HIAF随机冷却系统slot-ring型pickup/kicker及相应合路器/功分器的设计与仿真

为降低束流发射度,提高束流强度,得到高品质的束流,强流重离子加速器装置(HIAF)高精度环形谱仪(SRing)将建造随机冷却系统.随机冷却系统的关键硬件pickup/kicker在一定程度上决定了其冷却效率.本工作讨论了随机冷却系统pickup/kicker的具体作用及设计指标,介绍了分路阻抗概念.SRing随机冷却系统采用周期性单元结构slot-ring模型,利用高频结构仿真(HFSS)软件对其进行建模并仿真优化.通过对不同结构参数进行扫参,确认了 slot-ring结构各参数对pickup/kicker分路阻抗值的影响.仿真结果表明,slot-ring结构有较高的分路阻抗,适用于SRing随机冷却系统.同时,考虑到pickup/kicker工作带宽内分路阻抗的平坦度,提出了采用不同尺寸slot-ring结构进行组合的方式来优化其平坦度.最后设计并加工实测了该slot-ring结构相匹配的十六路功率分配器/功率合成器,实测结果表明:该功分器/合路器具有各端口输出幅度平坦度较好、隔离度大、插入损耗低、电压驻波比小等特点,满足SRing随机冷却系统的要求.