とを具備したことを特徴とする高周波制御装置である。
In order to achieve the above object, an invention corresponding to
上記課題を達成するために、請求項7に対応する発明は、ディジタルダイレクトシンセサイザと、前記ディジタルダイレクトシンセサイザより出力されるディジタル位相信号をディジタル振幅信号に変換する位相振幅変換器と、ディジタル振幅信号をアナログ高周波信号に変換するDAコンバータと、前記DAコンバータの出力である高周波アナログ信号を増幅する高周波増幅器と、前記高周波増幅器よりの出力を高周波電圧に変換する加速空洞で構成される高周波制御装置において、前記ディジタルダイレクトシンセサイザより出力されるディジタル位相信号をディジタル振幅信号に変換するものりであって、前記ディジタル位相信号を入力とし、ディジタル振幅信号を出力とするディジタル演算装置とを具備したことを特徴とする高周波制御装置である。
In order to achieve the above object, an invention corresponding to
請求項1に記載の発明によれば、ディジタルダイレクトシンセサイザより出力されるディジタル位相信号と、高周波加速空洞に発生する高周波電圧の位相を制御する位相制御量を、ディジタル加算器を用いて加算することにより、移相器等のアナログ素子を用いることなく高周波電圧の位相を制御することができるため、高周波電圧の位相を高精度、高安定に制御することが可能となる。 According to the first aspect of the present invention, the digital phase signal output from the digital direct synthesizer and the phase control amount for controlling the phase of the high frequency voltage generated in the high frequency acceleration cavity are added using the digital adder. Thus, since the phase of the high frequency voltage can be controlled without using an analog element such as a phase shifter, the phase of the high frequency voltage can be controlled with high accuracy and high stability.
請求項2に記載の発明によれば、前記高周波加速空洞に発生する高周波電圧と、高周波電圧によって加速される荷電粒子の位相差を位相差検出器にて検出し、ADコンバータによってディジタル信号に変換し、ADコンバータの出力ディジタル信号をコントローラに入力し、コントローラによって高周波加速空洞に発生する高周波電圧と、高周波加速空洞によって加速される荷電粒子の位相差を一定とする値を出力し、その出力を高周波加速空洞に発生する高周波電圧の位相を制御する位相制御量とすることで、高精度、高安定に高周波加速空洞に発生する電圧と荷電粒子の位相差を一定に制御することが可能となる。 According to the second aspect of the invention, the phase difference between the high-frequency voltage generated in the high-frequency acceleration cavity and the charged particles accelerated by the high-frequency voltage is detected by the phase difference detector and converted into a digital signal by the AD converter. The digital signal output from the AD converter is input to the controller, and the controller outputs a value that makes the phase difference between the high-frequency voltage generated in the high-frequency acceleration cavity and the charged particles accelerated by the high-frequency acceleration cavity constant. By using a phase control amount that controls the phase of the high-frequency voltage generated in the high-frequency acceleration cavity, it is possible to control the phase difference between the voltage generated in the high-frequency acceleration cavity and the charged particles with high accuracy and high stability. .
請求項3に記載の発明によれば、高周波加速空洞に発生する高周波電圧と、高周波加速空洞によって加速される荷電粒子の位相差のパターン信号を記憶する記憶装置を具備し、位相制御量を前記位相パターン信号とすることで、高周波加速空洞に発生する高周波電圧と荷電粒子の位相差を、パターン信号に従って高精度、高安定に制御することが可能となる。 According to a third aspect of the present invention, the apparatus includes a storage device that stores a high-frequency voltage generated in the high-frequency acceleration cavity and a pattern signal of a phase difference of charged particles accelerated by the high-frequency acceleration cavity, and the phase control amount is By using the phase pattern signal, the phase difference between the high-frequency voltage generated in the high-frequency acceleration cavity and the charged particles can be controlled with high accuracy and high stability according to the pattern signal.
