Development of the feedforward system for beam loading compensation in the J-PARC RCS

J-PARC RCSのビームローディング補償のためのフィードフォワードシステムの開発

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

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

J-PARCの速い繰り返しのシンクロトロン(RCS)においては、大電流の陽子ビームを加速するために、ビームローディング補償が必須である。J-PARC RCSでは、ビームフィードフォワードによるビームローディング補償が採用される。この発表では、フィードフォワードシステムの開発について述べる。今回、フルデジタルのシステムを開発したが、これは効率的なローディング補償のために必要である。RF空胴はQ=2でありワイドバンドであるため、ウェーク電圧には高調波成分も含まれるため、これも補償しなければならない。システムはマルチハーモニクスで動作する。システムの前半では、ビーム電流信号からI/Q検波により選択したハーモニクスの信号のみを取り出す。後段では、適切なゲインと位相でもって、RF空胴にウェーク電圧をキャンセルする電流を流すようなRF信号を生成する。開発中のモジュールのテスト結果についても述べる。

In the J-PARC Rapid Cycling Synchrotron (RCS), the heavy beam loading effects due to the high intensity proton beam must be compensated for stable acceleration. The beam feedforward technique is used to compensate the beam loading in the RCS. We present the development of the feedforward system. We designed and built the full-digital system. Because of the low Q value of each accelerating cavity, the wake voltage consists of not only the accelerating harmonic component but also higher harmonics. Thus, the system is designed to compensate the beam loading at several harmonics. The vector components of the selected harmonic are detected from the beam signal picked up by a wall current monitor. The compensation RF signal is generated from the vector components with proper gain and phase in the latter part. The gain and phase are set individually for each harmonic and each cavity of the twelve cavities. We also present the preliminary test results of the newly developed modules.