一种超导电路低温到室温的高速信号传输装置及测试系统制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种超导电路低温到室温的高速信号传输装置和测试系统，其中，传输装置包括测试杆，测试杆一端连接低温样品腔，另一端连接室温安装盒；低温样品腔内设置有低温端高频测试PCB，低温端高频测试PCB上设有超导芯片安装位和输入/输出端口，输入/输出端口与所述低温端高频测试PCB上的线路相连，输入/输出端口为SSMP连接器；室温安装盒侧面设有输入端口和输出端口，输入端口为SMA连接器，室温安装盒内设置有室温放大器，室温放大器的输入端与SMA连接器相连，输出端与输出端口相连；所述测试杆内设置有低温

【技术实现步骤摘要】
一种超导电路低温到室温的高速信号传输装置及测试系统


[0001]本专利技术涉及超导电路传输
，特别是涉及一种超导电路低温到室温的高速信号传输装置及测试系统。

技术介绍

[0002]超导计算机因为其高速与低功耗特性受到各方的关注和积极研究。其中，超导计算机的核心SFQ(单磁通量子)电路的高速信号处理能力及输入输出能力至关重要，而SFQ电路又需要工作在4.2K的低温环境。故超导电路高速信号的输入输出涉及到低温(4.2K)到室温(300K)的跨温区互联。并且，低温(4.2K)SFQ电路的输出信号十分微弱(几mV)，需要利用低噪声的读出电路将信号读出并放大，但同时放大后的信号必须保持为数字信号的格式，才能在输出到室温(300K)被后端室温电子系统进行采集并分析。随着超导芯片电路的日益复杂化和多芯片模块的日益集成化，对芯片的测试提出了越来越高的需求。
[0003]现有的超导逻辑电路测试系统，基于美国ResearchElectronicsDevelopment,Inc生产的多通道OCTOPUX，该设备明确说明用于超导逻辑电路的低频测试，支持最高信号频率为1MHz。这样的测试在超导逻辑电路的开发阶段验证完全满足超导逻辑电路的功能测试和验证。但是，超导逻辑电路相对CMOS逻辑电路的优势在于其工作主频可高达数十GHz，因此，需要能支持更高速度的一套超导逻辑电路的测试和适用于未来超导逻辑电路应用的技术方案，发挥超导逻辑电路的高速不可替代的优势。
[0004]目前超导SFQ电路的高频测试，常采用片上高频测试的方法，低频输入，使片上产生高频信号，再降频到低频输出。高频时钟个数受限于SR数量，测试pattern数量有限，且并非严格意义上的高频输入/输出测试。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种超导电路低温到室温的高速信号传输装置及测试系统，实现了严格意义上的高频输入/输出测试。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种超导电路低温到室温的高速信号传输装置，包括测试杆，所述测试杆一端连接低温样品腔，另一端连接室温安装盒；所述低温样品腔内设置有低温端高频测试PCB，所述低温端高频测试PCB上设有超导芯片安装位和输入/输出端口，所述输入/输出端口与所述低温端高频测试PCB上的线路相连，所述输入/输出端口为SSMP连接器；所述室温安装盒侧面设有输入端口和输出端口，所述输入端口为SMA连接器，所述室温安装盒内设置有室温放大器，所述室温放大器的输入端与SMA连接器相连，输出端与所述输出端口相连；所述测试杆内设置有低温
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室温同轴线缆，所述低温
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室温同轴线缆的低温端与所述SSMP连接器接口相连，室温端与所述SMA连接器相连。
[0007]所述低温端高频测试PCB采用Rogers4350板材与Fr4层压板制成，所述低温端高频测试PCB上的线路经过50欧姆阻抗匹配。
[0008]所述低温
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室温同轴线缆为半刚性同轴线缆，采用铍铜制成，所述低温
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室温同轴
线缆的低温端的接口为SSMP连接器，所述SSMP连接器与所述低温端高频测试PCB上的SSMP连接器互为一对公母；所述低温
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室温同轴线缆的室温端直接与所述室温安装盒上的SMA连接器相连。
[0009]所述室温放大器包括级联的一级低噪声放大器和二级限幅放大器，所述一级低噪声放大器，工作频率为50KHz～12GHz，增益大于25dB，输入信号灵敏度为mV级；所述二级限幅放大器支持传输速率最高达到12.5Gbps，差分增益为44dB，输入信号灵敏度为2mVp
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p，输出电压最高达到880mVp
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p。
