CN109581099A - 一种约瑟夫森参量放大器的性能测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于放大器测试领域，公开了一种约瑟夫森参量放大器的性能测试方法，包括：依据第一参考参数测量约瑟夫森参量放大器的第一增益曲线，确定所述第一增益曲线上满足预设增益阈值范围的增益区间对应的第二参考参数；依据所述第二参考参数测量约瑟夫森参量放大器的第二增益曲线；根据所述第二增益曲线上增益带宽最大值确定第三参考参数；依据所述第三参考参数测量约瑟夫森参量放大器的第三增益曲线；根据所述第三增益曲线上增益带宽最大值确定最佳工作点参数。本发明每一次测量都是基于前一次测量结果，减少了测试工作的盲目性和数据采集量，有效提高约瑟夫森参量放大器的性能测试工作。

Description

一种约瑟夫森参量放大器的性能测试方法

技术领域

本发明属于放大器测试领域，特别是一种约瑟夫森参量放大器的性能测试方法。

背景技术

在超导量子计算中，超导量子芯片处于极低温(<30mK)的环境下，受噪声影响大，并且从超导量子芯片输出的信号非常微弱，一般需要在输出端后级加多级放大器用以提高信号强度。目前商用的低温放大器一般工作在4K温度层，会带来极大的热噪声，而和超导量子芯片工作在同一温度层的约瑟夫森参量放大器具有极大的增益、不会引入额外噪声的优良特性，所以约瑟夫森参量放大器是做超导量子计算的必要器件。

现有技术中约瑟夫森参量放大器的性能测试方法还局限于盲目的大范围扫描约瑟夫森参量放大器的偏置电流、泵浦频率和泵浦功率。

现有技术中的约瑟夫森参量放大器的性能测试方法存在以下缺陷和不足：

1.现有的技术在固定的泵浦频率下大范围重复扫描泵浦功率以及偏置电流来观察各个工作点的增益情况，然后更换泵浦频率，重复上述步骤，盲目性太高，且这样略带重复性的盲目扫描，获得大批量数据，增加数据分析的工作量，增加了数据处理难度，大大降低了约瑟夫森参量放大器的性能测试效率。

2.现有技术中大范围重复扫描偏置电流、泵浦频率和泵浦功率，扫描时间长，极为耗时。

发明内容

本发明的目的是提供一种约瑟夫森参量放大器的性能测试方法，以解决现有技术中的不足，它能够有效提高约瑟夫森参量放大器的性能测试工作。

本发明采用的技术方案如下：

一种约瑟夫森参量放大器的性能测试方法，其中，包括

当所述约瑟夫森参量放大器上同时施加泵浦信号和偏置磁通电流信号调控时，依据第一参考参数测量约瑟夫森参量放大器的第一增益曲线；其中：所述第一参考参数区间包括表示偏置磁通电流信号的扫描范围的第一电流参考区间、表示待放大信号频率扫描范围的目标频率区间、表示泵浦信号功率扫描区间的预设参考功率区间；

确定所述第一增益曲线上满足预设增益阈值范围的增益区间对应的第二参考参数；

依据所述第二参考参数测量约瑟夫森参量放大器的第二增益曲线；

根据所述第二增益曲线上增益带宽最大值确定第三参考参数；

依据所述第三参考参数测量约瑟夫森参量放大器的第三增益曲线；

根据所述第三增益曲线上增益带宽最大值确定最佳工作点参数。

如上所述约瑟夫森参量放大器的性能测试方法，其中，优选的，所述依据第一参考参数测量约瑟夫森参量放大器的第一增益曲线，具体包括：

根据所述目标频率区间设置具有不同频率大小的待放大信号，针对具有不同频率大小的各所述待放大信号，均测量约瑟夫森参量放大器的增益随泵浦信号功率、偏置磁通电流两者的变化曲线；该过程中，泵浦信号功率在所述预设参考功率区间内变化，偏置磁通电流在所述第一电流参考区间变化，泵浦信号的频率等于当前待放大信号的频率的2倍。

如上所述约瑟夫森参量放大器的性能测试方法，其中，优选的，所述第二参考参数包括表示所述第一增益曲线上满足预设增益阈值范围的增益区间对应的待放大信号的频率的参考中心频率、表示所述第一增益曲线上满足预设增益阈值范围的增益区间对应的偏置磁通电流信号的区间的第二电流参考区间、表示所述第一增益曲线上满足预设增益阈值范围的增益区间对应的泵浦信号的功率区间的第一功率参考区间；

