JP6670010B1

JP6670010B1 - 新規な超伝導サイクロトロン同調システム

Info

Publication number: JP6670010B1
Application number: JP2018567160A
Authority: JP
Inventors: 宋雲濤; 陳根; 彭振; 趙燕平; 陳永華; 楊慶喜
Original assignee: 合肥中科離子医学技術装備有限公司
Priority date: 2017-12-13
Filing date: 2018-01-18
Publication date: 2020-03-18
Anticipated expiration: 2038-01-18
Also published as: WO2019114088A1; JP2020514941A; CN107864548A; CN107864548B

Abstract

本発明は、新規な超伝導サイクロトロン同調システムを開示する。アナログＩＱ位相弁別モジュールは、ＬＯシグナルとＲＦシグナルとの位相差の正弦Ｉ及び余弦Ｑを変調することに用いられ、アナログＩＱ位相弁別校正モジュールの入力シグナルとする。アナログＩＱ位相弁別校正モジュールは、アナログＩＱ位相弁別モジュールの測定誤差を校正して、アナログＩＱ位相弁別モジュールをリアルタイムに検出し、アナログＩＱ位相弁別モジュールの校正が完成すると、自動的に閉じ、モジュール校正のアナログＩＱ位相弁別結果に対する影響を避ける。本発明システムは、アナログシグナル処理システムとデジタルシグナルシステムを組み合わせた技術によって、システム同調精度及び耐騒音性能を向上させ、及びフィートバックシステムのシグナル処理による遅延時間の増えを低下させ、システム自体付きのアナログＩＱ位相弁別校正モジュールを同調し、アナログＩＱ位相弁別モジュールの自己調整能力を向上させ、及びその適用範囲を広げる。【選択図】図１

Description

本発明は、サイクロトロンの技術分野に属し、具体的には、新規な超伝導サイクロトロ
ン同調システムに関する。

超伝導サイクロトロンは、その特有のコンパクト特性及び低い消費電力等の特性により
、ポジトロン断層法（ｐｏｓｉｔｒｏｎｅｍｉｓｓｉｏｎｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ；Ｐ
ＥＴ）診断、同位元素の発生及び陽子線治療等の医学分野にますます広く適用されるよう
になる。光共振器は、超伝導サイクロトロンの重要な部材の１つであり、主に、イオン加
速の電界を提供する。光共振器の作業状態は、直接ビームの品質に影響を与える。しかし
ながら、光共振器が運行する途中で、電磁熱効果、機械振動、ビーム負荷効果等の要素に
より、光共振器が規定の作業状態で安定に運行できなくなり、動力源の反射電力が過大で
あり、伝送システム及び動力源を壊し、より重要なのは、光共振器の離調によりビームの
品質が低下し、及びビームをなくす。このような問題を解決するために、超伝導サイクロ
トロンの低レベルの制御システムは、一般的に２つの種類に分けられる。その１つとして
は、自己励起するように光共振器を駆動させることで、キャビティの離調問題を良好に解
決することができるが、このようなシステムは、原理及びデバッグが複雑であり、一般的
に、例えば超伝導光共振器のような、高品質の因数の光共振器の制御システムに適用され
る。もう１つとしては、他励起するように光共振器を駆動させ、このようなシステムは、
原理が簡単であり、現在、アクセラレータキャビティの制御システムに広く適用されるが
、光共振器が離調になる場合、幅及び位相に結合現象があるという欠点があるので、振幅
ループ及び位相ループを減結合するために、キャビティが共振状態で安定に作業すること
を保証しなければならない。アクセラレータの低レベルの制御システムにおいて、一般的
に、同調システムのループ回路を採用してキャビティがリアルタイムの安定した作業状態
を保証し、好適なビーム品質を保証する。アナログ同調システムが最初にアクセラレータ
の光共振器の同調システム制御に適用されるが、アナログ部品の非理想な要素の原因で、
システムに直流オフセット、位相不均衡及び振幅不均衡等があるため、アナログ同調シス
テムだけであれば、高い制御要求や精度に満たすことは困難である。ＤＳＰ及びＦＰＧＡ
が制御システムに広く適用されることにつれて、ますます多くの同調制御システムがデジ
タルシグナル処理システムを採用するようになる。デジタルシグナル処理システムがアナ
ログシステムの問題を好適に解決できるが、デジタルシステムは、その遅延性等の特性に
より、制御精度が高く及び低遅延を要求する同調制御システムに対しては、要求を満たす
ことができないので、デジタルシステムの遅延性を低下させると共にアナログシステムの
騒音により干渉されやすいこと等の欠点を克服するアナログ−デジタル結合のの同調シス
テムがある。従来のアナログ−デジタル結合のの同調システムは、ある程度でアナログ同
調システムの直流オフセット及び位相不均衡、及び振幅不均衡等の問題を大きく改善でき
るが、超伝導サイクロトロンの低遅延及び騒音抵抗、高精度、広い動態範囲等の厳しい要
求に対しては、従来の校正形態であれば、要求を満たすことはできない。

