本發(fā)明屬于粒子加速器射頻控制，尤其涉及一種基于無(wú)線光通信的射頻電源控制系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
1、現(xiàn)有的射頻電源控制系統(tǒng)大多依賴傳統(tǒng)的光纖通信方案，例如在離子源或加速器系統(tǒng)中，通常采用電光轉(zhuǎn)換器（e/o轉(zhuǎn)換器）將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，通過(guò)光纖進(jìn)行傳輸，再通過(guò)光電轉(zhuǎn)換器（o/e轉(zhuǎn)換器）將光信號(hào)轉(zhuǎn)換回電信號(hào)以進(jìn)行后續(xù)控制和反饋。
2、然而，隨著射頻電源系統(tǒng)向更高功率的擴(kuò)展，現(xiàn)有光纖通信方案面臨更大的挑戰(zhàn)，需滿足精確的電壓調(diào)節(jié)來(lái)控制射頻電源的輸出以及在多個(gè)電源之間進(jìn)行實(shí)時(shí)協(xié)調(diào)與通信的需求。
3、綜上所述，本申請(qǐng)?zhí)岢隽艘环N基于無(wú)線光通信的射頻電源控制系統(tǒng)及方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種基于無(wú)線光通信的射頻電源控制系統(tǒng)及方法，旨在解決背景技術(shù)中所提及的現(xiàn)有技術(shù)所存在的技術(shù)問(wèn)題。
2、本發(fā)明實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種基于無(wú)線光通信的射頻電源控制系統(tǒng)，包括：
3、控制信號(hào)源，用于提供離子源控制系統(tǒng)的模擬電壓輸入信號(hào)；
4、發(fā)射鏈路模數(shù)轉(zhuǎn)換單元，用于將模擬電壓輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；
5、編碼調(diào)制單元，用于通過(guò)ofdm調(diào)制，將數(shù)字信號(hào)分解為n路子載波，進(jìn)行ifft后生成復(fù)合調(diào)制波形；
6、發(fā)射鏈路數(shù)模轉(zhuǎn)換單元，用于將復(fù)合調(diào)制波形轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)；
7、led陣列，用于根據(jù)電壓信號(hào)發(fā)光以傳遞可見(jiàn)光信號(hào)；
8、光電轉(zhuǎn)換單元，用于將接收到的可見(jiàn)光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；
9、跨阻放大器，用于對(duì)得到的電信號(hào)進(jìn)行放大，得到放大電壓模擬信號(hào)；
10、帶通濾波器，用于對(duì)放大電壓模擬信號(hào)進(jìn)行濾波；
11、接收鏈路模數(shù)轉(zhuǎn)換單元，用于將放大電壓模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；
12、解調(diào)解碼單元，用于對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行時(shí)鐘恢復(fù)與基帶解碼，重建原始數(shù)字信號(hào)；
13、接收鏈路數(shù)模轉(zhuǎn)換單元，用于將原始數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬電壓信號(hào)以作為控制驅(qū)動(dòng)信號(hào)；
14、電壓放大器，用于通過(guò)運(yùn)算放大器對(duì)模擬電壓信號(hào)等比放大；
15、射頻電源，用于基于模擬電壓信號(hào)進(jìn)行輸出功率的控制。
16、優(yōu)選的，還包括低通濾波器，所述低通濾波器用于對(duì)模擬電壓輸入信號(hào)進(jìn)行噪聲抑制。
17、更優(yōu)選的，還包括lc濾波器和光波發(fā)射驅(qū)動(dòng)單元，所述lc濾波器用于消除調(diào)光導(dǎo)致的電流紋波；所述光波發(fā)射驅(qū)動(dòng)單元用于將復(fù)合調(diào)制波形轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)電流，以控制led陣列發(fā)射調(diào)制光波。
18、更優(yōu)選的，所述低通濾波器采用巴特沃斯二階濾波拓?fù)?，截止頻率設(shè)置為射頻電源工作頻段的1.2倍，用于抑制高頻開(kāi)關(guān)噪聲對(duì)發(fā)射鏈路模數(shù)轉(zhuǎn)換單元工作的干擾。
19、更優(yōu)選的，所述lc濾波器配置為七階橢圓函數(shù)型濾波器，中心頻率校準(zhǔn)至射頻電源基頻的二次諧波位置，用于消除dac重構(gòu)過(guò)程中的鏡像噪聲。
20、更優(yōu)選的，所述led陣列由多個(gè)850nm波長(zhǎng)發(fā)光二極管構(gòu)成，排列方式采用4×4等間距矩陣布局，相鄰單元間隔大于光束發(fā)散角的2倍，通過(guò)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)光強(qiáng)疊加與空間分集傳輸。
21、更優(yōu)選的，所述解碼解調(diào)單元內(nèi)置維特比軟判決算法，通過(guò)前向糾錯(cuò)機(jī)制對(duì)光電轉(zhuǎn)換單元輸出的脈沖信號(hào)進(jìn)行符號(hào)同步與誤碼修復(fù)。
22、本發(fā)明實(shí)施例的另一目的在于提供一種基于無(wú)線光通信的射頻電源控制方法，所述方法包括：
