[发明专利]时域高解析度的超导示波器及示波方法

说明书

本发明提供一种时域高解析度的超导示波器及示波方法，包括：产生间隔时间可变的脉冲波的脉冲波产生模块；将信号源转换为与脉冲波同步的信号电流的超导干涉模块；超导采样模块，接收所述信号电流、记录电流及恒值电流，基于所述信号电流的触发对所述记录电流的值进行采样，并记录对应采样时刻的延迟时间。本发明的信号电流与记录电流无需同步，灵活性高；运行频率可控性高；脉冲波的延迟时间可变，适于随机采样；且精确度高，采样速度快，解析度高。

技术领域

本发明涉及超导应用领域，特别是涉及一种时域高解析度的超导示波器及示波方法。

背景技术

超导体(superconductor)，又称为超导材料，指在某一温度下，电阻为零的导体。在实验中，当温度降到临界温度时，导体电阻的测量值降到低于摄氏零度时数值的10负7次方，可以认为电阻为零，导体转换为超导态。超导体不仅具有零电阻的特性，另一个重要特征是完全抗磁性。超导体的研究日趋深入，一方面，多种具有实用潜力的超导材料被发现，另一方面，对超导机理的研究也有一定进展。目前，超导体已经进行了一系列试验性应用，并且开展了一定的军事、商业应用，在通信领域可以作为光子晶体的缺陷材料。

1961年，英国科学家约瑟夫森发现了以他名字命名的约瑟夫森效应，根据约瑟夫森效应，当在约瑟夫森结两端偏置一个直流电压时，结中产生一定交变的电流，其频率与偏置的电压成正比，当偏置电压为1μV时，电流频率为483.6MHz，约瑟夫森效应的元件已为国际采用作为定义单位伏特的标准。利用超导约瑟夫森结可实现非常高频率的电子器件，因此，基于超导约瑟夫森结的超导数字器件和电路在信号检测、处理方面具有很大的优势。

现有示波器的信号频率和采样频率需要同步；示波器的运行频率受多个因素影响，难以控制；且时域的下限精确度低。如何基于超导材料提高示波器的性能，已成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种时域高解析度的超导示波器及示波方法，用于解决现有技术中示波器的信号频率和采样频率需要同步、频率难以控制以及时域的下限精确度低等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种时域高解析度的超导示波器，所述时域高解析度的超导示波器至少包括：

脉冲波产生模块，基于一高频输入电流产生间隔时间可变的脉冲波；

超导干涉模块，连接于所述脉冲波产生模块的输出端，将信号源转换为与所述脉冲波同步的信号电流；

超导采样模块，接收所述信号电流、记录电流及恒值电流，基于所述信号电流的触发对所述记录电流的值进行采样，并记录对应采样时刻的延迟时间。

可选地，所述脉冲波产生模块包括可控时间的延迟输送超导线路，第一输入电感线圈，第一约瑟夫森隧道结元件，第一输出电感线圈及第一电阻器；所述延迟输送超导线路的一端接收高频输入电流，另一端通过所述第一输入电感线圈接地；所述第一约瑟夫森隧道结元件一端连接电流源，另一端接地；所述第一输出电感线圈与所述第一电阻器串联后并联于所述第一约瑟夫森隧道结元件的两端，所述第一输出电感线圈与所述第一电阻器的连接节点输出所述脉冲波。

更可选地，所述延迟输送超导线路包括至少两层金属层，各金属层间隔设置，相邻两层金属层之间设置有介电层。

可选地，所述超导干涉模块包括第二输入电感线圈、第二约瑟夫森隧道结元件、第二输出电感线圈、第三约瑟夫森隧道结元件及第二电阻器；所述第二输入电感线圈的一端接收所述脉冲波，另一端接地；所述第二约瑟夫森隧道结元件的一端接收信号源，另一端接地；所述第二输出电感线圈与所述第三约瑟夫森隧道结元件串联后并联于所述第二约瑟夫森隧道结元件的两端；所述第二电阻器的一端连接于所述第二输出电感线圈与所述第二电阻器之间，另一端输出所述信号电流。