依据所述第二参考参数量约瑟夫森参量放大器的第二增益曲线，具体包括：

设置所述待放大信号的频率在所述参考中心频率附近以所述参考中心频率为中心的第一带宽频率范围内变化，设置所述泵浦信号的频率恒等于所述参考中心频率的2倍，根据所述第二电流参考区间设置不同大小的偏置磁通电流信号；当各不同大小的偏置磁通电流信号调控时，重复测量约瑟夫森参量放大器的增益随泵浦信号功率、待放大信号的频率两者的变化曲线。

如上所述约瑟夫森参量放大器的性能测试方法，其中，优选的，所述第三参考参数包括表示所述第二增益曲线上增益带宽最大值对应的偏置磁通电流信号的具体值的最佳电流值、表示所述第二增益曲线上增益带宽最大值对应的泵浦信号的功率区间第二功率参考区间；

依据所述第三参考参数测量约瑟夫森参量放大器的第三增益曲线，具体包括：

设置所述待放大信号的频率在所述参考中心频率附近以所述参考中心频率为中心的第一带宽频率范围内变化，设置偏置磁通电流信号的大小等于所述最佳电流值，根据所述第二功率参考区间设置具有不同功率大小的泵浦信号，当各不同功率大小的泵浦信号调控时，重复测量约瑟夫森参量放大器的增益随泵浦信号频率、待放大信号的频率两者的变化曲线。

如上所述约瑟夫森参量放大器的性能测试方法，其中，优选的，根据所述第三增益曲线上增益带宽最大值确定最佳工作点参数，具体包括：

确定第三增益曲线上增益带宽最大值对应的泵浦信号的功率为最佳泵浦功率；

确定第三增益曲线上增益带宽最大值对应的泵浦信号的频率为最佳泵浦频率。

确定第三增益曲线上增益带宽最大值对应的待放大信号频率为最佳信号频率。

如上所述约瑟夫森参量放大器的性能测试方法，其中，优选的，所述性能测试方法还包括：

在所述约瑟夫森参量放大器上只施加偏置磁通电流信号调控时，测量所述约瑟夫森参量放大器的直流调制谱；

确定所述直流调制谱上所述目标频率区间对应的谐振信号区间对应的偏置磁通电流区间作为所述第一电流参考区间。

如上所述约瑟夫森参量放大器的性能测试方法，其中，优选的，测量所述约瑟夫森参量放大器的直流调制谱，具体包括：

在约瑟夫森参量放大器上只施加偏置磁通电流信号进行调控的条件下，测量约瑟夫森参量放大器的谐振信号随待放大信号的频率、偏置磁通电流信号两者的变化曲线作为直流调制谱；该过程中，待放大信号的频率在第一预设频率区间变化，偏置磁通电流信号在第一预设电流区间变化。

如上所述约瑟夫森参量放大器的性能测试方法，其中，优选的，确定所述直流调制谱上所述目标频率区间对应的谐振信号区间对应的偏置磁通电流区间作为所述第一电流参考区间，具体包括：

确定所述直流调制谱上的满足所述目标频率区间的谐振信号区间；

确定所述谐振信号区间对应的偏置磁通电流区间，其中：所述偏置磁通电流区间有多个；

确定电流数值靠近0的所述偏置磁通电流区间作为所述第一电流参考区间

与现有技术相比，本发明在对约瑟夫森参量放大器的性能测试时，先依据第一参考参数测量约瑟夫森参量放大器的第一增益曲线，然后结合预设增益阈值范围对第一增益曲线进行分析，实现所述第一增益曲线上满足预设增益阈值范围的增益区间对应的第二参考参数的确定，接着依据所述第二参考参数测量约瑟夫森参量放大器的第二增益曲线，并通过所述第二增益曲线上增益带宽最大值确定第三参考参数；然后依据所述第三参考参数测量约瑟夫森参量放大器的第三增益曲线，并根据所述第三增益曲线上增益带宽最大值确定最佳工作点参数。这个过程中，第二次测量所依据的第二参考参数来源于对第一增益曲线的分析，第三次测量所依据的第三参考参数来源于对第二增益曲线的分析，减少了测量的盲目性；同时，通过对第一增益曲线分析获得第二参考参数时，是通过选取所述第一增益曲线上满足预设增益阈值范围的增益区间对应的参数实现的，通过对第二增益曲线分析获得第三参考参数时，是通过选取所述第二增益曲线上增益带宽最大值对应的参数实现的，有效缩短了每次测量时的参数区间，大大减少了扫描工作量和扫描得到的数据量，减少了扫描耗时、降低了数据处理难度，有效提高了约瑟夫森参量放大器的性能测试工作的效率。