[0010]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种超导芯片测试系统，包括上述的超导电路低温到室温的高速信号传输装置，所述超导芯片安装位上安装有待测超导芯片，所述室温安装盒的输出端口分别与示波器和数据采集分析系统相连，所述示波器用于采样信号和波形测试，以实现输出波形分析和高速信号传输眼图分析；所述数据采集分析系统用于进行误码率测试。
[0011]所述待测超导芯片通过低温胶固定于超导芯片安装位上，并通过引线键合实现与所述低温端高频测试PCB上的线路的连接。
[0012]所述数据采集分析系统包括相互连接的FPGA和上位机；所述FPGA包括依次连接的GTY模块和BERT模块，所述GTY模块用于将高速串行数据转换为并行数据；所述BERT模块用于计算并行数据中的BER；所述上位机用于解析FPGA输出的数据，并进行显示。
[0013]有益效果
[0014]由于采用了上述的技术方案，本专利技术与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本专利技术中超导芯片的输出高速信号由低温端PCB上SSMP接口传输到同轴线缆，再由同轴线缆传输到测试杆室温安装盒SMA接口，再连接室温线缆和室温放大器将传导到室温的微弱超导信号(几mV)进行放大整形处理，变为信号幅值大于几百mV的数字信号，由传输线缆连接到测试设备进行信号输出和数据采集分析。与现有的高频测试方法相比，本专利技术能支持更高速度的超导逻辑电路的测试，且整个信号传输过程都是高频信号，实现了严格意义上的高频输入/输出测试。
附图说明
[0015]图1是本专利技术实施方式的硬件连接图；
[0016]图2是本专利技术实施方式的测试示意图；
[0017]图3是本专利技术实施方式中低温端高频测试PCB的示意图；
[0018]图4是本专利技术实施方式中SSMP连接器的示意图；
[0019]图5是本专利技术实施方式中低温
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室温同轴线缆的示意图；
[0020]图6是本专利技术实施方式中低温
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室温同轴线缆与低温端高频测试PCB的连接示意图；
[0021]图7是本专利技术实施方式中室温放大器的示意图；
[0022]图8是本专利技术实施方式中12Gbps输出信号波形和信号传输眼图；
[0023]图9是本专利技术实施方式中FPGA中的工程模型图；
[0024]图10是本专利技术实施方式中FPGA的BERT实现原理图。
具体实施方式
[0025]下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
[0026]本专利技术的实施方式涉及一种超导电路低温到室温的高速信号传输装置，如图1和图2所示，包括测试杆1，所述测试杆1一端连接低温样品腔2，另一端连接室温安装盒3；所述低温样品腔2内设置有低温端高频测试PCB，所述低温端高频测试PCB上设有超导芯片安装位和输入/输出端口，所述输入/输出端口与所述低温端高频测试PCB上的线路相连，所述输入/输出端口为SSMP连接器；所述室温安装盒3侧面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超导电路低温到室温的高速信号传输装置，其特征在于，包括测试杆，所述测试杆一端连接低温样品腔，另一端连接室温安装盒；所述低温样品腔内设置有低温端高频测试PCB，所述低温端高频测试PCB上设有超导芯片安装位和输入/输出端口，所述输入/输出端口与所述低温端高频测试PCB上的线路相连，所述输入/输出端口为SSMP连接器；所述室温安装盒侧面设有输入端口和输出端口，所述输入端口为SMA连接器，所述室温安装盒内设置有室温放大器，所述室温放大器的输入端与SMA连接器相连，输出端与所述输出端口相连；所述测试杆内设置有低温
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室温同轴线缆，所述低温
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室温同轴线缆的低温端与所述SSMP连接器接口相连，室温端与所述SMA连接器相连。2.根据权利要求1所述的超导电路低温到室温的高速信号传输装置，其特征在于，所述低温端高频测试PCB采用Rogers4350板材与Fr4层压板制成，所述低温端高频测试PCB上的线路经过50欧姆阻抗匹配。3.根据权利要求1所述的超导电路低温到室温的高速信号传输装置，其特征在于，所述低温
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室温同轴线缆为半刚性同轴线缆，采用铍铜制成，所述低温
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室温同轴线缆的低温端的接口为SSMP连接器，所述SSMP连接器与所述低温端高频测试PCB上的SSMP连接器互为一对公母；所述低温
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室温同轴线缆的室温端直接与所述室温安装盒上的...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪书娜，李凌云，原蒲升，余慧勤，尤立星，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：