束流负载效应和 高频直接反馈 张闯 （提供讨论）.ppt

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1、束流负载效应和高频直接反馈张闯（提供讨论）第二次BEPCII亮度提高研讨会2011年7月1日报告提纲问题的提出束流负载效应高频直接反馈讨论与结论一、问题的提出BEPCII正负电子对撞的设计流强为0.91A，目前运行在0.7A-0.8A。进一步提高亮度需要把运行流强提高到设计值甚至更高，这将使束流负载效应更趋严重。采用高频直接反馈，可以大大减小高频系统的阻抗，从而提高束流负载限。BEPCII束流负载沉重二、束流负载效应束流负载是束流通过高频腔时的常规效应(“conventionaleffect”)。在机理

2、上，这与束流通过其他真空盒结构时的效应并无不同；高频腔的特殊在于其“故意地”调谐于束流的回旋频率（同步）附近，且由高频发射机提供功率（电压、电流等）；因此，高频腔阻抗必须很大，使发射机提供的电流尽可能小；随着束流流强的增大，束流在高频系统电路中产生的电流（“束流负载”）变得不可忽略，以至达到超过系统的能力。对高频功率源的要求低电平控制和高频直接反馈抵抗微小扰动的稳定性问题稳态和瞬态效应等效电路和束流负载不稳定性判据Io:高频腔总电流IT的实部,即纯阻性电流，与Vc同相。s：同步相角L：负载角(发射机和

3、腔的相角)z：高频腔复阻抗Zc的幅角束流负载不稳定性判据:SLC-DR的束流负载不稳定性E=1.21GeV,Ib=70mA,RFC=NC,frf=714MHz,Vrf=1→0.25MV，R=17.4MY=Ib/Ioz工作点不稳定区不稳定区稳定区P.Krejciketal,PAC93BEPCII的束流负载不稳定性E=1.89GeV,Ib=0.91A,frf=499.8MHz,Vrf=1.5MV，R=16.2M,I0=0.0926Az设计工作点不稳定区不稳定区稳定区目前工作点YD=9.8YD=8.6

4、讨论BEPCII在目前的流强（0.7～0.8mA）下的束流负载已十分临界；这可以解释在高流强下束流的频繁丢失和发射机的经常保护；BEPCII进一步提高亮度和流强，高频系统将不堪重负。BEPCII稳定运行和亮度提高呼唤高频直接反馈！三、高频直接反馈高频直接反馈将高功率发射机与高频腔构成带增益的闭环；可减小系统参量对于外部干扰的灵敏度；特别是可以大大减小束流“看到的”等效阻抗(Z=dV/dIB)：无高频反馈加高频反馈BEPCII低电平控制包含高频直接反馈KEKB-HERE=8GeV,Ib=1.1A,frf=5

5、08.8MHz,Vrf=12MV，R/Q=93,QL=7104,I0=0.23A,YD=4.77“ThekeyissueintheKEKBRFsystemistosolveproblemsarisingfromanextremelyheavybeamloading.”G0=6DT=300nsK.Akai,etal.,PAC95DAFNEE=0.51GeV,Ib=5A,RFC=SC,frf=368.32MHz,Vrf=0.25MV无高频反馈加高频反馈A.Gallo,etal.,NIMA359SLC-DR

6、E=1.21GeV,Ib=70mA,frf=714MHz,Vrf=1→0.25MV，R=17.4M“WithRFfeedbackitisnowpossibletooperatethedampingringcomfortablywitharampfrom1MVdownto250kVwithabeamintensityoftwobunchesof3.51010particlesperbunch.”G0=6DT=300nsP.Krejciketal,PAC93SOLEILE=2.75GeV,Ib=0.5A,

7、Y=5,RFC=SC,frf=352.2MHz,Vrf=2MV,QL=2105“WithdirectRFfeedback,thehigh-intensityRobinsonlimitisincreasedbythefactor(1+G).”RFfeedbackwillbedirectlyimplementedbymeansoftwofastamplitudeandphasefeedbackloops.A.Mosnier,etal.,EPAC98高频直接反馈需要仔细调试和优化Theoptimumsetti

8、ngforthefeedbackphaseshifterisfoundempiricallybyobservingthebeamstability.IncreasingthegainG0translatesthecurvetotheleftintheNyquistplotsowefindthatthereislessrangeforrotationbeforehittingtheboundary.Asthestabilityc