整个过程中，根据第一增益曲线确定第二参考参数，根据第二参考参数测量第二增益曲线，根据第二增益曲线确定第三参考参数，根据第三参考参数测量第三增益曲线，根据第三增益曲线确定最佳工作点参数，整个测量过程，参数测量区间次次递减，有效提高了约瑟夫森参量放大器的性能测试效率。

附图说明

图1是约瑟夫森参量放大器的性能测试系统；

图2是本发明一实施例提供的约瑟夫森参量放大器的性能测试方法流程图；

图3是本发明另一实施例提供的约瑟夫森参量放大器的性能测试方法流程图；

图4是获得的直流调制谱图；

图5是固定第一信号频率和泵浦信号频率的情况下，扫描磁通电流信号和泵浦信号功率获得的增益图；其中：该图中，泵浦信号频率等于2倍的第一信号频率；

图6是固定磁通电流信号和泵浦信号频率的情况下，扫描第一信号频率和泵浦信号功率获得的增益图；

图7是固定磁通电流信号和泵浦信号功率的情况下，扫描第一信号频率和泵浦信号频率获得的增益图。

具体实施方式

下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本发明的实施例提供了一种约瑟夫森参量放大器的性能测试方法，其在如图1所示的约瑟夫森参量放大器的性能测试系统实施，图1所示的约瑟夫森参量放大器的性能测试系统包括微波源信号系统1、偏置磁通电流信号系统2、网络分析仪系统3、频谱仪系统4及约瑟夫森放大器5。

其中：微波源信号系统1包括用于提供泵浦信号的微波源，及对泵浦信号进行初步处理的多个带通滤波器BPF和多个信号衰减器，多个带通滤波器BPF和多个信号衰减器串联设置在泵浦信号的传输路径上。

偏置磁通电流信号系统2包括用于提供偏置磁通电流信号的直流电源，及对偏置磁通电流信号初步处理的多个低通滤波器LPF和电阻元件，其中，多个低通滤波器LPF和电阻元件串联设置在偏置磁通电流信号的传输路径上。

泵浦信号和偏置磁通电流信号均经过偏置器Bias-tee输入约瑟夫森放大器5的调制端口。

而网络分析仪系统3提供一信号作为约瑟夫森参量放大器5的放大信号，即待放大信号，待放大信号经过约瑟夫森参量放大器的信号读取端口施加在约瑟夫森参量放大器的读取腔上。其中，网络分析仪系统3和约瑟夫森参量放大器5之间设置有一系列的带通滤波器BPF和一系列的衰减器，一系列的带通滤波器BPF和一系列的衰减器串联设置在待放大信号的传输路径上，同时，在约瑟夫森参量放大器的信号读取端口的前端设置有环形器，环形器用于隔离输入约瑟夫森参量放大器5的的待放大信号和从约瑟夫森参量放大器5输出的放大之后的放大信号。

输入约瑟夫森参量放大器5的待放大信号经过约瑟夫森参量放大器5放大之后，在经过约瑟夫森参量放大器的信号读取端口输出，并经过环形器隔离后进入输出路线，经设置在输出路线上的加法器后分别进入网络分析仪系统3和频谱仪4，输出线路上的加法器和环形器之间还设置有另外一个环形器和一系列的放大器，网络分析仪系统3用于放大之后的放大信号的增益表征；频谱仪4用于放大之后的放大信号的噪声水平的表征。其中：输出路线上进一步设置有环形器和多个商用放大器，多个商用放大器具有不同的放大系数，且处于不同的温区。

在该约瑟夫森参量放大器的性能测试系统上实施的约瑟夫森参量放大器的性能测试方法的流程图参阅图2所示，具体包括以下步骤S2至步骤S12：

步骤S2：当所述约瑟夫森参量放大器上同时施加泵浦信号和偏置磁通电流信号调控时，先依据第一参考参数测量约瑟夫森参量放大器的第一增益曲线；其中：所述第一参考参数区间包括表示偏置磁通电流信号的扫描范围的第一电流参考区间、表示待放大信号频率扫描范围的目标频率区间、表示泵浦信号功率扫描区间的预设参考功率区间；