請求項4に記載の発明によれば、高周波増幅器の出力電力を検出する電力検出器と、電力検出器の検出信号をディジタル信号に変換するADコンバータと、ADコンバータの出力信号を高周波増幅器の出力電力に対する位相変化量に変換する位相振幅変換器を具備し、電力位相変換器の出力を反転させ位相変化量を打ち消す値を高周波加速空洞に発生する高周波電圧の位相を制御する位相制御量とすることにより、高周波増幅器出力電力に対する位相変化の補正を高精度、高安定に行うことが可能となる。 According to the invention described in claim 4, the power detector for detecting the output power of the high frequency amplifier, the AD converter for converting the detection signal of the power detector into a digital signal, and the output signal of the AD converter as an output of the high frequency amplifier A phase / amplitude converter for converting into a phase change amount with respect to power is provided, and a value for inverting the output of the power phase converter and canceling the phase change amount is set as a phase control amount for controlling the phase of the high frequency voltage generated in the high frequency acceleration cavity. This makes it possible to correct the phase change with respect to the output power of the high-frequency amplifier with high accuracy and high stability.
請求項5、6、7に記載の発明によれば、ディジタルダイレクトシンセサイザより出力されるディジタル位相信号をディジタル振幅信号に変換する位相振幅変換器は、前記ディジタル位相信号に対して任意の波形を発生する位相振幅変換器とすることで、ディジタルダイレクトシンセサイザ、位相振幅変換器、DAコンバータの段数を増やすことなく任意の波形を得ることが可能となるばかりでなく、アナログ加算器を用いないため、高精度、高安定に任意の高周波波形を得ることが可能となる。 According to the fifth, sixth, and seventh aspects of the invention, the phase amplitude converter that converts the digital phase signal output from the digital direct synthesizer into a digital amplitude signal generates an arbitrary waveform with respect to the digital phase signal. By adopting a phase / amplitude converter, it is possible not only to obtain an arbitrary waveform without increasing the number of stages of the digital direct synthesizer, the phase / amplitude converter, and the DA converter, but also because no analog adder is used. It is possible to obtain an arbitrary high-frequency waveform with high accuracy and high stability.
本発明によれば、ディジタルダイレクトシンセサイザより出力されるディジタル位相信号にディジタル加算器を用いて位相制御量を加算することにより、位相シフタといったアナログ素子を用いることなく高周波電圧の位相を高精度、高安定に制御することができる。 According to the present invention, a phase control amount is added to a digital phase signal output from a digital direct synthesizer using a digital adder, so that the phase of a high-frequency voltage can be adjusted with high accuracy without using an analog element such as a phase shifter. It can be controlled stably.
更に、本発明によれば、ディジタルダイレクトシンセサイザより出力されるディジタル位相信号を入力として、任意波形を出力する位相振幅変換器を用いることで、ディジタルダイレクトシンセサイザ、正弦波変換器、DAコンバータを多段に接続することなく、任意の高周波出力を高精度、高安定に得ることができる。 Furthermore, according to the present invention, a digital direct synthesizer, a sine wave converter, and a DA converter are provided in multiple stages by using a phase / amplitude converter that outputs an arbitrary waveform with a digital phase signal output from a digital direct synthesizer as an input. Arbitrary high frequency output can be obtained with high accuracy and high stability without connection.