本発明の目的は、アナログシグナルとデジタルシグナルとのメリットを有機的に合わせ
た新規な超伝導サイクロトロン同調システムを提供することにある。その新規なＩＱ同調
モジュールは、超伝導サイクロトロンのシグナル変調モジュールにも、また耐騒音且つ低
遅延の超伝導光共振器の同調システムにも、更に、モバイルブロードバンドのベースステ
ーションにも好適に使用される。

本発明の目的は、下記技術案によって達成されることができる。

新規な超伝導サイクロトロン同調システムは、サーボモータ、キャビティ火打ち検出装
置、アナログＩＱ位相弁別校正モジュール、アナログＩＱ位相弁別モジュール、分配器、
双方向性結合器を備える。

前記アナログＩＱ位相弁別モジュールは、ＬＯシグナルとＲＦシグナルとの位相差の正
弦Ｉ及び余弦Ｑを変調することに用いられ、アナログＩＱ位相弁別校正モジュールにＩシ
グナル及びＱシグナルのフィートバックシグナルを提供し、アナログＩＱ位相弁別校正モ
ジュールの入力シグナルとする。

前記アナログＩＱ位相弁別モジュールは、１入力２出力分配器、ｈｙｂｒｉｄ分配器、
第１可変移相器、第２可変移相器、第１二重平衡変調器、第２二重平衡変調器、第１ロー
パスフィルタ、第２ローパスフィルタ、第１ゼロ直流オフセット可変利得増幅器、第２ゼ
ロ直流オフセット可変利得増幅器を含む。

前記アナログＩＱ位相弁別校正モジュールは、アナログＩＱ位相弁別モジュールの測定
誤差を校正することに用いられる。

前記アナログＩＱ位相弁別校正モジュールは、アナログＩＱ位相弁別モジュールをリア
ルタイムに検出し、アナログＩＱ位相弁別モジュールの校正が完成すると、自動的に閉じ
、校正モジュールのアナログＩＱ位相弁別結果に対する影響を避ける。

前記アナログＩＱ位相弁別校正モジュールは、デジタルシグナルプロセッサ、第１可変
移相器、第２可変移相器、第１直流オフセット除去可変利得拡大回路、第２直流オフセッ
ト除去可変利得拡大回路を含む。

更に、前記双方向性結合器は、結合高周波源入射シグナルを発信し、シグナル調節回路
によって結合シグナルの電気レベルを０ｄｂｍに調整して、結合シグナル入力アナログＩ
Ｑ位相弁別モジュールをＬＯ入力シグナルとすることに用いられる。

前記分配器は、キャビティサンプリングシグナルをアナログＩＱ位相弁別モジュールに
輸送してＲＦシグナルとし、更に、キャビティサンプリングシグナルをキャビティ火打ち
検出装置に輸送して入力することに用いられる。

前記サーボモータは、同調位置を検出し、及び同調レバーの運動速度や方向を制御する
ことに用いられる。

更に、前記キャビティ火打ち検出装置は、検波器及びデジタルシグナルプロセッサを含
む。

前記デジタルシグナルプロセッサは、アナログＩＱ位相弁別モジュールの出力したＩシ
グナル及びＱシグナルをモータの制御シグナルに変換することで、モータを制御して同調
機能を完成する。

前記検波器は、包絡線検波によって検出結果を微分し、キャビティの単位時間で釈放し
たエネルギーが正常運行の時に単位時間で釈放したエネルギーよりも大きい場合、キャビ
ティが火打ち状態になると判断し、前記シグナル処理器がＲＦスイッチをオフにする指令
を発信する。

更に、前記測定誤差は、直流オフセット、振幅不均衡及び位相不均衡を含む。

更に、前記１入力２出力分配器がそれぞれ周波数混合器のＲＦ端口及び移相器に接続さ
れ、前記移相器が周波数混合器Ｍ２１９のＲＦ端口に接続され、前記１入力２出力分配器
がＲＦシグナルをそれぞれ周波数混合器及び周波数混合器Ｍ２１９に伝送し、分路の仕事
率が３ｄｂ減衰する。

前記ｈｙｂｒｉｄ分配器がそれぞれ移相器及び周波数混合器のＬＯ端口に接続され、前
記移相器が周波数混合器のＬＯ端口に接続され、ＬＯシグナルが２つに分けられ、且つ２
つシグナルの位相差が９０°であり、分路の仕事率が３ｄｂ減衰する。

前記第１可変移相器及び第２可変移相器は、Ｍ１周波数混合器のＲＦシグナル及びＬＯ
シグナルの０°での位相差及びＭ２周波数混合器のＲＦシグナル及びＬＯシグナルの９０
°での位相差を含む位相差を動態的調整することに用いられる。

前記第１二重平衡変調器及び第２二重平衡変調器は、ＬＯシグナルからＲＦシグナルの
位相情報を抽出することに用いられる。

前記第１ローパスフィルタ及び第２ローパスフィルタは、周波数混合器において上方変
換シグナル及び下方変換シグナルを出力して、下方変換シグナルを保留し、上方変換シグ
ナルを濾過して除去することに用いられ、それらのバンドパスの範囲が０〜１．９ＭＨｚ
である。

