【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及超导量子计算测控，尤其涉及一种多通道微波信号生成装置。
技术介绍
1、超导量子计算机通过使用参量放大器放大来自量子比特的微弱读出信号以现实高读出信噪比，其中参量放大器可分为行波管参量放大器和约瑟夫森参量放大器，这两种参量放大器所需的泵浦信号频率从数吉赫兹到十几吉赫兹不等。由于参量放大器和量子芯片一同工作在只有十多毫开尔文的极低温环境中，对热噪声十分敏感。为了避免热噪声干扰，泵浦信号只有在读取量子比特状态时才需要打开，否则应该被关闭。参量放大器的泵浦信号一般使用信号源来提供，然而传统信号源面临以下三个方面问题：
2、(1)传统的信号源体积大、成本高且集成度低，制约了超导量子计算机比特规模的提升。
3、(2)传统信号源功率控制精度不足导致参量放大器无法工作在最佳状态，阻碍了读出保真度的提高。
4、(3)传统信号源往往通过网络/面板通信控制微波输出开关，数百微秒的网络响应时间对比仅数微秒的读取持续时间，无法实时控制微波信号输出，导致非读取情况下微波信号能量泄露到稀释制冷机，引发稀释制冷机升温问题。
技术实现思路
1、鉴于上述问题，本专利技术提供了一种多通道微波信号生成装置。
2、根据本专利技术的一个方面，提供了一种多通道微波信号生成装置，包括：时钟消抖电路，用于根据输入参考时钟生成与输入参考时钟相位同步的生成参考时钟；扇出电路，与时钟消抖电路的输出端连接，用于将生成参考时钟分发为多路；多个微波生成电路，与扇出电路的多个输出通道
3、根据本专利技术的实施例，时钟消抖电路包括：恒温压控晶体振荡器，用于产生指定频率的时钟信号；带通滤波器，与恒温压控晶体振荡器的输出端连接，用于对恒温压控晶体振荡器输出的时钟信号进行滤波处理，输出目标频率范围的生成参考时钟；分频器，与带通滤波器的输出端连接，用于对生成参考时钟进行分频，输出与输入参考时钟频率同频的反馈时钟；鉴相器，与分频器的输出端连接，用于鉴别输入参考时钟与反馈时钟之间的相位差；第一低通滤波器，与鉴相器的输出端连接，用于对受相位差控制的电压信号进行滤波处理，滤除电压信号包含的高频噪声，其中，电压信号用于控制恒温压控晶体振荡器输出时钟信号的频率。
4、根据本专利技术的实施例，微波生成电路包括：频率综合器，与扇出电路的输出端连接，用于生成目标频率的微波信号，其中，频率综合器内部集成有压控振荡器、小数分频器、鉴相器和环路滤波器。
5、根据本专利技术的实施例，微波生成电路还包括：可调滤波器，与频率综合器输出端连接，用于滤除微波信号中的谐波和杂散信号。
6、根据本专利技术的实施例，微波生成电路还包括：压控增益放大器电路，与可调滤波器的输出端连接，用于通过调整自身增益来控制微波信号的功率。
7、根据本专利技术的实施例，压控增益放大器电路包括：数模变换器，用于将数字控制信号转换为模拟电压；第二低通滤波器，与数模变换器的输出端连接，用于对模拟电压进行平滑处理，滤除模拟电压中的高频噪声；压控放大器，与第二低通滤波器的输出端连接，用于根据经第二低通滤波器平滑处理后的模拟电压来调整增益。
8、根据本专利技术的实施例，微波生成电路还包括：单刀双掷微波开关，与压控增益放大器电路的输出端连接，用于实时切换微波信号输出通道的通断，其中，单刀双掷微波开关能够被外部控制器实时控制。
9、根据本专利技术的实施例，扇出电路包括：功率分配器，用于将生成参考时钟分配至多个输出通道。
10、根据本专利技术的实施例，扇出电路还包括：信号放大器，与功率分配器连接，用于增强生成参考时钟的功率。
11、根据本专利技术的实施例，扇出电路包括：时钟缓冲器，用于将生成参考时钟均匀分配至多个输出通道。
12、本专利技术提供的多通道微波信号生成装置，至少具有以下有益效果：
13、(1)根据本专利技术提供的多通道微波信号生成装置，通过采用时钟消抖电路+微波生成电路的方式来生成目标频率和功率的微波信号，其中，时钟消抖电路对输入的时钟信号进行消抖处理，从而向后级输出高质量的生成参考时钟，提高系统相噪性能，微波生成电路复用时钟消抖电路输出的生成参考时钟，直接生成目标频率和功率的微波信号，可以看出，本专利技术提供的多通道微波信号生成装置使用的器件数量少，具有高集成度、高系统稳定性和低成本的优势。
14、(2)根据本专利技术提供的多通道微波信号生成装置，通过扇出电路将生成参考时钟从一路扇出成多路，提高了时钟消抖电路的利用率。
15、(3)根据本专利技术提供的多通道微波信号生成装置，微波生成电路由一个集成有压控振荡器、小数分频器、鉴相器和环路滤波器的单颗频率综合芯片(即频率综合器)实现，提高了系统的集成度。
16、(4)根据本专利技术提供的多通道微波信号生成装置，微波信号采用频率综合芯片+可调增益放大器的方式实现功率和频率调节，由高精度数模变换器(dac)控制的可调增益放大器支持输出功率“无极”调节，输出功率分辨率可实现优于0.1dbm的精度，高功率分辨率有助于获取更优的参量放大器工作点，提高量子比特读取保真度。
17、(5)根据本专利技术提供的多通道微波信号生成装置，微波信号输出通道上级联了一个高速单刀双掷的微波开关，可在十纳秒时间内完成通断切换，支持外部控制器(例如fpga)实时控制微波开关通断，能够避免在非读取情况下微波能量泄露导致的制冷机升温问题。
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1.一种多通道微波信号生成装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的多通道微波信号生成装置，其特征在于，所述时钟消抖电路包括：
3.根据权利要求1所述的多通道微波信号生成装置，其特征在于，所述微波生成电路包括：
4.根据权利要求1所述的多通道微波信号生成装置，其特征在于，所述微波生成电路还包括：
5.根据权利要求4所述的多通道微波信号生成装置，其特征在于所述微波生成电路还包括：
6.根据权利要求5所述的多通道微波信号生成装置，其特征在于，压控增益放大器电路包括：
7.根据权利要求5所述的多通道微波信号生成装置，其特征在于所述微波生成电路还包括：
8.根据权利要求1所述的多通道微波信号生成装置，其特征在于，所述扇出电路包括：
9.根据权利要求8所述的多通道微波信号生成装置，其特征在于，所述扇出电路还包括：
10.根据权利要求1所述的多通道微波信号生成装置，其特征在于，所述扇出电路包括：
【技术特征摘要】
1.一种多通道微波信号生成装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的多通道微波信号生成装置，其特征在于，所述时钟消抖电路包括：
3.根据权利要求1所述的多通道微波信号生成装置，其特征在于，所述微波生成电路包括：
4.根据权利要求1所述的多通道微波信号生成装置，其特征在于，所述微波生成电路还包括：
5.根据权利要求4所述的多通道微波信号生成装置，其特征在于所述微波生成电路还包括：
6.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭成，林金，李宇怀，徐昱，廖胜凯，彭承志，朱晓波，潘建伟，
申请(专利权)人：合肥国家实验室，
类型：发明
国别省市：
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