[发明专利]一种用于量子交流电压系统的低噪声偏置源及使用方法

说明书

本发明公开一种用于量子电压系统的低噪声偏置源及使用方法，涉及偏置源技术领域，以解决现有方式量子交流电压上升时间长，影响量子交流电压的准确度的问题。其中低噪声偏置源包括：循环控制模块，与高速D/A阵列电连接，根据接收到的控制信号启动或停止工作；工作时，根据接收到的量子交流电压输出的控制字和驱动高速D/A阵列电压输出的数据列表，循环驱动高速D/A阵列工作；高速D/A阵列，根据控制字和数据列表循环输出驱动信号；电源模块，对循环控制模块和高速D/A阵列供电。减少了量子交流电压的上升时间，降低了上升时间对合成量子交流电压的准确度的影响。

技术领域

本发明涉及偏置源技术领域，尤其涉及一种用于量子交流电压系统的低噪声偏置源及使用方法。

背景技术

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。偏置源是量子交直流电压标准中的重要组成部分，用于为超导器件—超导阵列结提供偏置信号，驱动其在液氦环境和微波辐照下产生所需的量子电压台阶。

以往用于量子电压系统的偏置源为偏置电流源，偏置电流源的输出电流预先调节完成，通过控制开关单元的开合以及换向来实现对超导阵列结的驱动，使其输出预定的量子电压。目前开关单元所使用的开关元件是固态开关，所用固态开关的上升时间约为100纳秒，而在控制中电流又需要流过通断和换向两只固态开关，因此量子交流电压的上升时间达到几百纳秒，影响了合成的量子交流电压的准确度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于量子交流电压系统的低噪声偏置源及使用方法，降低了输出信号的噪声，提高了驱动超导阵列结输出量子交流电压信号的稳定性，解决现有技术中导通电阻在流过电流时会产生热量导致温度升高，导通电阻也会产生变化，导致驱动电流不稳定，影响量子合成交流电压的稳定性的技术问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于量子电压系统的低噪声偏置源，包括：循环控制模块、高速D/A阵列以及电源模块；

所述循环控制模块，与所述高速D/A阵列电连接，根据接收到的控制信号启动或停止工作；工作时，根据接收到的量子交流电压输出的控制字和驱动高速D/A阵列电压输出的数据列表，循环驱动所述高速D/A阵列工作；

所述高速D/A阵列，根据所述控制字和所述数据列表循环输出驱动信号；

所述电源模块，对所述循环控制模块和所述高速D/A阵列供电。

与现有技术相比，本发明的用于量子电压系统的低噪声偏置源，采用偏置电压源来驱动超导阵列结合成交流电压信号，采用循环控制模块直接控制高速D/A阵列来产生相应的偏置电压，避免了再经过一级高速放大单元来产生偏置电流，再来驱动超导阵列结，提高了控制速度并将偏置电流源控制方式下的上升时间有一百纳秒减小到十纳秒。采用高速电压信号驱动超导阵列结，其上升时间可达到十纳秒以内，有效的降低了上升时间对合成量子交流电压的准确度的影响。

本发明还提供一种用于量子电压系统的低噪声偏置源的使用方法，包括：

电源模块分别对循环控制模块和高速D/A阵列的数字部分以及所述高速D/A阵列的模拟部分供电；

所述循环控制模块根据接收到的控制信号启动工作；

根据接收到的量子交流电压输出控制字和驱动高速D/A阵列电压输出的数据列表，循环驱动高速D/A阵列工作；

所述高速D/A阵列，根据所述控制字和所述数据列表循环输出驱动信号。

与现有技术相比，本发明提供的用于量子电压系统的低噪声偏置源的使用方法的有益效果与上述技术方案所述超长自由演化时间冷原子频标装置的有益效果相同，此处不做赘述。