前記第１ゼロ直流オフセット可変利得増幅器及び第２ゼロ直流オフセット可変利得増幅
器は、高周波回路シグナルを発信することに用いられ、更に、増幅器の直流オフセット現
象を除去することに用いられる。

更に、前記アナログＩＱ位相弁別校正モジュールがアナログ高周波シグナルを発生した
後でアナログＩＱ位相弁別モジュールに入力し、ＲＦシグナルとＬＯシグナルとの位相差
を連続的に変え、アナログデジタル変換器によってＩシグナル及びＱシグナルをサンプリ
ングし、Ｌ-Ｍ三角関数によって前記通路シグナルの三角関数曲線を当てはめ、通路内幅
、直流オフセット及びＩシグナルとＱシグナルとの位相差を得、前記アナログＩＱ位相弁
別校正モジュールは、更に、ＰＩフィートバック制御によってアナログＩＱ位相弁別モジ
ュールを調整して、アナログＩＱ位相弁別モジュールを校正することに用いられる。

更に、前記第１可変移相器、第２可変移相器は、アナログＩＱ位相弁別校正モジュール
によって分配器による位相不均衡を校正することに用いられ、デジタルシグナルプロセッ
サが設定された位相とＩ、Ｑシグナルの位相とを比較してＩシグナル及びＱシグナルの位
相遅延を得、遅延シグナルを第１可変移相器、第２可変移相器に伝送する。

前記第１可変移相器、第２可変移相器は、抵抗を調整することで、遅延が０になるまで
、Ｉシグナル及びＱシグナルの位相遅延を低下させる。

前記第１直流オフセット除去可変利得拡大回路、第２直流オフセット除去可変利得拡大
回路は、回路の拡大による直流オフセット及び利得不均衡を校正することに用いられる。
前記デジタルシグナルプロセッサは、設定された振幅値とＩ、Ｑシグナルの振幅値とを比
較してＩシグナルとＱシグナルとの振幅値誤差を得る。第１直流オフセット除去可変利得
拡大回路、第２直流オフセット除去可変利得拡大回路は、直流オフセット除去可変利得拡
大回路を調整することで、Ｉシグナル及びＱシグナルの直流オフセット及び利得不均衡を
低下させる。

更に、前記第１可変移相器、第２可変移相器は、進み可変移相器であり、移相範囲が０
〜１８０°であり、ブロックコンデンサ、第１抵抗、第２抵抗、第１可変抵抗及び第１演
算増幅器を含む。

更に、直流オフセット除去回路は、第１対称既定抵抗Ｒ３、第２対称既定抵抗Ｒ４、第
２可変抵抗Ｒ５、電圧ホロア、既定抵抗Ｒ６を含み、Ｒ５の抵抗値を調整することで増幅
器による直流オフセットを除去する。

更に、可変利得拡大回路は、プリングコンデンサ、第２演算増幅器、第３抵抗、第３可
変抵抗及び第４抵抗及びプリングコンデンサを含み、可変抵抗Ｒ８を調整することで拡大
回路利得を変えて、回路の拡大による利得不均衡を除去する。

本発明の有益な効果は、下記の通りである。

本発明システムは、アナログシグナル処理システムとデジタルシグナルシステムを組み合
わせた技術によって、システム同調精度及び耐騒音性能を向上させ、及びフィートバック
システムのシグナル処理による遅延時間の増えを低下させ、システム自体付きのアナログ
ＩＱ位相弁別校正モジュールを同調し、アナログＩＱ位相弁別モジュールの自己調整能力
を向上させ、及びその適用範囲を広げると共に、本発明は、キャビティの火打ちの検出、
レバー同調範囲の同調、モータの運行状況等の異常な事情に対してもリアルタイムな検出
能力を持ち、システムが安全に運行できるように保護し、事故の発生を避ける。主に、包
絡線検波器の応答時間が他の検波形態より明らかに短く、且つ達成方法が簡単で容易に行
われるために、本発明は、キャビティの火打ちを検出する場合、包絡線検波器を採用する
。

以下、添付図面及び具体的な実施例に合わせて本発明をより詳しく記述する。

本発明の超伝導サイクロトロン同調システムの機能ブロック図である。本発明の新規なアナログＩＱ位相弁別モジュールの機能ブロック図である。本発明の新規なアナログＩＱ位相弁別進み移相器の機能ブロック図である。本発明の新規なアナログＩＱ位相弁別直流補償拡大回路の機能ブロック図である。本発明の新規なアナログＩＱ位相弁別モジュールと校正モジュールのシグナル流れ図である。本発明の新規なアナログＩＱ位相弁別モジュールの校正流れ図である。本発明の超伝導サイクロトロン新規な同調システムのリアルタイム検出の流れ図である。本発明の超伝導サイクロトロン新規な同調システム駆動装置の３次元図である。

図１に示すように、サーボモータ１、キャビティ火打ち検出装置、アナログＩＱ位相弁
別校正モジュール３、アナログＩＱ位相弁別モジュール４、分配器５、双方向性結合器８
を備える新規な超伝導サイクロトロン同調システムである。

