Digital Low Level RF Controllers

Mit den Schwerpunkten Materialforschung und klimaneutrale
Energieversorgung ist das HZB eines von 18 Zentren der Helmholtz-Kooperation. Das
HZB beschäftigt rund 1100 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter an zwei Standorten: rund
800 in Berlin-Wannsee und rund 300 in Berlin-Adlershof. Das HZB verfügt über ein
Jahresbudget von rund 110 Millionen Euro und arbeitet eng mit den Universitäten und
Fachhochschulen in Berlin und Brandenburg zusammen. Das HZB betreibt zwei
Synchrotronstrahlungsquellen in Berlin-Adlershof, BESSY II und MLS. In den
Speicherringen, die das Herzstück dieser Anlagen sind, zirkuliert ein Elektronenstrahl in
einer Vakuumröhre. Beim Durchlaufen einer Biegung sendet der Strahl
Synchrotronstrahlung aus, wodurch er Energie verliert. Um die Teilchenenergie konstant
zu halten, wird dem Strahl Energie durch elektrische Felder in Hohlraumresonatoren
zugeführt, die ihrerseits von Hochleistungs-HF-Sendern angetrieben werden. Die
Steuerung von Amplitude und Phase dieser Felder erfolgt über Low-Level-HFController.
BESSY II ist eine Lichtquelle der dritten Generation mit 240 m Umfang, 1,7
GeV Teilchenenergie und 300 mA Nennstrom. Sie nutzt vier 500 MHz EU hom-damped
cavities in ihrem Speicherring sowie eine einzelne fünfzellige PETRA-Kavität in ihrem
Booster-Synchrotron. Zusätzlich befinden sich drei 1,5-GHz- und drei 1,75-GHz-
Kavitäten in der Entwicklung, die 2026 bzw. 2027 installiert werden sollen. Sie sollen
mehr Flexibilität bei der longitudinalen Bündelformung ermöglichen. MLS ist eine für
metrologische Anwendungen optimierte Lichtquelle, die das HZB für die PTB, das
nationale Metrologielabor Deutschlands, betreibt. Sie hat einen Umfang von 48 m, eine
Teilchenenergie von 629 MeV und einen Nennstrom von 160 mA. Er verwendet eine
einzelne 500-MHz-EU-Hom-Damped-Kavität. Zusätzlich soll im Jahr 2026 ein einzelner
1,5-GHz-Resonator der gleichen Art installiert werden.

Das HZB will seine analogen LLRF-Steuerungen durch aktuelle,
moderne digitale Steuerungen ersetzen. Zu diesem Zweck sollen je nach Anzahl der
Kavitäten und Frequenzen mehrere digitale Low-Level-RF-Steuerungen inklusive
Ersatzteile angeschafft werden. 8x "500MHz with 6 cavities (two spares)" 5x "1.5 GHz
with 4 cavities (one spare)" 4x "1.75 GHz with 3 cavities (one spare)" Jede Kavität muss
von einem eigenen System gesteuert werden, die Steuerung mehrerer Kavitäten von
einem einzigen System ist nicht zulässig.