以下、本発明の実施形態について図面を参照し説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明の第1の実施形態を示す図であり、図中、従来装置を示す図9と同一の要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。図1の特徴は、ディジタルダイレクトシンセサイザ1より出力されるディジタル位相信号θD と高周波加速空洞5に発生する高周波電圧Vc の位相を制御する位相制御量θC を、ディジタル加算器11を用いて加算することにより高周波電圧Vc の位相を制御する。
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, the same elements as those in FIG. 9 showing the conventional apparatus are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. The feature of FIG. 1 is that the digital phase signal θ D output from the digital
図2は、本発明の第2の実施形態を示す図で、高周波加速空洞5に発生する高周波電圧Vc と、高周波電圧Vc によって加速される荷電粒子の電流をCT6を用いて検出した電流IB との位相差を、検出器31を用いて検出し、検出された位相差信号ΔφをADコンバータ32によってディジタル信号に変換し、コントローラ33によって前記位相差が一定値となるようにθC を制御することで高周波加速空洞5に発生する高周波電圧Vc と、荷電粒子との位相差を一定に制御することができる。
FIG. 2 is a diagram showing a second embodiment of the present invention, in which a high-frequency voltage Vc generated in the high-
図3は、本発明の第3の実施形態を示す図である。高周波加速空洞に発生する高周波電圧Vc と、高周波電圧Vc によって加速される荷電粒子との位相差のパターン信号を、記憶装置34に記憶しておき、この位相パターン信号を位相制御量θC とすることで、高周波加速空洞に発生する高周波電圧Vc と荷電粒子の位相差パターンどおりに制御することが可能となる。図4に位相差のパターンの一例を示す図を表す。
FIG. 3 is a diagram showing a third embodiment of the present invention. A pattern signal of a phase difference between the high-frequency voltage Vc generated in the high-frequency acceleration cavity and the charged particles accelerated by the high-frequency voltage Vc is stored in the
図5は、本発明の第4の実施形態を示す図である。図6に示すように高周波増幅器の出力電力Pout に対して位相ずれを生ずる。このずれを補正するため、高周波増幅器の出力電力Pout を電力検出器51により検出し、ADコンバータ52を用いてディジタル信号に変換し、電力位相変換器53により測定された電力に対する位相ずれの値に変換し、符号反転器54により電力位相変換器53の出力信号の符号を反転させた信号を位相制御量θC とすることで、高周波増幅器の出力電力に対する、位相ずれを零とすることが可能となる。
FIG. 5 is a diagram showing a fourth embodiment of the present invention. It produces a phase shift with respect to the output power P out of the RF amplifier, as shown in FIG. To correct this deviation, the output power P out of the RF amplifier is detected by the
図7は、本発明の第5、第6、第7の実施形態を説明するための図である。第5の実施形態位相振幅変換器12はディジタルダイレクトシンセサイザ1より出力されるディジタル位相信号θD を入力として任意の波形Vabを出力する。
FIG. 7 is a diagram for explaining fifth, sixth, and seventh embodiments of the present invention. Fifth Embodiment The phase /
第6の実施形態請求項6記載の発明の実施形態では位相振幅変換器12として記憶装置を用いている。図8に前記記憶装置の内部およびディジタル位相信号に対する、ディジタル振幅信号Vabの波形を示す。図に示すように記憶装置はディジタル位相信号θD に対して、ディジタル振幅信号を1対1で記憶しており、任意の出力波形Vabを出力することが可能である。
Sixth Embodiment In a sixth embodiment of the present invention, a storage device is used as the phase /
第7の実施形態では位相振幅変換器12としてディジタル演算器を用いている。ディジタル演算器は、入力をディジタル位相信号θD とし、出力がθD の関数f(θD )で表される演算装置を具備することにより任意の出力波形Vabを出力することができる。
In the seventh embodiment, a digital arithmetic unit is used as the phase /
1…ディジタルダイレクトシンセサイザ、2…正弦波変換器、3…DAコンバータ、4…高周波増幅器、5…高周波加速空洞、6…CT、11…ディジタル加算器、12…位相振幅変換器、21…移相器、22…アナログコントローラ、31…位相差検出器、32…ADコンバータ、33…コントローラ、34…記憶装置、51…電力検出器、52…ADコンバータ、53…電力位相変換器、54…符号反転器。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記ディジタルダイレクトシンセサイザの出力部と、前記正弦波変換器の間に前記ディジタルダイレクトシンセサイザより出力されるディジタル位相信号と、前記高周波加速空洞に発生する高周波電圧の位相を制御するための位相制御量を加算するためのディジタル加算器を具備したことを特徴とする高周波制御装置。 A digital direct synthesizer, a sine wave converter that converts a digital phase signal output from the digital direct synthesizer into a sine wave amplitude digital signal, and a sine wave amplitude digital signal converted by the sine wave converter A DA converter that converts the signal into a signal, a high-frequency amplifier that amplifies the high-frequency analog signal that is the output of the DA converter, and a high-frequency acceleration cavity that converts the output from the high-frequency amplifier into a high-frequency voltage and accelerates charged particles. In the high frequency control device,
A phase control amount for controlling the phase of the high-frequency voltage generated in the high-frequency acceleration cavity and the digital phase signal output from the digital direct synthesizer between the output unit of the digital direct synthesizer and the sine wave converter A high frequency control device comprising a digital adder for adding.