前記双方向性結合器８は、結合高周波源入射シグナルを発信し、シグナル調節回路によ
って結合シグナルの電気レベルを０ｄｂｍに調整して、結合シグナルをアナログＩＱ位相
弁別モジュール４に入力してＬＯ入力シグナルとすることに用いられる。

前記分配器５は、キャビティサンプリングシグナルをアナログＩＱ位相弁別モジュール
４に輸送してＲＦシグナルとし、更に、キャビティサンプリングシグナルをキャビティ火
打ち検出装置に輸送して入力することに用いられ、ことに用いられる。

前記アナログＩＱ位相弁別モジュール４は、ＬＯシグナルとＲＦシグナルとの位相差の
正弦Ｉ及び余弦Ｑを変調することに用いられる。

前記アナログＩＱ位相弁別校正モジュール３は、アナログＩＱ位相弁別モジュール４の
、直流オフセット、振幅不均衡及び位相不均衡を含む測定誤差を校正することに用いられ
る。

前記サーボモータ１は、同調位置を検出し、及び同調レバーの運動速度や方向を制御す
ることに用いられる。

前記キャビティ火打ち検出装置は、検波器６及びデジタルシグナルプロセッサ２を含む
。

前記デジタルシグナルプロセッサ２は、アナログＩＱ位相弁別モジュール４の出力した
Ｉシグナル及びＱシグナルをモータの制御シグナルに変換することで、モータ１を制御し
て同調機能を完成する。

前記検波器６は、包絡線検波によって検出結果を微分し、キャビティの単位時間で釈放
したエネルギーが正常運行の時に単位時間で釈放したエネルギー（つまりキャビティの圧
力とキャビティの時間常数との比）よりも大きい場合、キャビティが火打ち状態になると
判断し、前記シグナル処理器２がＲＦスイッチ７をオフにするという指令を発信して、シ
ステム全体の安全を保護する。

本実施例において、双方向性結合器８はコンデンサによってキャビティシグナルを結合
してアナログＩＱ位相弁別モジュールのＲＦシグナルとし、定向結合器によって０ｄｂｍ
のキャビティ入射シグナルを結合してアナログＩＱ位相弁別モジュールのＬＯシグナルと
し、ＲＦシグナル及びＬＯシグナルをアナログＩＱ位相弁別モジュール４によって変調す
ることで同期シグナルＩ及び正交シグナルＱを得、その後、ＩＱシグナルをＡＤＣサンプ
リングによってデジタルシグナルに変え、デジタルシグナルプロセッサ２（ＤＳＰ）にお
いてデジタルシグナル処理アルゴリズムによってキャビティの離調角度及び離調タイプを
取得し、最後で離調角度及びタイプをサーボモータの駆動用のパルスシグナル及び方向シ
グナルに変換する。

図７に示すように、本発明の１つの具体的な実施例は、下記の通りである。

Ｓ１、ローパワー検証をする。

Ｓ２、システムにおける、モータ運転シグナル、ＲＦスイッチ作業シグナル、アナログ
ＩＱ位相弁別モジュール３校正シグナルを含む制御シグナルが正常であるかをあまねくア
クセスする。

Ｓ３、ハードウェアプログラムによってシステムを安全に運行するように制御する。

好ましくは、前記システムは、包絡線検波器によってキャビティサンプリングシグナル
を検波し、キャビティ内のエネルギーの釈放速度がキャビティの火打ち判断基準より大き
い場合、直ちに高周波電源をオフして、事故の発生を避ける。

図２に示すように、前記アナログＩＱ位相弁別モジュールは、１入力２出力分配器１４
、ｈｙｂｒｉｄ分配器１５、第１可変移相器１６、第２可変移相器１７、第１二重平衡変
調器１８、第２二重平衡変調器１９、第１ローパスフィルタ２０、第２ローパスフィルタ
２１、第１ゼロ直流オフセット可変利得増幅器２２、第２ゼロ直流オフセット可変利得増
幅器２３を含む

前記１入力２出力分配器１４がそれぞれ周波数混合器１８のＲＦ端口及び移相器１６に
接続され、前記移相器１６が周波数混合器Ｍ２１９のＲＦ端口に接続され、１入力２出力
分配器１４がＲＦシグナルをそれぞれ周波数混合器１８及び周波数混合器Ｍ２１９に伝送
し、分路の仕事率が３ｄｂ減衰し。前記移相器１６の初期状態が０°として黙認され、分
配器Ｄ１１４を経過した後でＲＦシグナルがＲＦ１及びＲＦ２に分けられ、その関係式が
下記のように表される。

（１）ＲＦ＝Ａｓｉｎ（ωｔ）

（２）

（３）

ＡはＲＦシグナルの振幅値であり、ａは分配器１４と周波数混合器１８との接続線路の
位相であり、ｂは分配器１４と周波数混合器Ｍ２１９との接続線路の位相である。

前記ｈｙｂｒｉｄ分配器１５がそれぞれ移相器１７及び周波数混合器１９のＬＯ端口に
接続され、前記移相器１７が周波数混合器１８のＬＯ端口に接続され、ＬＯシグナルが２
つに分けられ、且つ２つシグナルの位相差が９０°であり、分路の仕事率が３ｄｂ減衰し
、分配器１５を経過した後でＬＯシグナルがＬＯ_１及びＬＯ_２に分けられ、その関係式が
下記のように表される。

