[發明專利]無線約瑟夫遜參數轉換器

在審

• 申請號: 201680028514.5
• 申請日: 2016-04-15
• 公開（公告）號: CN107683527A
• 公開（公告）日: 2018-02-09
• 發明（設計）人: 卡特里娜·斯利瓦;邁克爾·哈特里奇;阿尼魯德·納爾拉;希亞姆·尚卡爾;路易吉·弗倫齊奧;羅伯特·J·舍爾科普夫三世;米歇爾·德沃爾特
• 申請（專利權）人: 耶魯大學
• 主分類號: H01L27/18
• 分類號: H01L27/18;H04B10/70;H04B10/90;H03D7/00;G06N99/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 杜誠,馬驍

1.一種用于微波信號的無線轉換器，包括：

基板；

多個第一約瑟夫遜結，所述多個第一約瑟夫遜結形成在所述基板上并連接成環；

形成在所述基板上的與所述環鄰近的接地面；

第一天線，所述第一天線形成在所述基板上并連接至所述多個第一約瑟夫遜結；以及

第二天線，所述第二天線形成在所述基板上，朝向與所述第一天線垂直并且連接至所述多個第一約瑟夫遜結。

2.根據權利要求1所述的無線轉換器，其中，所述轉換器被配置成接收第一頻率的泵送能量，所述第一天線的尺寸被設定成與第二頻率的電磁能耦合，并且所述第二天線的尺寸被設定成與不同于所述第二頻率的第三頻率的電磁能耦合，并且其中，所述第一頻率基本上等于所述第二頻率和所述第三頻率之和，或者所述第二頻率和所述第三頻率之差。

3.根據權利要求1或2所述的無線轉換器，其中，

所述第一天線的第一半部連接至所述環的第一邊上的兩個約瑟夫遜結之間的第一節點，并且所述第一天線的第二半部連接至所述環的第二邊上的兩個約瑟夫遜結之間的第二節點；并且

所述第二天線的第一半部連接至所述環的第三邊上的兩個約瑟夫遜結之間的第三節點，并且所述第二天線的第二半部連接至所述環的第四邊上的兩個約瑟夫遜結之間的第四節點。

4.根據權利要求1或2所述的無線轉換器，其中，所述多個第一約瑟夫遜結被布置成形成約瑟夫遜參數轉換器。

5.根據權利要求4所述的無線轉換器，其中，所述轉換器能夠在約400MHz寬的可調頻率范圍內提供20dB的增益。

6.根據權利要求4所述的無線轉換器，其中，所述轉換器能夠提供約25dB的增益，其中在約-140dBm至約-120dBm之間的值處出現約1dB的壓縮。

7.根據權利要求1所述的無線轉換器，還包括：

第一電容器，所述第一電容器連接至所述第一天線的第一半部與所述環之間的第一節點；

第二電容器，所述第二電容器連接至所述第一天線的第二半部與所述環之間的第二節點；

第三電容器，所述第三電容器連接至所述第二天線的第一半部與所述環之間的第三節點；以及

第四電容器，所述第四電容器連接至所述第二天線的第二半部與所述環之間的第四節點。

8.根據權利要求7所述的無線轉換器，其中，所述第一電容器至所述第四電容器包括形成在所述基板上的平行板電容器。

9.根據權利要求7所述的無線轉換器，其中，所述第一電容器至所述第四電容器包括形成在所述基板上的叉指電容器。

10.根據權利要求7所述的無線轉換器，其中，所述第一電容器和所述第二電容器具有基本上相同的第一電容，并且所述第三電容器和所述第四電容器具有基本相同的第二電容，所述第二電容與所述第一電容不同。

11.根據權利要求7所述的無線轉換器，其中，所述第一電容器至所述第四電容器至少部分地由用于形成所述多個第一約瑟夫遜結的同一材料層形成。

12.根據權利要求11所述的無線轉換器，其中，所述同一材料層形成所述第一天線和所述第二天線。

13.根據權利要求11所述的無線轉換器，其中，所述同一材料層支持超導性。

14.根據權利要求7、8和10至13中的任一項所述的無線轉換器，其中，所述接地面形成所述第一電容器至所述第四電容器的參考電位板。

15.根據權利要求1、2和7至13中的任一項所述的無線轉換器，其中，所述接地面包括導電膜，所述導電膜被圖案化成具有穿過所述膜的至少一個切口的環形形狀，其中所述切口防止所述環形形狀膜周圍的圓形電流流動。

16.根據權利要求15所述的無線轉換器，其中，所述至少一個切口相對于所述第一天線和/或所述第二天線對稱地劃分所述接地面。

17.根據權利要求1、2和7至13中的任一項所述的無線轉換器，還包括第二批多個約瑟夫遜結，所述第二批多個約瑟夫遜結位于所述第一批多個約瑟夫遜結內并連接至所述第一批多個約瑟夫遜結。