HF-Verstärker von Rohde & Schwarz in der Beschleunigerphysik

Für die Beschleunigung von Teilchen benötigt man Hohlraumresonatoren, die mit hoher HF-Leistung einer spezifischen Frequenz angesteuert werden. Zu diesem Zweck bietet Rohde & Schwarz HF-Halbleiterverstärker für verschiedene Frequenzen zwischen 9 kHz und 6 GHz mit einer Dauerstrichleistung von bis zu 80 kW an.

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Ihre Anforderung

Ob in Linearbeschleunigern (LINACs), Ringbeschleunigern, Speicherringen oder Rückkopplungsschleifen zur Stabilisierung des Teilchenstrahls – es bedarf robuster und zuverlässiger HF-Verstärker mit einer hohen Phasenstabilität und geringem Phasenrauschen, um Elektronen, Protonen oder Ionen die erforderliche Bewegungsenergie zuzuführen.

Technische Lösung

Rohde & Schwarz verfügt über mehr als 70 Jahre Erfahrung im Bau von luft- und flüssigkeitsgekühlten Hochleistungsverstärkern für Rundfunk, EMV und physikalisch-technische Anwendungen. Zu der umfangreichen Produktpalette von Rohde & Schwarz gehören schmalbandige und breitbandige Halbleiterverstärker für den Frequenzbereich zwischen 9 kHz und 6 GHz mit einer Dauerstrichleistung von bis zu 80 kW.

Je nach Anwendung sind sie als Class-A-, Class-AB- oder Class-C-Verstärker ausgeführt und zeichnen sich durch ausgezeichnete HF-Eigenschaften wie sehr kurze Phasenlaufzeiten, eine hohe Phasenstabilität, geringes Phasenrauschen und eine konstante Verstärkung aus. Bestechend ist die hohe Leistungsdichte bei gleichzeitig hohem Wirkungsgrad sowie die hohe Verfügbarkeit und Robustheit gegen Fehlanpassung.

Unterstützt werden neben Dauerstrichsignalen alle gängigen Modulationsarten sowie schnelle, gepulste Dauerstrichsignale. Die für einige Verstärkermodelle verfügbare Fast-Mute-Option ermöglicht zudem das Absenken des HF-Ausgangssignals auf einen Pegel, der dem Grenzwert für thermisches Rauschen von –174 dBm (1 Hz) sehr nahe kommt.

Die Verstärker können einfach über LAN-, GPIB- sowie, je nach Modell, Parallel-I/O-Schnittstellen in Leitsysteme eingebunden werden. Über SNMP (Simple Network Management Protocol) oder SCPI (Standard Commands for Programmable Instruments) werden Steuerbefehle und Alarmmeldungen bereitgestellt.

Example: RF amplifier system used in a LINAC
Example: RF amplifier system used in a LINAC
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Anwendungen

HF-Verstärkersystem für Ring- oder Linearbeschleuniger (LINACs)

Halbleiterverstärker von Rohde & Schwarz eignen sich hervorragend als Vorverstärker für Klystrone oder induktive Ausgangsröhren (IOTs) sowie als Hauptverstärker in der Beschleunigerkette.

Zum Einsatz in Rückkopplungsschleifen hat Rohde & Schwarz Breitbandverstärker im Angebot, beispielsweise um die Größe und Energiestreuung eines Teilchenstrahls in einem Ringbeschleuniger zu reduzieren.

Schnelle HF-Unterdrückung dank Fast-Mute-Option

Mit Hilfe der für einige Verstärkermodelle verfügbaren Fast-Mute-Option kann die Rauschleistung des HF-Ausgangssignals innerhalb weniger Mikrosekunden auf einen Pegel reduziert werden, der dem Grenzwert für thermisches Rauschen von –174 dBm (1 Hz) sehr nahe kommt. Weiterhin ist dafür gesorgt, dass das Hochfrequenzsignal die Nenn-Ausgangsleistung genauso schnell wieder erreicht. Die Ansteuerung erfolgt über einen TTL-Eingang.

HF-Verstärkerfamilie Frequenzbereich Max. Dauerstrich-Ausgangsleistung
R&S®BBA150 9 kHz bis 6 GHz 2,5 kW/200 W
R&S®BBL200 9 kHz bis 250 MHz 10 kW
R&S®TxR9 87,5 MHz bis 108 MHz 80 kW
R&S®TxV9 170 MHz bis 254 MHz 32 kW
R&S®TxU9 470 MHz bis 862 MHz 80 kW
Example: RF amplifier used in a feedback loop
Example: RF amplifier used in a feedback loop