（４）ＬＯ＝ｓｉｎ（ωｔ+ｃ）

（５）

（６）

ｃはＬＯシグナル位相であり、ｄはＬＯシグナル位相であり、ｅはＬＯシグナル位相で
ある。

前記第１可変移相器１６及び第２可変移相器１７は、Ｍ１周波数混合器１８のＲＦシグ
ナル及びＬＯシグナルの０°での位相差及びＭ２周波数混合器１９のＲＦシグナル及びＬ
Ｏシグナルの９０°での位相差を含む位相差を動態的調整することに用いられる。

前記第１二重平衡変調器１８及び第２二重平衡変調器１９は、ＬＯシグナルからＲＦシ
グナルの位相情報を抽出することに用いられる。

第１ローパスフィルタ２０及び第２ローパスフィルタ２１は、周波数混合器において上
方変換シグナル及び下方変換シグナルを出力して、下方変換シグナルを保留し、上方変換
シグナルを濾過して除去することに用いられる。第１ローパスフィルタ２０及び第２ロー
パスフィルタ２１のバンドパスの範囲が０〜１．９ＭＨｚであるので、上方変換シグナル
を濾過して除去して下方変換直流シグナルを保留することができる。

前記第１ゼロ直流オフセット可変利得増幅器２２及び第２ゼロ直流オフセット可変利得
増幅器２３は、高周波回路シグナルを発信することに用いられ、ＡＤＣサンプリングに寄
与し、更に、増幅器の直流オフセット現象を除去し、アナログＩＱ位相弁別精度を向上さ
せることに用いられる。

本実施例において、１入力２出力分配器１４及びＨｙｂｒｉｄ分配器１５の位相が同じ
である出力端に、分配器位相不均衡によるシグナルの変調誤差を微調整するための第１可
変移相器１６及び第２可変移相器１７が取り付けられる。

本実施例において、リアルタイムに調節可能な直流オフセットネットワーク及び増幅器
利得によって、増幅器の直流オフセットによる分配器及び周波数混合器等による振幅不均
衡を補償する。

アナログＩＱ位相弁別校正モジュール３は、アナログＩＱ位相弁別モジュール４をリア
ルタイムに検出し、アナログＩＱ位相弁別モジュール４の校正が完成すると、自動的に閉
じ、校正モジュールのアナログＩＱ位相弁別結果に対する影響を避ける。アナログＩＱ位
相弁別モジュール４は、主に、アナログＩＱ位相弁別校正モジュール３にＩシグナル及び
Ｑシグナルのフィートバックシグナルを提供し、アナログＩＱ位相弁別校正モジュール３
の入力シグナルとする。

前記アナログＩＱ位相弁別校正モジュール３がアナログ高周波シグナルを発生した後で
アナログＩＱ位相弁別モジュール４に入力し、ＲＦシグナルとＬＯシグナルとの位相差を
連続的に変え、アナログデジタル変換器によってＩシグナル及びＱシグナルをサンプリン
グした後で、Ｌ-Ｍ三角関数によって前記通路シグナルの三角関数曲線を当てはめ、通路
内幅、直流オフセット及びＩシグナルとＱシグナルとの位相差を得る。アナログＩＱ位相
弁別校正モジュール３は、更に、ＰＩフィートバック制御によってアナログＩＱ位相弁別
モジュール４を調整して、アナログＩＱ位相弁別モジュール４を校正することに用いられ
る。アナログＩＱ位相弁別校正モジュール３は、デジタルシグナルプロセッサ２、第１可
変移相器、第２可変移相器、第１直流オフセット除去可変利得拡大回路、第２直流オフセ
ット除去可変利得拡大回路を含む。

好ましくは、アナログＩＱ位相弁別校正モジュール３の機能は、主に、アナログＲＦシ
グナル及びＬＯシグナルの発生、アナログＩＱシグナルの受信、アナログ-デジタル変換
（Ａｎａｌｏｇ-ｔｏ-ＤｉｇｉｔａｌＣｏｎｖｅｒｔｅｒ；ＡＤＣ）及びデジタル-ア
ナログ変換（Ｄｉｇｉｔａｌ-ｔｏ-ａｎａｌｏｇｃｏｎｖｅｒｔｅｒ；ＤＡＣ）及びデ
ジタルシグナル処理、及びフィートバックシグナルの出力を含む。

前記デジタルシグナルプロセッサ２は、アナログＩＱ位相弁別校正モジュール３のデジ
タルシグナル処理に用いられ、Ｌ-Ｍ三角関数によってＩシグナル及びＱシグナル振幅値
、位相差及び直流オフセット計算を達成させる。前記Ｌ-Ｍ三角関数は、主に、サンプリ
ング点の変化趨勢を観察し、当てはめ関数を設定し、最小二乗法によって、目的関数を作
る。

