Development of LLRF control system for J-PARC RCS

J-PARCのためのLLRF制御システムの開発

田村 文彦   ; Schnase, A.; 山本 昌亘   ; 野村 昌弘  ; 吉井 正人*; 大森 千広*; 高木 昭*; 原 圭吾*; 穴見 昌三*; 絵面 栄二*

Tamura, Fumihiko; Schnase, A.; Yamamoto, Masanobu; Nomura, Masahiro; Yoshii, Masahito*; Omori, Chihiro*; Takagi, Akira*; Hara, Keigo*; Anami, Shozo*; Ezura, Eiji*

J-PARCの速い繰り返しのシンクロトロン(RCS)は大強度陽子ビーム電流を扱うために、非常に安定で正確なローレベルRF制御(LLRF)システムを必要とする。MA装荷の低いQ値の空胴が用いられ、2つのハーモニックの重畳のRF信号で空胴がドライブされる。ハーモニックは、加速及びバンチの整形に用いられる。DDSを基本としたフルデジタルのシステムが用いられ、DDSによって生成される各ハーモニック信号の同期は容易である。LLRFシステムのデザイン及び構成について述べる。ビームの安定化のためのフィードバック、ビームローディング補償などから構成される。製作中のモジュール群についても述べる。

The J-PARC Rapid cycling synchrotron(RCS) requires a verystable and precise low level RF(LLRF) control system to handle theultra-high proton beam currents. The MA-loaded low-Q cavities for theRCS are driven by the superposition of the dual-harmonic RF signal forboth the acceleration and the longitudinal bunch shaping. We employ afull-digital system based on direct digital synthesis(DDS). Themulti-harmonic RF signals generated by the DDS are easily synchronizedwithout PLLs. We describe the design and the structure of the LLRFblocks. The common feedback loops are used for the stabilizing thebeam orbit and phase as well as the RF voltages of the cavity. Theheavy beam loading effect is compensated by using the beam feedforwardmethod. We also present the test results of the recently manufacturedmodules.