博士论文-面向低频射电探测的自触发前端单元的研制
文献类型：学位论文
| 作者 | 林海川 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2014 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 刘振安 |
| 关键词 | 高能宇宙线 低频射电探测 GPS时间戳标记 波形数字化 高速传输 |
| 学位专业 | 核技术及应用 |
| 中文摘要 | 自从1912年Victor Hess发现高能宇宙线以来，人们对高能宇宙线的认识虽然取得了较大的进展，但仍有较多的奥秘有待探索：超高能量(大于1018eV)宇宙线的通量特性、超高能宇宙线的起源等。低频射电探测技术具有较高的能量探测阈值、工作效率高(95%左右)、角度分辨率好等优点，有利于对超高能宇宙线的探测，但该技术需要较为复杂的电子学技术的支持----灵活的触发电平和触发模式、分布式的较高精度的时间戳标记(RMS<10ns)、大动态范围的波形数字化(>10bits 500MHz)和远距离的高速传输(>1.25Gbps 3Km)等。 位于中国新疆天山的GRAND实验是新提出的基于低频射电探测技术的高能宇宙线实验设想。本论文以该实验为目标，针对低频射电探测所需的关键技术，开展相关了的研究与样机设计： 1) 自触发前端单元(Self-Triggering Front-End Unit)的方案设计，包括：快速触发板FTRIG (郭芳)、时间戳标记板GPSTIM和高速数字化与传输板DFADC。 2) 时间戳标记板GPSTIM的初样设计：主要包含较高精度的GPS模块、高稳定的时钟、高精度的时间数字转换TDC和USB从接口等。测试结果：在800秒内，GPSTIM的相对时间精度RMS为5.34ns(<10ns)；USB 从接口等工作正常。 3) 高速数字化与传输板DFADC的初样设计：主要包含2路高速ADC、高速光纤接口和USB主接口等。测试结果：在1.0GHz采样、-1dBFS 61.7MHz正弦波输入的情况下，ADC1的有效位ENOB为9.51bits，而ADC2为9.34bits；在3.125Gbps线速率下，高速SFP接口1的误码率小于2.996x10-12，而接口2的小于2.964x10-12；USB 主接口、USB 从接口和以太网接口等都工作正常稳定。 最后，集成了面向低频射电探测的自触发前端单元的原型样机，并与高能所触发实验室开发的高速读出部件构成了样机系统，完成了室内测试，并专门赴新疆实验场地进行了现场测试，验证了原型样机设计的成功，为低频射电探测技术用于超高能宇宙线探测的实验建造打下了良好的基础。 关键字：高能宇宙线，低频射电探测，GPS时间戳标记，波形数字化，高速传输 |
| 学科主题 | 核技术及应用 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2016-02-25 |
| 源URL | [http://ir.ihep.ac.cn/handle/311005/209785]  |
| 专题 | 实验物理中心_学位论文和出站报告 |
| 作者单位 | 中国科学院高能物理研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 林海川. 博士论文-面向低频射电探测的自触发前端单元的研制[D]. 北京. 中国科学院大学. 2014. |
入库方式： OAI收割
来源：高能物理研究所
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