Ｆ（ｘ）＝（ｆ（ａ_ｉ，ｘ，ｙ）-ｆ（ａ_ｉ-１，ｘ，ｙ））^２

ｆ（ａ_ｉ，ｘ，ｙ）は当てはめ関数がサンプリング点（ｘ、ｙ）でｉ回の繰り返した後
の関数値を表す。絶え間ない繰り返した計算によって、誤差の最小値を捜し出す。前記ア
ルゴリズムは、適応性が強く、達成しやすく、且つ非線形性の当てはめの誤差が小さい。

前記第１可変移相器、第２可変移相器は、アナログＩＱ位相弁別校正モジュール３によ
って分配器による位相不均衡を校正することに用いられる。デジタルシグナルプロセッサ
２が設定された位相とＩ、Ｑシグナルの位相とを比較してＩシグナル及びＱシグナルの位
相遅延を得て、遅延シグナルを第１可変移相器、第２可変移相器に伝送する。

好ましくは、第１可変移相器、第２可変移相器は、抵抗を調整することで、遅延が０に
なるまで、Ｉシグナル及びＱシグナルの位相遅延を低下させる。

本実施例において、第１可変移相器、第２可変移相器は、図３に示すように、進み可変
移相器であり、移相範囲が０〜１８０°であり、ブロックコンデンサ２９、第１抵抗２７
、第２抵抗２８、第１可変抵抗２５及び第１演算増幅器２６を含む。その関係式は下記の
ように示される。

前記第１直流オフセット除去可変利得拡大回路、第２直流オフセット除去可変利得拡大
回路は、回路の拡大による直流オフセット及び利得不均衡を校正することに用いられる。
デジタルシグナルプロセッサ２は、設定された振幅値とＩ、Ｑシグナルの振幅値とを比較
してＩシグナルとＱシグナルとの振幅値誤差を得る。第１直流オフセット除去可変利得拡
大回路、第２直流オフセット除去可変利得拡大回路は、直流オフセット除去可変利得拡大
回路を調整することで、Ｉシグナル及びＱシグナルの直流オフセット及び利得不均衡を低
下させる。

本実施例において、図４に示すように、直流オフセット除去回路は、第１対称既定抵抗
Ｒ３、第２対称既定抵抗Ｒ４、第２可変抵抗Ｒ５、電圧ホロア３３、既定抵抗Ｒ６を含み
、Ｒ５の抵抗値を調整することで増幅器による直流オフセットを除去する。

可変利得拡大回路は、プリングコンデンサ３８、第２演算増幅器３７、第３抵抗３５、
第３可変抵抗３６及び第４抵抗３９及びプリングコンデンサ４０を含み、可変抵抗Ｒ８を
調整することで拡大回路利得を変えて、回路の拡大による利得不均衡を除去する。

図５に示すように、前記システムは、ＴＴＬ電気レベル通信及び高周波ケーブルを採用
し、新規なアナログＩＱ位相弁別モジュール３がシグナルを出力してアナログデジタル変
換器によってデジタルシグナルに変換して、通信線路によってアナログＩＱ位相弁別校正
モジュール４に伝送し、アナログＩＱ位相弁別校正モジュール４がデジタル-アナログ変
換器によってフィートバックシグナルを新規なアナログＩＱ位相弁別モジュール３に返却
して、システムの閉ループ操作を達成し、アナログＩＱ位相弁別器の校正を完成する。

好ましくは、アナログＩＱ位相弁別校正モジュール３の校正論理は、位相不均衡の校正
、直流オフセットの校正及び振幅不均衡の校正を含む。

好ましくは、第１可変移相器、第２可変移相器は、分配器５による位相不均衡を校正す
ることに用いられる。

好ましくは、第１直流オフセット除去可変利得拡大回路、第２直流オフセット除去可変
利得拡大回路は、直流オフセット及び振幅不均衡を校正することに用いられる。

本実施例において、アナログＩＱ位相弁別校正モジュール４の校正流れは、下記工程を
備える。

Ｓ１、校正シグナルをアナログＩＱ位相弁別校正モジュール４に発信し、アナログＩＱ
位相弁別校正モジュール４がユーザの設既定に基づいてディジタル直接合成発振器（Ｄｉ
ｒｅｃｔＤｉｇｉｔａｌＳｙｎｔｈｅｓｉｚｅｒ）によってＬＯシグナル及びＲＦシ
グナルを生じる。

Ｓ２、ＩＱ位相弁別器の位相が正交であるかを判断し、ＩＱ位相弁別器の位相が正交で
はないと、第１可変移相器及び第２可変移相器を調節して、ＩＱ通路の位相と位相設既定
をゼロにする。

Ｓ３、デジタルシグナルプロセッサ２がアナログＩＱ位相弁別器の直流オフセット及び
幅を計算し、ＰＩ制御器が後置増幅器の直流オフセット及び利得を制御し、直流オフセッ
ト及び振幅不均衡を除去する。