23、獲取模擬電壓輸入信號(hào)；
24、將模擬電壓輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；
25、通過(guò)ofdm調(diào)制，將數(shù)字信號(hào)分解為n路子載波，進(jìn)行ifft后生成復(fù)合調(diào)制波形；
26、將復(fù)合調(diào)制波形轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)led陣列發(fā)送可見(jiàn)光信號(hào)；
27、將接收到的可見(jiàn)光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；
28、對(duì)得到的電信號(hào)進(jìn)行放大，并對(duì)得到的放大電壓模擬信號(hào)進(jìn)行濾波；
29、對(duì)放大電壓模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為放大電壓數(shù)字信號(hào)；
30、將放大電壓數(shù)字信號(hào)進(jìn)行解碼解調(diào)為數(shù)字電壓信號(hào)；
31、將數(shù)字電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬電壓信號(hào)后向射頻電源輸出。
32、優(yōu)選的，還包括通過(guò)電壓放大器對(duì)模擬電壓信號(hào)進(jìn)行等比放大的步驟。
33、更優(yōu)選的，所述解碼解調(diào)的步驟基于星座圖映射對(duì)應(yīng)的波形信息解碼出光信號(hào)所包含的比特信息完成。
34、本發(fā)明實(shí)施例的有益效果是：不需要復(fù)雜的光纖布線，尤其對(duì)高壓電位上運(yùn)行的電源設(shè)備進(jìn)行控制，對(duì)比使用光電轉(zhuǎn)換器和有線光纖的控制系統(tǒng)，減少了安裝和維護(hù)成本，適應(yīng)性更強(qiáng)，尤其在大規(guī)模實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中因其空間占用小、模塊緊湊具有更好的靈活性；本發(fā)明采用的發(fā)送鏈路與接收鏈路可擴(kuò)展性強(qiáng)。本系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，能夠適應(yīng)控制對(duì)象的增加需求，系統(tǒng)可以靈活擴(kuò)展，有益于未來(lái)的功能擴(kuò)展和升級(jí)；使用的無(wú)線光通信的方式無(wú)需考慮射頻電源產(chǎn)生的高頻振蕩對(duì)信號(hào)的影響，提升了信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。
1.一種基于無(wú)線光通信的射頻電源控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括低通濾波器，所述低通濾波器用于對(duì)模擬電壓輸入信號(hào)進(jìn)行噪聲抑制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括lc濾波器和光波發(fā)射驅(qū)動(dòng)單元，所述lc濾波器用于消除調(diào)光導(dǎo)致的電流紋波；所述光波發(fā)射驅(qū)動(dòng)單元用于將復(fù)合調(diào)制波形轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)電流，以控制led陣列發(fā)射調(diào)制光波。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述低通濾波器采用巴特沃斯二階濾波拓?fù)洌刂诡l率設(shè)置為射頻電源工作頻段的1.2倍，用于抑制高頻開(kāi)關(guān)噪聲對(duì)發(fā)射鏈路模數(shù)轉(zhuǎn)換單元工作的干擾。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述lc濾波器配置為七階橢圓函數(shù)型濾波器，中心頻率校準(zhǔn)至射頻電源基頻的二次諧波位置，用于消除dac重構(gòu)過(guò)程中的鏡像噪聲。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述led陣列由多個(gè)850nm波長(zhǎng)發(fā)光二極管構(gòu)成，排列方式采用4×4等間距矩陣布局，相鄰單元間隔大于光束發(fā)散角的2倍，通過(guò)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)光強(qiáng)疊加與空間分集傳輸。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述解碼解調(diào)單元內(nèi)置維特比軟判決算法，通過(guò)前向糾錯(cuò)機(jī)制對(duì)光電轉(zhuǎn)換單元輸出的脈沖信號(hào)進(jìn)行符號(hào)同步與誤碼修復(fù)。
8.一種基于無(wú)線光通信的射頻電源控制方法，其特征在于，所述方法包括：
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，還包括通過(guò)電壓放大器對(duì)模擬電壓信號(hào)進(jìn)行等比放大的步驟。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述解碼解調(diào)的步驟基于星座圖映射對(duì)應(yīng)的波形信息解碼出光信號(hào)所包含的比特信息完成。