[发明专利]一种电子储存环中束流位置的数字化测量方法及设备

权利要求书

1.一种电子储存环中束流位置的数字化测量设备，其特征在于，包括：模拟前端部分和数字处理部分；其中：

模拟前端部分，利用欠采样技术对来自束流位置探测器的输入信号进行欠采样，并控制采样率为欠采样输出信号频率的4倍，从而得到束流位置探测器输入信号的数字正交I,Q序列；

数字信号处理部分，对数字正交I,Q序列分别通过延时与不延时处理后降2倍采样率，再乘以±1得到I,Q两个序列，I,Q两个序列分别独自通过CIC抽取滤波器与FIR滤波器降低数据速率后，经过CORDIC迭代算法单元计算束流位置探测器信号的幅度，进而计算束流位置；

所述数字信号处理部分包括：I,Q抽取单元、降数据率单元、幅度计算单元以及位置计算单元，其中：

I,Q抽取单元，用于接收模拟前端部分输出的数字正交I,Q序列(I,Q,-I,-Q)，通过分别不加延时、加一个单位加延时后降2倍采样率得到I,-I序列、Q,-Q序列，再分别乘以±1得到I,Q两个序列；

降数据率单元，用于对I,Q两个序列分别独自通过CIC抽取滤波器抽取设定的倍数得到所需的数据速率，并通过FIR滤波器抑制噪声；

幅度计算单元，接收降数据率单元输出的I,Q两个序列，经过若干个CORDIC迭代算法单元计算信号幅度；

位置计算单元，利用幅度计算单元计算得到的束流位置探测器信号的幅度，使用差和比计算束流的X,Y坐标位置。

2.根据权利要求1所述的一种电子储存环中束流位置的数字化测量设备，其特征在于，所述模拟前端部分包括：位置探测信号模拟滤波器及增益调节单元、参考信号模拟滤波器及增益调节单元、时钟产生单元，以及模拟数字变换单元；其中：

所述位置探测信号模拟滤波器及增益调节单元，用于通过带通滤波器滤出束流位置探测器输入信号的二次谐波成分，并调节其幅度以适应模拟数字变换单元的量程；

所述参考信号模拟滤波器及增益调节单元，用于对输入的参考信号进行带通滤波，滤出信号基频成分并调节幅度，输出到时钟产生单元；

时钟产生单元，用于将参考信号模拟滤波器及增益调节单元输出的信号作为输入时钟，使用数字控制的锁相环输出满足模拟数字变换单元采样率的时钟频率，并扇出给模拟数字变换单元作为采样时钟；

模拟数字变换单元，用于接收位置探测信号模拟滤波器及增益调节单元和参考信号模拟滤波器及增益调节单元的输出信号，通过模拟数字变换，得到束流位置探测器输入信号的数字正交I,Q序列。

3.根据权利要求2所述的一种电子储存环中束流位置的数字化测量设备，其特征在于，所述位置探测信号模拟滤波器及增益调节单元与参考信号模拟滤波器及增益调节单元均由级联的带通滤波器和增益调节单元连接构成，增益调节单元由相互连接的射频放大器和衰减器构成。

4.根据权利要求2所述的一种电子储存环中束流位置的数字化测量设备，其特征在于，所述时钟产生单元提供时钟信号，满足采样率为束流位置探测器输入信号欠采样后信号的4倍。

5.根据权利要求1所述的一种电子储存环中束流位置的数字化测量设备，其特征在于，所述交替乘以±1通过计数器和存储器实现，计数器的计数时钟与降2倍采样率后的序列的频率一致。

6.一种电子储存环中束流位置的数字化测量方法，其特征在于，基于权利要求1-5任一项所述的设备实现，该方法步骤如下：

由模拟前端部分利用欠采样技术对来自束流位置探测器的输入信号进行欠采样，并控制采样率为欠采样输出信号频率的4倍，从而得到束流位置探测器输入信号的数字正交I,Q序列；

由数字信号处理部分对数字正交I,Q序列通过分别延时与不延时处理后降2倍采样率，再乘以正负±1得到I,Q两个序列，I,Q两个序列分别独自通过CIC抽取滤波器与FIR滤波器降低数据速率后，经过CORDIC迭代算法单元计算束流位置探测器信号的幅度，进而计算束流位置。