好ましくは、新規なアナログＩＱ位相弁別器の位相弁別精度を更に向上させるために、
一般的に、新規なアナログＩＱ位相弁別器を２〜３回調整することが要求される。

超伝導サイクロトロン新規な同調システム駆動装置は、底部トレー１０１、中間トレー
１０４及び頂上トレー１０９を含み、底部トレー１０１と中間トレー１０４との間、中間
トレー１０４と頂上トレー１０９との間の何れにも光軸１０２によって接続される。光軸
１０２は、リニア軸受１０３によって中間トレー１０４の表面に貫通して取り付けられ、
周囲に位置限定板１１７が固定される。

中間トレー１０４の表面にボールネジホルダー１０５が固定される。中間トレー１０４
の表面にリミットスイッチ固定板１１８及びリミットスイッチ１１９が固定される。

頂上トレー１０９の表面に、ボールネジ１０６及び同期ホイール１１５が取り付けられ
、ポテンショメータ１０７が固定される。ボールネジ１０６とボールネジホルダー１０５
、ボールネジ１０６の周囲に、同期ベルト１０８が固定される。

好ましくは、ボールネジ１０６が主ねじナット固定軸１１１及び係止ナット１１２によ
って頂上トレー１０９の表面に貫通して固定される。

好ましくは、前記ポテンショメータ１０７がポテンショメータ固定板１１０によって頂
上トレー１０９の表面に固定される。

頂上トレー１０９の別の表面に遊星歯車減速機１１４が取り付けられる。遊星歯車減速
機１１４の別の表面にサーボモータ１１３が取り付けられる。

アナログＩＱ位相弁別器３が離調角度及び方向に基づいてサーボモータ１１３を駆動さ
せる。サーボモータ１１３が同期ベルト１０８によって中間トレー１０４を連動させる。
定向杆が主に中間トレー１０４のシフトの方向性を保証する。

上記内容は、単に本発明について列挙し及び説明するものであり、当業者による述べら
れた具体的な実施例に対する様々な修正、補充又は類似な形態の代わりであれば、発明の
構造を逸脱せず又は本特許請求の範囲により定義された範囲を越えない限り、何れも本発
明の保護範囲に属する。

