用于纳伏级直流量子小电压的驱动方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于纳伏级直流量子小电压的驱动方法及系统。该驱动方法包括：步骤S1：采用两路微波驱动源结合两路偏置电流驱动源同时驱动两路约瑟夫森阵列结；步骤S2：获取直流量子小电压标称值V以及超导结量子电压台阶数n，同时改变施加在两路约瑟夫森阵列结上的微波驱动信号的频率以及偏置电流驱动信号的超导阵列结数量，产生两路量子直流电压信号，并分别记录为V1和V2；步骤S3：利用公式V

【技术实现步骤摘要】
用于纳伏级直流量子小电压的驱动方法及系统


[0001]本专利技术涉及电压驱动方法
，具体而言，涉及一种用于纳伏级直流量子小电压的驱动方法及系统。

技术介绍

[0002]可编程约瑟夫森量子电压标准，可以实现直流量子电压的输出，也可以通过动态扫描实现交流电压的输出，作为最高标准对交直流电压参量进行量值传递，在电学计量、航空航天以及武器系统的交直流电压高端测量方面有着广泛的应用。
[0003]以往用于直流量子电压的驱动方法1：采用微波源对处于液氦中的超导阵列结进行辐照驱动，使超导阵列结处于零台阶状态，再对超导阵列结施加偏置电流驱动信号，使超导阵列结产生第一个量子电压台阶，此时便可以得到直流量子电压信号，再通过驱动不同数量的可编程约瑟夫森阵列结从而得到不同的直流量子电压输出。该驱动方法为目前可编程约瑟夫森常用驱动方法，驱动简单方便，但是由于量子电压台阶的电压量值为非整数，其输出的直流量子电压与所需的量值存在一定的偏差，在电压相对较高(100mV～10V)时，其偏差的相对数值较小。
[0004]以往用于直流量子电压的驱动方法2：以输出1mV直流量子电压为例，首先根据所需要的量子电压标称值1mV，取微波频率f＝70GHz、n＝1，依据公式N1＝[V*KJ/f]＝7，即要得到标称值为1mV的量子电压，需要偏置电流源驱动的超导阵列结数量为7个。然后再根据公式f1＝V*KJ/N1计算出所需的微波驱动频率f1≈69.0854GHz。采用69.0854GHz的微波对处于液氦中的超导阵列结进行辐照驱动，使超导阵列结处于零台阶状态，再对7个超导阵列结施加偏置电流驱动信号，使超导阵列结产生第一个量子电压台阶，此时便可以得到直流量子电压：V1＝N1*nf1/KJ＝0.9999999mV，实际输出电压量值V1与标称值V之间的差值：ΔV＝V1
‑
V＝
‑
0.0000001mV＝
‑
0.1nV。
[0005]但是根据量子电压公式V＝N*nf/K
J
可以计算出单个超导阵列结的电压约为145μV(微波频率70GHz时)，以上两种方法均无法实现145μV以下的直流电压输出。