前記高周波加速空洞に発生する高周波電圧と、高周波電圧によって加速される荷電粒子との位相差を検出する位相差検出器と、前記位相差検出器の出力信号をディジタル信号に変換するADコンバータと、前記ADコンバータの出力信号を前記高周波加速空洞に発生する高周波電圧と、前記高周波加速空洞によって加速される荷電粒子との位相差を一定にする値に制御するコントローラと、前記コントローラよりの出力信号を前記高周波加速空洞に発生する高周波電圧の位相を制御するための位相制御量としたことを特徴とする高周波制御装置。 A digital direct synthesizer, a sine wave converter that converts a digital phase signal output from the digital direct synthesizer into a sine wave amplitude digital signal, and a sine wave amplitude digital signal converted by the sine wave converter A DA converter that converts the signal into a signal, a high-frequency amplifier that amplifies the high-frequency analog signal that is the output of the DA converter, and a high-frequency acceleration cavity that converts the output from the high-frequency amplifier into a high-frequency voltage and accelerates charged particles. In the high frequency control device,
A phase difference detector that detects a phase difference between a high-frequency voltage generated in the high-frequency acceleration cavity and charged particles accelerated by the high-frequency voltage; an AD converter that converts an output signal of the phase difference detector into a digital signal; A controller that controls the output signal of the AD converter to a value that makes the phase difference between the high-frequency voltage generated in the high-frequency acceleration cavity and the charged particles accelerated by the high-frequency acceleration cavity constant, and the output signal from the controller A high frequency control apparatus characterized in that a phase control amount for controlling a phase of a high frequency voltage generated in the high frequency acceleration cavity is used.
高周波電圧に対する荷電粒子の位相差のパターン信号を記憶した記憶装置とを具備し、前記記憶装置に記憶した位相差のパターン信号を、前記高周波加速空洞に発生する高周波電圧の位相を制御するための位相制御量としたことを特徴とする高周波加速制御装置。 A digital direct synthesizer, a sine wave converter that converts a digital phase signal output from the digital direct synthesizer into a sine wave amplitude digital signal, and a sine wave amplitude digital signal converted by the sine wave converter A DA converter that converts the signal into a signal, a high-frequency amplifier that amplifies the high-frequency analog signal that is the output of the DA converter, and a high-frequency acceleration cavity that converts the output from the high-frequency amplifier into a high-frequency voltage and accelerates charged particles. In the high frequency control device,
A storage device storing a pattern signal of a phase difference of charged particles with respect to a high-frequency voltage, and controlling the phase of the high-frequency voltage generated in the high-frequency accelerating cavity using the phase difference pattern signal stored in the storage device A high-frequency acceleration control device characterized by a phase control amount.