Claims

サーボモータ（１）、検出装置、アナログＩＱ位相弁別校正モジュール（３）、アナロ
グＩＱ位相弁別モジュール（４）、分配器（５）、双方向性結合器（８）を備える新規な
超伝導サイクロトロン同調システムであって、
前記アナログＩＱ位相弁別モジュール（４）は、ＬＯシグナルとＲＦシグナルとの位相
差の正弦Ｉ及び余弦Ｑを変調することに用いられ、アナログＩＱ位相弁別校正モジュール
（３）にＩシグナル及びＱシグナルのフィートバックシグナルを提供し、アナログＩＱ位
相弁別校正モジュール（３）の入力シグナルとし、
前記アナログＩＱ位相弁別モジュールは、１入力２出力分配器（１４）、ｈｙｂｒｉｄ
分配器（１５）、第１可変移相器（１６）、第２可変移相器（１７）、第１二重平衡変調
器（１８）、第２二重平衡変調器（１９）、第１ローパスフィルタ（２０）、第２ローパ
スフィルタ（２１）、第１ゼロ直流オフセット可変利得増幅器（２２）、第２ゼロ直流オ
フセット可変利得増幅器（２３）を含み、
前記アナログＩＱ位相弁別校正モジュール（３）は、アナログＩＱ位相弁別モジュール
（４）を校正することに用いられ、
前記アナログＩＱ位相弁別校正モジュール（３）は、アナログＩＱ位相弁別モジュール
（４）をリアルタイムに検出し、アナログＩＱ位相弁別モジュール（４）の校正が完成す
ると、自動的に閉じ、校正モジュールのアナログＩＱ位相弁別結果に対する影響を避け、
前記アナログＩＱ位相弁別校正モジュール（３）は、デジタルシグナルプロセッサ（２
）、第１可変移相器、第２可変移相器、第１直流オフセット除去可変利得拡大回路、第２
直流オフセット除去可変利得拡大回路を含み、
前記双方向性結合器（８）は、結合高周波源入射シグナルを発信し、シグナル調節回路
によって結合シグナルの電気レベルを０ｄｂｍに調整して、結合シグナルをアナログＩＱ
位相弁別モジュール（４）に入力してＬＯ入力シグナルとすることに用いられ、
前記分配器（５）は、キャビティサンプリングシグナルをアナログＩＱ位相弁別モジュ
ール（４）に輸送してＲＦシグナルとし、更に、キャビティサンプリングシグナルを前記
検出装置に輸送して入力することに用いられ、
前記サーボモータ（１）は、同調位置を検出し、及び同調レバーの運動速度や方向を制
御することに用いられ、
前記検出装置は、検波器（６）及びデジタルシグナルプロセッサ（２）を含み、
前記デジタルシグナルプロセッサ（２）は、アナログＩＱ位相弁別モジュール（４）の
出力したＩシグナル及びＱシグナをモータの制御シグナルに変換することで、サーボモー
タ（１）を制御して同調機能を完成し、
前記検波器（６）は、包絡線検波によって検出結果を微分し、キャビティの単位時間で
釈放したエネルギーが正常運行の時に単位時間で釈放したエネルギーよりも大きい場合、
前記デジタルシグナルプロセッサ（２）がＲＦスイッチ（７）をオフにする指令を発信し
、
前記１入力２出力分配器（１４）がそれぞれ第１二重平衡変調器（１８）のＲＦ端口及
び第１可変移相器（１６）に接続され、前記第１可変移相器（１６）が第２二重平衡変調
器（１９）のＲＦ端口に接続され、前記１入力２出力分配器（１４）がＲＦシグナルをそ
れぞれ第１二重平衡変調器（１８）及び第２二重平衡変調器（１９）に伝送し、分路の仕
事率が３ｄｂ減衰し、
前記ｈｙｂｒｉｄ分配器（１５）がそれぞれ第２可変移相器（１７）及び第２二重平衡
変調器（１９）のＬＯ端口に接続され、前記第２可変移相器（１７）が第１二重平衡変調
器（１８）のＬＯ端口に接続され、ＬＯシグナルが２つに分けられ、且つ２つシグナルの
位相差が９０°であり、分路の仕事率が３ｄｂ減衰し、
前記第１可変移相器（１６）及び第２可変移相器（１７）は、第１二重平衡変調器（１
８）のＲＦシグナル及びＬＯシグナルの０°での位相差及び第２二重平衡変調器（１９）
のＲＦシグナル及びＬＯシグナルの９０°での位相差を含む位相差を動態的調整すること
に用いられ、
前記第１二重平衡変調器（１８）及び第２二重平衡変調器（１９）は、ＬＯシグナルか
らＲＦシグナルの位相情報を抽出することに用いられ、
前記第１ローパスフィルタ（２０）及び第２ローパスフィルタ（２１）は、周波数混合
器において上方変換シグナル及び下方変換シグナルを出力して、下方変換シグナルを保留
し、上方変換シグナルを濾過して除去することに用いられ、それらのバンドパスの範囲が
０〜１．９ＭＨｚであり、
前記第１ゼロ直流オフセット可変利得増幅器（２２）及び第２ゼロ直流オフセット可変
利得増幅器（２３）は、高周波回路シグナルを発信することに用いられ、更に、増幅器の
直流オフセット現象を除去することに用いられることを特徴とする新規な超伝導サイクロ
トロン同調システム。
前記アナログＩＱ位相弁別校正モジュール（３）は、アナログＩＱ位相弁別モジュール
（４）の直流オフセット、振幅不均衡及び位相不均衡を校正することを含むことを特徴と
する請求項１に記載の新規な超伝導サイクロトロン同調システム。
前記第１可変移相器、第２可変移相器は、アナログＩＱ位相弁別校正モジュール（３）
によって分配器による位相不均衡を校正することに用いられ、デジタルシグナルプロセッ
サ（２）が設定された位相とＩ、Ｑシグナルの位相とを比較してＩシグナル及びＱシグナ
ルの位相遅延を得、遅延シグナルを第１可変移相器、第２可変移相器に伝送し、
前記第１可変移相器、第２可変移相器は、抵抗を調整することで、遅延が０になるまで
、Ｉシグナル及びＱシグナルの位相遅延を低下させ、
前記第１直流オフセット除去可変利得拡大回路、第２直流オフセット除去可変利得拡大
回路は、回路の拡大による直流オフセット及び利得不均衡を校正することに用いられ、前
記デジタルシグナルプロセッサ（２）は、設定された振幅値とＩ、Ｑシグナルの振幅値と
を比較してＩシグナルとＱシグナルとの振幅値誤差を得、第１直流オフセット除去可変利
得拡大回路、第２直流オフセット除去可変利得拡大回路は、直流オフセット除去可変利得
拡大回路を調整することで、Ｉシグナル及びＱシグナルの直流オフセット及び利得不均衡
を低下させることを特徴とする請求項１に記載の新規な超伝導サイクロトロン同調システ
ム。
前記第１可変移相器、第２可変移相器は、進み可変移相器であり、移相範囲が０〜１８
０°であり、ブロックコンデンサ（２９）、第１抵抗（２７）、第２抵抗（２８）、第１
可変抵抗（２５）及び第１演算増幅器（２６）を含むことを特徴とする請求項３に記載の
新規な超伝導サイクロトロン同調システム。
直流オフセット除去回路は、第１対称既定抵抗Ｒ３、第２対称既定抵抗Ｒ４、第２可変
抵抗Ｒ５、電圧ホロア（３３）、既定抵抗Ｒ６を含み、Ｒ５の抵抗値を調整することで増
幅器による直流オフセットを除去することを特徴とする請求項３に記載の新規な超伝導サ
イクロトロン同調システム。
可変利得拡大回路は、プリングコンデンサ（３８）、第２演算増幅器（３７）、第３抵
抗（３５）、第３可変抵抗（３６）及び第４抵抗（３９）及びプリングコンデンサ（４０
）を含み、可変抵抗Ｒ８を調整することで拡大回路利得を変えて、回路の拡大による利得
不均衡を除去することを特徴とする請求項３に記載の新規な超伝導サイクロトロン同調シ
ステム。