技术实现思路

[0006]本专利技术的主要目的在于提供一种用于纳伏级直流量子小电压的驱动方法及系统，实现可编程约瑟夫森直流纳伏级量子小电压的精确输出，解决传统驱动方法在可编程约瑟夫森电压标准无法输出纳伏级直流纳伏级小电压信号的问题。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种用于纳伏级直流量子小电压的驱动方法，包括：
[0008]步骤S1：采用两路微波驱动源结合两路偏置电流驱动源同时驱动两路约瑟夫森阵列结；
[0009]步骤S2：获取直流量子小电压标称值V以及超导结量子电压台阶数n，同时改变施加在两路约瑟夫森阵列结上的微波驱动信号的频率以及偏置电流驱动信号的超导阵列结
数量，产生两路量子直流电压信号，并分别记录为V1和V2，其中，V1＝N1*nf1/K
J
，V2＝N2*nf2/K
J
，V1为第一路量子直流电压信号，V2为第二路量子直流电压信号，N1为第一路超导结的数量，N2为第二路超导结的数量，n为超导结的量子电压台阶数，f1为第一路微波源的频率，f2为第二路微波源的频率，K
J
为约瑟夫森常数；
[0010]步骤S3：根据施加在两路约瑟夫森阵列结上的微波驱动信号的频率以及偏置电流驱动信号的超导阵列结数量，利用公式V
’
＝V1‑
V2＝N1*nf1/K
J
‑
N2*nf2/K
J
＝(N1f1–
N2f2)*n/K
J
即可计算得到纳伏级直流量子小电压信号V
’
。
[0011]进一步地，在所述步骤S3中，取N1＝N2。
[0012]进一步地，所述约瑟夫森常数K
J
＝483597.848416984GHz/V。
[0013]进一步地，所述超导结量子电压台阶数n取1。
[0014]另一方面，本专利技术该公开了一种用于直流量子小电压的驱动系统，所述系统包括：
[0015]驱动模块，所述驱动模块包括两路微波驱动源单元和两路偏置电流驱动源单元，两路所述微波驱动源单元和两路所述偏置电流驱动源单元用于同时驱动两路约瑟夫森阵列结；
[0016]参数获取模块，所述参数获取模块用于获取直流量子小电源标称值V以及超导结量子电压台阶数n；
[0017]控制模块，所述微波驱动频率控制模块用于对两路所述微波驱动源单元的微波源驱动频率，以及两路所述偏置电流驱动源单元输出的驱动信号的超导阵列结数量进行控制，产生两路量子直流电压信号，并分别记录为V1和V2，其中，V1＝N1*nf1/K
J
，V2＝N2*nf2/K
J
，V1为第一路量子直流电压信号，V2为第二路量子直流电压信号，N1为第一路超导结的数量，N2为第二路超导结的数量，f1为第一路微波源的频率，f2为第二路微波源的频率，K
J
为约瑟夫森常数；
[0018]数据处理模块，所述数据处理模块用于根据施加在两路约瑟夫森阵列结上的微波驱动信号的频率以及偏置电流驱动信号的超导阵列结数量，利用公式V
’
＝V1‑
V2＝N1*nf1/K
J
‑
N2*nf2/K
J
＝(N1f1–
N2f2)*n/K
J
计算得到纳伏级直流量子小电压信号V
’
。
[0019]进一步地，取N1＝N2。
[0020]进一步地，所述约瑟夫森常数K
J
＝483597.848416984GHz/V。
[0021]进一步地，所述超导结量子电压台阶数n取1。
[0022]应用本专利技术的技术方案，本专利技术采用双路微波驱动源频率差分驱动结合偏置电流驱动源控制技术同时驱动两路约瑟夫森阵列结可以实现精确纳伏级直流量子小电压的输出，通过同时改变施加在两路约瑟夫森阵列结上的微波驱动信号的频率以及偏置电流驱动信号的超导阵列结数量，从而得到高精确的纳伏级直流量子小电压信号，实现100nV～1mV的量子直流电压信号输出。
附图说明
[0023]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0024]图1是本专利技术实施例公开的用于纳伏级直流量子小电压的驱动方法的流程图；
[0025]图2是本专利技术实施例公开的用于纳伏级直流量子小电压的驱动系统的示意图。
[0026]其中，上述附图包括以下附图标记：
[0027]10、驱动模块；20、参数获取模块；30、控制模块；40、数据处理模块。
具体实施方式
[0028]需本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于纳伏级直流量子小电压的驱动方法，其特征在于，包括：步骤S1：采用两路微波驱动源结合两路偏置电流驱动源同时驱动两路约瑟夫森阵列结；步骤S2：获取直流量子小电压标称值V以及超导结量子电压台阶数n，同时改变施加在两路约瑟夫森阵列结上的微波驱动信号的频率以及偏置电流驱动信号的超导阵列结数量，产生两路量子直流电压信号，并分别记录为V1和V2，其中，V1＝N1*nf1/K
J
，V2＝N2*nf2/K
J
，V1为第一路量子直流电压信号，V2为第二路量子直流电压信号，N1为第一路超导结的数量，N2为第二路超导结的数量，n为超导结的量子电压台阶数，f1为第一路微波源的频率，f2为第二路微波源的频率，K
J
为约瑟夫森常数；步骤S3：根据施加在两路约瑟夫森阵列结上的微波驱动信号的频率以及偏置电流驱动信号的超导阵列结数量，利用公式V
’
＝V1‑
V2＝N1*nf1/K
J
‑
N2*nf2/K
J
＝(N1f1–
N2f2)*n/K
J
即可计算得到纳伏级直流量子小电压信号V
’
。2.根据权利要求1所述的用于纳伏级直流量子小电压的驱动方法，其特征在于，在所述步骤S3中，取N1＝N2。3.根据权利要求1所述的用于纳伏级直流量子小电压的驱动方法，其特征在于，所述约瑟夫森常数K
J
＝483597.848416984GHz/V。4.根据权利要求1所述的用于纳伏级直流量子小电压的驱动方法，其特征在于，所述超导结量子电压台阶数n取1。5.一种用于直流量子小电压的驱动系统，其特征在于，所述系统包括：...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱珠，
申请(专利权)人：北京无线电计量测试研究所，
类型：发明
国别省市：