[发明专利]一种量子电压合成系统用多通道补偿信号产生装置

说明书

本申请提供了一种量子电压合成系统用多通道补偿信号产生装置，其中，处理器用于接收上位机发送的待合成波形的波形信息，并从待合成波形的波形信息中提取直流信息、交流信息以及扫描信息，将直流信息发送至直流波形产生模块、将交流信息发送至交流波形产生模块、将扫描信息发送至扫描波形产生模块；直流波形产生模块用于根据直流信息产生直流电压波形；交流波形产生模块用于根据交流信息产生交流电压波形；扫描波形产生模块用于根据扫描信息产生扫描波形；加法器用于将直流电压波形、交流电压波形以及扫描波形进行波形叠加以产生目标合成波形。本装置可以有效降低量子电压合成系统中仪器的使用数量、降低成本、提高系统的集成度。

技术领域

本申请涉及计量技术领域，尤其是涉及一种量子电压合成系统用多通道补偿信号产生装置。

背景技术

量子电压合成系统分为两种类型：可编程型约瑟夫森电压标准(ProgrammableJosephson Voltage Standard，PJVS)和脉冲驱动型交流约瑟夫森电压标准(AC JosephsonVoltage standard，ACJVS)。PJVS在工作过程中需要一台偏置电流源产生直流或台阶状偏置电流，PJVS合成信号频率一般不超过1kHz。ACJVS又称为约瑟夫森任意波形合成器(Josephson Arbitrary Waveform Synthesizer，JAWS)，它可以合成频率最高可到几百kHz甚至几GHz的信号。与PJVS的偏置电流源不同，ACJVS在工作过程中需要一台补偿电流源，以重新注入与合成信号同频率的交流电流。补偿电流源由补偿信号源、具有电压-电流转换功能的隔离放大器组成。在波形合成过程中，每一个约瑟夫森结阵对应一个补偿信号通道。ACJVS将多个阵列串联以提高合成电压的幅度，补偿信号通道的数量需要相应地增加。

现阶段，通常采用商用双通道任意波形发生器(Arbitrary Waveform Generator，AWG)例如Keysight 33500产生ACJVS需要的补偿信号。德国联邦物理技术研究院(Physikalisch-Technische Bundesanstalt，PTB)将8个阵列串联以实现1V量子电压的合成，为了产生补偿信号使用了4台AWG；美国标准与技术研究院(National Institute ofStandards and Technology，NIST)将16个阵列串联以实现4V量子电压的合成，为了产生补偿信号使用了8台AWG。除上述补偿信号外，采用ACJVS合成量子电压还需要辅助的仪器产生扫描信号，需要辅助的仪器实现补偿信号与扫描信号的联合驱动。这无疑会进一步增加ACJVS中使用仪器的数量、增加体积、增加成本，并使仪器控制变得更加复杂。所以，在量子电压合成过程中降低仪器的使用数量、提高系统集成度是亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种量子电压合成系统用多通道补偿信号产生装置，可以有效降低量子电压合成系统中仪器的使用数量、降低成本、提高量子电压合成系统的集成度。

本申请实施例提供了一种量子电压合成系统用多通道补偿信号产生装置，所述多通道补偿信号产生装置包括处理器、直流波形产生模块、交流波形产生模块、扫描波形产生模块以及加法器；其中，

所述处理器，用于接收上位机发送的待合成波形的波形信息，并从所述待合成波形的波形信息中提取直流信息、交流信息以及扫描信息，将所述直流信息发送至所述直流波形产生模块、将所述交流信息发送至所述交流波形产生模块、将所述扫描信息发送至所述扫描波形产生模块；

所述直流波形产生模块，用于接收所述处理器发送的所述直流信息，并根据所述直流信息产生直流电压波形；

所述交流波形产生模块，用于接收所述处理器发送的所述交流信息，并根据所述交流信息产生交流电压波形；

所述扫描波形产生模块，用于接收所述处理器发送的所述扫描信息，并根据所述扫描信息产生扫描波形；