J-PARC 400MeVリニアック増強のための高周波基準信号システム

Upgrade of the RF reference system for the J-PARC 400 MeV LINAC

二ツ川 健太; Fang, Z.*; 小林 鉄也*; 福井 佑治*; 篠崎 信一 

Futatsukawa, Kenta; Fang, Z.*; Kobayashi, Tetsuya*; Fukui, Yuji*; Shinozaki, Shinichi

現在のJ-PARCのリニアックは、RF基準信号312MHzをもとに各制御ステーションで加速高周波324MHzを発生させている。リニアックの400MeV増強に伴い、共振周波数972MHzのACS加速空洞を導入するため、LLRFの制御には同期した312MHzと960MHzの信号が必要となる。そこで、基準信号を発生させているRF基準信号発生器を更新し、性能評価を行った。まず、各制御ステーションでの光信号のレベルを測定し、受信レベルの範囲にあることを確認した。また、位相雑音を測定したが、RF基準信号発生器からの信号は入力信号(12MHz)の精度が悪かったために芳しい結果が得られなかった。この中央制御室から伝送されている12MHzの信号の経路を見直し、モジュールを厳選した。その結果、位相雑音ジッタを厳選前の5分の1に、RF基準信号発信器の更新前より2桁以下に抑えることができた。これは、LLRFに要求されている位相安定性の精度と比較して、2桁小さい値である。また、加速周波数324MHzと972MHzの信号が同期していることを確認して、相対的な位相安定性に関しても良好な結果を示すことを確認した。

A new RF reference signal oscillator, which can provide signals of not only 312 MHz signal but also 960 MHz in synchronism with the 12 MHz J-PARC master clock, was installed at J-PARC LINAC for the 400 MeV upgrade. The phase noise of the output signal in this module was measured by the signal source analyzer. The jitter of the output signal, which was estimated from the integration of phase noise from 10 Hz to 1 MHz, becomes about 240 fsec and was one order smaller than that of the old system (about 1700 fsec). However, the original performance of this module is expected to be better. It's thought to be due to the 12 MHz input signal in this module. Therefore, the path of the 12 MHz master clock was optimized except for unnecessary modules. In addition, necessary modules, the O/E and E/O modules, were selected for the less phase noise in some kind of modules with the same features. Then, the jitter of the output signal in the RF reference signal oscillator improved to be about 41 fsec, which is less than one fifth that before the optimization. This value satisfies the required phase stability ( 0.3). Moreover, the high-accuracy synchronism of two kinds of frequency, 324 MHz and 972 MHz, was confirmed by the sampling oscilloscope. Therefore the RF reference signal with more precision can be provided by this system after the upgrade.