前記高周波増幅器の出力電力を検出する電力検出器と、前記電力検出器の検出信号をディジタル信号に変換するADコンバータと、前記ADコンバータの出力信号を高周波増幅器の出力電力に対する位相変化量に変換する電力位相変換器とを具備し、前記電力位相変換器からの電力位相の出力を反転させ位相変化量を打ち消す値を、前記高周波加速空洞に発生する高周波電圧の位相を制御するための位相制御量としたことを特徴とする高周波制御装置。 A digital direct synthesizer, a sine wave converter that converts a digital phase signal output from the digital direct synthesizer into a sine wave amplitude digital signal, and a sine wave amplitude digital signal converted by the sine wave converter A DA converter that converts the signal into a signal, a high-frequency amplifier that amplifies the high-frequency analog signal that is the output of the DA converter, and a high-frequency acceleration cavity that converts the output from the high-frequency amplifier into a high-frequency voltage and accelerates charged particles. In the high frequency control device,
A power detector that detects output power of the high-frequency amplifier, an AD converter that converts a detection signal of the power detector into a digital signal, and an output signal of the AD converter that converts a phase change amount with respect to output power of the high-frequency amplifier A phase control amount for controlling the phase of the high-frequency voltage generated in the high-frequency accelerating cavity with a value that reverses the amount of phase change by inverting the output of the power phase from the power phase converter. A high frequency control device characterized by that.
前記ディジタルダイレクトシンセサイザより出力されるディジタル位相信号をディジタル振幅信号に変換するものであって、前記ディジタル位相信号を入力として任意の波形を発生する位相振幅変換器を具備したことを特徴とする高周波制御装置。 A digital direct synthesizer, a phase / amplitude converter that converts a digital phase signal output from the digital direct synthesizer into a digital amplitude signal, a DA converter that converts the digital amplitude signal into an analog high-frequency signal, and an output of the DA converter In a high-frequency control device configured by a high-frequency amplifier that amplifies a high-frequency analog signal and an acceleration cavity that converts an output from the high-frequency amplifier into a high-frequency voltage,
A high frequency control comprising a phase amplitude converter for converting a digital phase signal output from the digital direct synthesizer into a digital amplitude signal and generating an arbitrary waveform with the digital phase signal as an input. apparatus.
前記ディジタルダイレクトシンセサイザより出力されるディジタル位相信号をディジタル振幅信号に変換するものであって、前記ディジタル位相信号に対するディジタル振幅信号を1対1で記憶した記憶装置とを具備したことを特徴とする高周波制御装置。 A digital direct synthesizer, a phase / amplitude converter that converts a digital phase signal output from the digital direct synthesizer into a digital amplitude signal, a DA converter that converts a digital amplitude signal into an analog high-frequency signal, and an output of the DA converter In a high-frequency control device composed of a high-frequency amplifier that amplifies a high-frequency analog signal and an acceleration cavity that converts the output from the high-frequency amplifier into a high-frequency voltage,
A high-frequency device for converting a digital phase signal output from the digital direct synthesizer into a digital amplitude signal, and comprising a storage device for storing the digital amplitude signal corresponding to the digital phase signal on a one-to-one basis. Control device.
前記ディジタルダイレクトシンセサイザより出力されるディジタル位相信号をディジタル振幅信号に変換するものりであって、前記ディジタル位相信号を入力とし、ディジタル振幅信号を出力とするディジタル演算装置とを具備したことを特徴とする高周波制御装置。 A digital direct synthesizer, a phase / amplitude converter that converts a digital phase signal output from the digital direct synthesizer into a digital amplitude signal, a DA converter that converts a digital amplitude signal into an analog high-frequency signal, and an output of the DA converter In a high-frequency control device composed of a high-frequency amplifier that amplifies a high-frequency analog signal and an acceleration cavity that converts the output from the high-frequency amplifier into a high-frequency voltage,
A digital phase signal output from the digital direct synthesizer is converted into a digital amplitude signal, and includes a digital arithmetic unit that receives the digital phase signal and outputs a digital amplitude signal. High-frequency control device.
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