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Automatic frequency matching for cavity warming-up in J-PARC linac digital LLRF control

J-PARCリニアックのデジタルLLRF制御における空洞起ち上げのための入力周波数変調制御

小林 鉄也; 鈴木 浩幸; 穴見 昌三*; 山口 誠哉*; 道園 真一郎*; Fang, Z.*

Kobayashi, Tetsuya; Suzuki, Hiroyuki; Anami, Shozo*; Yamaguchi, Seiya*; Michizono, Shinichiro*; Fang, Z.*

J-PARCリニアックの低電力高周波制御では、空洞に電力を入れ始める際に、空洞チューナー(共振周波数)の自動制御を行っている。このチューナー制御に代わって新たに、空洞入力の周波数を離調度に合わせて変調させる方式をデジタルLLRF制御システムに導入する。その方法として、出力制御するIQ変調器で位相を回転させることで周波数変調を行う。離調度は、RFパルス後の空洞減衰時(自由振動時)の位相変化を測定することで求められ、それにより、FPGAとDSPでI/Q変調器の位相回転を自動制御する。この方式の導入においてはハードウェアの変更を全く必要とせず、チューナー製造におけるコストダウンもしくは耐久性の向上が期待される。

In the J-PARC Linac LLRF, for the cavity start-up, the cavity resonance is automatically controlled to be the accelerating frequency (324 MHz and 972 MHz) with a mechanical tuner installed on the cavity. We are planning to introduce a new method of the cavity-input frequency matching into the digital LLRF control system instead of the tuner control for the cavity start-up. In order to match the frequency with the detuned cavity, the output RF frequency is modulated by way of phase rotation with the I/Q modulator, while the cavity tuner is fixed. The detuning of the cavity is obtained from phase gradient of the cavity field decay at the RF-pulse end and the phase rotation is automatically controlled by a FPGA and a DSP. No hardware modification is necessary for this frequency modulation method. The cost reduction or the high durability for the mechanical tuner production is expected in the future.

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