[发明专利]一种直流信号与微波信号合成装置

说明书

本发明公开了一种微波信号与直流信号合成装置，属于信号处理技术领域，包括基板，所述基板上设有传输线路，所述传输线路包括直流信号传输线路、微波信号传输线路和直流微波信号合成线路，所述直流信号传输线路的输出端和微波信号传输线路的输出端并接后与所述直流微波信号合成线路的输入端连接，本发明通过采用一种全新结构形式的直流信号与微波信号合成装置，以解决现有技术中不得不采用商用Bias‑Tee带来的性能、设计、成本等诸多问题。

技术领域

本发明属于信号处理技术领域，特别是一种微波信号与直流信号合成装置。

背景技术

在对超导量子芯片上的量子比特进行操控时，直流信号与微波信号需要经过同一个通道馈入量子比特中，超导量子比特工作在10mK左右的极低温环境中，在馈入量子比特之前，直流信号和微波信号需要分别经过不同的低温线路优化，现有技术中常用的合成方式是采用商用Bias-Tee器件，Bias-Tee中文为偏置器，是一种在不干扰其他器件前提下设置直流偏置点的三端网络。

采用Bias-Tee器件的问题在于，商用的Bias-Tee器件采用电感、电容甚至电阻等基础元件组合的方式在实现功能，标称的温度使用范围最低也只在-55℃(218.15K)左右，与超导量子比特的工作温度10mK相比，温度相差太大，在极低温条件下，商用Bias-Tee性能可能会发生巨大变化甚至器件失效，同时，由于商用Bias-Tee中所用不同类型元器件的材料特性也是不一样的，不同元器件在不同温度下更是千差万别，因此影响商用Bias-Tee性能的因素也会增多；同时，在产品设计过程中，目前只能采用一定温度范围内设计、极低温条件下测试的方法来进行产品设计，实际极低温环境下的反复测试会带来极大的人力、物力和财力的消耗，成本极大。商用Bias-Tee中所用的元器件本身带有一定的信号损耗，损耗的能量也会转化成热量散发出去，当功耗和热量达到一定的程度，便会改变量子比特所处的环境温度，影响到量子比特的性能，甚至导致整个芯片不能正常的工作。

发明内容

本发明的目的是提供一种全新结构形式的直流信号与微波信号合成装置，以解决现有技术中不得不采用商用Bias-Tee带来的性能、设计、成本等诸多问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种微波信号与直流信号合成装置，包括基板，所述基板上设有传输线路，所述传输线路包括直流信号传输线路、微波信号传输线路和直流微波信号合成线路，所述直流信号传输线路的输出端和微波信号传输线路的输出端并接后与所述直流微波信号合成线路的输入端连接。

进一步的，所述基板为硅基板。

进一步的，所述传输线路的材料为金属铝。

进一步的，所述直流信号传输线路包括第一共面波导传输线。

进一步的，所述直流信号传输线路还包括第二共面波导传输线，所述第二共面波导传输线的一端与所述第一共面波导传输线的输入端并接，所述第二共面波导传输线的另一端开路。

进一步的，所述微波信号传输线路包括交指电容。

进一步的，所述直流微波信号合成线路包括第三共面波导传输线。

进一步的，所述第一共面波导传输线和第二共面波导传输线的长度为待通过信号波长的四分之一，所述第三共面波导传输线的特性阻抗为50Ω。

进一步的，所述直流微波信号合成线路的输出端与量子芯片连接。

与现有技术相比，本发明通过采用直接在所述基板上直接设置传输线路的方式，所述传输线路包括所述直流信号传输线路、所述微波信号传输线路和所述直流微波信号合成线路，分别用于传输直流信号、微波信号和合成后的直流微波信号，避免了采用商用Bias-Tee带来的诸多问题，采用本发明实施例1的方案，带有的优点有：