[發明專利]一種基于脈沖驅動型交流量子電壓源的功率產生裝置

有效

• 申請號: 202010798064.6
• 申請日: 2020-08-10
• 公開（公告）號: CN111900956B
• 公開（公告）日: 2023-06-09
• 發明（設計）人: 周琨荔;屈繼峰;趙建亭;韓琪娜;魯云峰;施楊;王淼兒
• 申請（專利權）人: 中國計量科學研究院
• 主分類號: H03K3/02
• 分類號: H03K3/02;H03K3/017
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 謝玲

本申請提供了一種基于脈沖驅動型交流量子電壓源的功率產生裝置，所述裝置包括：波形發生器、脈沖驅動型交流量子電壓源、電壓放大器、跨導放大器、光電隔離器和處理器。脈沖驅動型交流量子電壓源負責產生包括預設數量頻譜分量的量子準確電壓信號。電壓放大器和跨導放大器分別負責將脈沖驅動型交流量子電壓源產生的電壓信號轉換為功率源輸出端的電壓信號和電流信號。波形發生器負責調節兩臺脈沖驅動型交流量子電壓源之間的相對相位。與現有技術中基于數模轉換器或振蕩器或可編程型交流量子電壓源建立的功率源相比，本申請中基于脈沖驅動型交流量子電壓源建立的功率源具有穩定性好、頻帶寬、諧波失真小、背景噪聲低的優點。

技術領域

本申請涉及功率計量技術領域，尤其是涉及一種基于脈沖驅動型交流量子電壓源的功率產生裝置。

背景技術

在精密電磁測量領域中，功率源是一種重要的儀器設備，其在功率測量、電能計費、電網諧波評估等方面扮演了極為重要的角色。目前，功率源通常是由可以實現相位調節的雙通道電壓源、電壓轉換模塊以及電流轉換模塊等組成。

雙通道電壓源通常采用以下三種方式產生電壓信號，包括：通過高速時序控制芯片，例如現場可編程門陣列(Field?Programmable?Gate?Array，FPGA)讀取存儲器內的波形數據并將其發送至數模轉換器(Digital?to?Analog?Converter，DAC)實現電壓信號的合成；通過振蕩器的方式產生交流電壓信號；通過可編程型交流量子電壓源產生交流電壓信號，其中，可編程型交流量子電壓源為可編程約瑟夫森電壓源(Programmable?JosephsonVoltage?Standard，PJVS)。然而，上述三種方式合成信號的頻譜存在諧波失真大、背景噪聲高等問題，進而降低了功率源輸出信號的性能。

發明內容

有鑒于此，本申請的目的在于提供一種基于脈沖驅動型交流量子電壓源的功率產生裝置，具有穩定性高、諧波失真小、信噪比高等優點。

本申請實施例提供了一種基于脈沖驅動型交流量子電壓源的功率產生裝置，所述裝置包括：波形發生器、脈沖驅動型交流量子電壓源和處理器；其中，所述脈沖驅動型交流量子電壓源包括第一脈沖驅動型交流量子電壓源和第二脈沖驅動型交流量子電壓源，所述第一脈沖驅動型交流量子電壓源與所述雙通道波形發生器的第一通道相連接；所述第二脈沖驅動型交流量子電壓源與所述雙通道波形發生器的第二通道相連接；

所述波形發生器，用于產生觸發信號，通過所述第一通道和所述第二通道分別向第一脈沖驅動型交流量子電壓源和第二脈沖驅動型交流量子電壓源發送觸發信號；其中，所述觸發信號包括相位不同的第一觸發信號和第二觸發信號；

所述第一脈沖驅動型交流量子電壓源，用于在接收到所述第一觸發信號后，對所述第一脈沖驅動型交流量子電壓源中的第一波形信號的信號參數進行調節處理，并基于預設的合成方法，對調節后的第一波形信號進行合成處理，得到第一電壓信號；所述第二脈沖驅動型交流量子電壓源，用于在接收到所述第二觸發信號后，對所述第二脈沖驅動型交流量子電壓源中的第二波形信號的信號參數進行調節處理，并基于預設的合成方法，對調節后的第二波形信號進行合成處理，得到第二電壓信號；

所述處理器，用于基于所述第一電壓信號和所述第二電壓信號，確定匹配所述觸發信號的目標功率值。

在一種可能的實施方法中，所述脈沖驅動型交流量子電壓源為脈沖驅動型約瑟夫森任意波形合成器；

其中，所述脈沖驅動型交流量子電壓源包括預設數量的頻譜分量。

在一種可能的實施方法中，所述第一脈沖驅動型交流量子電壓源包括第一脈沖碼型發生器、第一約瑟夫森結陣以及第一低通濾波器；以及，

所述第二脈沖驅動型交流量子電壓源包括第二脈沖碼型發生器、第二約瑟夫森結陣以及第二低通濾波器。

在一種可能的實施方法中，所述第一脈沖驅動型交流量子電壓源，具體用于：