[发明专利]一种高Q值超导腔的射频控制方法、系统和存储介质

权利要求书

1.一种高Q值超导腔的射频控制系统,其特征在于：包括：外部参考源、控制器组合、放大器、定向耦合器、超导腔和超导腔调谐装置；

所述外部参考源及所述超导腔均与所述控制器组合连接，所述放大器与所述控制器组合连接，所述定向耦合器连接于所述放大器和所述超导腔之间，所述超导腔调谐装置与所述控制器以及所述超导腔连接；

所述外部参考源用于生成所述超导腔的目标振荡信号；

所述控制器组合用于控制所述超导腔产生与所述目标振荡信号相同的自激振荡信号；

所述放大器用于对所述超导腔产生的初始自激振荡信号进行放大后输入所述定向耦合器；

所述定向耦合器用于检测所述放大器输入信号和所述超导腔反射信号的功率，并将检测结果反馈至所述控制器组合；

所述控制器组合用于检测所述超导腔产生的自激振荡信号，并控制所述超导腔调谐装置对所述超导腔进行调谐，以使所述自激振荡信号与所述目标振荡信号相同；

通过对外部参考源的相位进行调整得到不同相位的目标振荡信号，从而实现对所述超导腔内电磁场的相位调整，通过所述超导腔的粒子的增能随之改变，根据多组超导腔的相位和增能数据进行数据拟合得到所述超导腔的“相位-增能”曲线，根据所述超导腔的当前工作相位，结合所述“相位-增能”曲线对所述控制器组合中的移相器的相位进行设置，使所述超导腔中的粒子按照预设条件被加速。

2.根据权利要求1所述的一种高Q值超导腔的射频控制系统，其特征在于：所述控制器组合包括自激控制环路、幅度调谐环路、频率调谐环路和相位调谐环路；

所述自激控制环路用于控制所述超导腔产生自激振荡信号；

所述幅度调谐环路用于根据从所述超导腔检测的自激振荡信号，控制所述自激振荡信号的幅度与所述目标振荡信号相同；

所述相位调谐环路用于根据从所述超导腔检测的自激振荡信号，控制所述自激振荡信号的相位与所述目标振荡信号相同；

所述频率调谐环路用于根据从所述定向耦合器反馈的信号，控制所述超导腔调谐装置对所述超导腔的尺寸进行机械调谐，以使所述自激振荡信号频率与所述目标振荡信号频率相同。

3.根据权利要求2所述的一种高Q值超导腔的射频控制系统，其特征在于：所述自激控制环路包括正交调制器、信号模式选择器、衰减器和移相器，所述正交调制器上电后通过所述信号模式选择器产生自激振荡信号，所述自激振荡信号通过所述放大器放大后输入所述超导腔；

所述幅度调谐环路包括鉴幅器和幅度调谐控制器，所述鉴幅器检测所述超导腔产生的自激振荡信号的幅度，所述幅度调谐控制器将所述自激振荡信号的幅度与所述目标振荡信号的幅度进行比较，并控制所述衰减器改变衰减幅度，以使所述自激振荡信号的幅度与所述目标振荡信号相同；

所述相位调谐环路包括第一鉴相器、移相器和相位调谐控制器，所述第一鉴相器检测所述超导腔产生的自激振荡信号的相位，所述相位调谐控制器将所述自激振荡信号的相位与所述目标振荡信号的相位进行比较，并控制所述移相器改变移相量，以使所述自激振荡信号的相位与所述目标振荡信号相同；

所述频率调谐环路包括第二鉴相器和频率调谐控制器，所述第二鉴相器检测所述超导腔产生的自激振荡信号的相位，所述频率调谐控制器根据所述定向耦合器反馈的输入信号和反射信号功率，以及所述自激振荡信号的相位与所述目标振荡信号的相位差，控制所述超导腔调谐装置对所述超导腔的尺寸进行机械调谐，以使所述自激振荡信号频率与所述目标振荡信号频率相同。

4.根据权利要求3所述的一种高Q值超导腔的射频控制系统，其特征在于：所述控制器组合用于在所述系统开始工作时，控制所述幅度调谐环路、所述频率调谐环路和所述相位调谐环路处于断开状态，所述自激控制环路首先控制所述超导腔产生自激振荡信号；

再控制所述频率调谐环路闭合，所述频率调谐环路控制所述自激振荡信号的频率与所述目标振荡信号相同；

最后控制所述幅度调谐环路和所述相位调谐环路闭合，所述幅度调谐环路再控制所述自激振荡信号的幅度与所述目标振荡信号相同，所述相位调谐环路最后控制所述自激振荡信号的相位与所述目标振荡信号相同。

5.根据权利要求4所述的一种高Q值超导腔的射频控制系统，其特征在于：在环路没有谐振之前，将所述自激控制环路的衰减器置于最小衰减量。