An improved equivalent circuit model of a four rod deflecting cavity
An improved equivalent circuit model of a four rod deflecting cavity
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改进的四杆偏转腔等效电路模型
DOI：
10.1016/j.nima.2016.11.030
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发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Apsimon R
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Apsimon R
本文提出了一种改进的四杆偏转腔等效电路模型，该模型计算了腔的前四个模式的频率和偏转模式的R T Q。射频腔的等效电路模型可以直观地了解腔的工作方式以及可以进行哪些更改来修改频率，而不需要进行射频模拟，这可能很耗时。我们将一个普通的四杆偏转腔参数化为一个由简单形状组成的几何形状。推导了杆的线路阻抗和杆与杆之间的电容方程，并利用这些方程计算了偏转偶极子模式和低阶模式的谐振频率，并以CEBAF分离器和HL-LHC四杆LHC蟹腔为例对该模型进行了验证。对于具有LOM频率的两个腔，CST和等效电路模型的一致性在4%以内，对于偏转频率，CST和等效电路模型的一致性在1%以内。对于CEBAF分离器，R T Q与CST相差37%，对于HL-LHC四杆蟹腔，R T Q相差25%；然而，这足以理解如何优化腔设计。然后利用该模型提出了一种分离HL-LHC蟹腔中的模式频率的方法，并提出了优化腔体几何形状的设计方法。
In this paper we present an improved equivalent circuit model for a four rod deflecting cavity which calculates the frequencies of the first four modes of the cavity as well as the R T Q for the deflecting mode. Equivalent circuit models of RF cavities give intuition and understanding about how the cavity operates and what changes can be made to modify the frequency, without the need for RF simulations, which can be time-consuming. We parameterise a generic four rod deflecting cavity into a geometry consisting of simple shapes. Equations are derived for the line impedance of the rods and the capacitance between the rods and these are used to calculate the resonant frequency of the deflecting dipole mode as well as the lower order mode and the model is bench-marked against two test cases; the CEBAF separator and the HL-LHC 4-rod LHC crab cavity. CST and the equivalent circuit model agree within 4% for both cavities with the LOM frequency and within 1% for the deflecting frequency. R T Q differs between the model and CST by 37% for the CEBAF separator and 25% for the HL-LHC 4-rod crab cavity; however this is sufficient for understanding how to optimise the cavity design. The model has then been utilised to suggest a method of separating the modal frequencies in the HL-LHC crab cavity and to suggest design methodologies to optimise the cavity geometries.
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