步骤S4：确定所述第一增益曲线上满足预设增益阈值范围的增益区间对应的第二参考参数；

步骤S6：再依据所述第二参考参数测量约瑟夫森参量放大器的第二增益曲线；

步骤S8：根据所述第二增益曲线上增益带宽最大值确定第三参考参数；

步骤S10：然后依据所述第三参考参数测量约瑟夫森参量放大器的第三增益曲线；

步骤S12：根据所述第三增益曲线上增益带宽最大值确定最佳工作点参数。

通过以上步骤S2至步骤S12，本申请在对约瑟夫森参量放大器的性能测试时，先依据第一参考参数测量约瑟夫森参量放大器的第一增益曲线，然后结合预设增益阈值范围对第一增益曲线进行分析，实现所述第一增益曲线上满足预设增益阈值范围的增益区间对应的第二参考参数的确定，接着依据所述第二参考参数量约瑟夫森参量放大器的第二增益曲线，并通过所述第二增益曲线上增益带宽最大值确定第三参考参数；然后依据所述第三参考参数测量约瑟夫森参量放大器的第三增益曲线，并根据所述第三增益曲线上增益带宽最大值确定最佳工作点参数。这个过程中，第二次测量所依据的第二参考参数来源于对第一增益曲线的分析，第三次测量所依据的第三参考参数来源于对第二增益曲线的分析，减少了测量的盲目性；同时，通过对第一增益曲线分析获得第二参考参数时，是通过选取所述第一增益曲线上满足预设增益阈值范围的增益区间对应的参数实现的，通过对第二增益曲线分析获得第三参考参数时，是通过选取所述第二增益曲线上增益带宽最大值对应的参数实现的，有效缩短了每次测量时的参数区间，大大减少了扫描工作量和扫描得到的数据量，减少了扫描耗时、降低了数据处理难度，有效提供了约瑟夫森参量放大器的性能测试工作的效率。

整个过程中，根据第一增益曲线确定第二参考参数，根据第二参考参数测量第二增益曲线，根据第二增益曲线确定第三参考参数，根据第三参考参数测量第三增益曲线，根据第三增益曲线确定最佳工作点参数，整个测量过程，层层递减，有效提高了约瑟夫森参量放大器的性能测试效率。

在具体实施的时候，在所述约瑟夫森参量放大器上同时施加泵浦信号和偏置磁通电流信号调控时依次进行第一增益曲线测量、第二增益曲线测量和第三增益曲线测量。在进行第一增益曲线测量时所依据第一参考参数区间包括表示偏置磁通电流信号的扫描范围的第一电流参考区间、表示待放大信号频率扫描范围的目标频率区间、表示泵浦信号功率扫描区间的预设参考功率区间；这里的目标频率区间由用户根据需要进行设置，第一电流参考区间可以根据经验值设置，也可以根据在前测量设置，预设参考功率区间可以根据经验设置。

作为本实施例的优选技术方案，如图3所示，本实施例提供一种通过在前测量设置第一电流参考区间的方法，具体包括步骤S0和步骤S1:

步骤S0:在所述约瑟夫森参量放大器上只施加偏置磁通电流信号调控时，测量所述约瑟夫森参量放大器的直流调制谱；

具体的：在约瑟夫森参量放大器上只施加偏置磁通电流信号进行调控的条件下，测量约瑟夫森参量放大器的增益随待放大信号的频率、偏置磁通电流信号两者的变化曲线作为直流调制谱；该过程中，待放大信号的频率在第一预设频率区间变化，偏置磁通电流信号在第一预设电流区间变化。

示例性的，如图4所示，偏置磁通电流信号flux的第一预设电流区间为-1mA到1mA，该值是考虑到偏置磁通电流信号会使约瑟夫森参量放大器产生热效应而进行的一个初步设置。待放大信号的频率frequency的第一预设频率区间为5.5GHz～8GHz，该值根据约瑟夫森参量放大器的固有属性得出。

步骤S1:确定所述直流调制谱上的满足预设的目标频率区间的谐振信号区间对应的偏置磁通电流区间作为所述第一电流参考区间。其中：目标频率区间是用户根据需要设置的。

具体的，步骤S1包括步骤S11至步骤S13。

步骤S11：确定所述直流调制谱上的目标频率区间对应的谐振信号区间；

步骤S12：确定所述谐振信号区间对应的偏置磁通电流区间，其中：所述偏置磁通电流区间有多个；

步骤S13：确定电流数值靠近0的所述偏置磁通电流区间作为所述第一电流参考区间。

示例性的，设置目标频率区间为[6.4GHz，6.9GHz]。继续参阅图4可知，该直流调制谱上的满足[6.4GHz，6.9GHz]的目标频率区间的谐振信号区间对应的偏置磁通电流区间有3个，其中：中间的偏置磁通电流区[-0.1mA,-0.04mA]的电流数值比较靠近0，选择该电流区间作为所述第一电流参考区间。

通过步骤S11至步骤S13，可以选择电流数值较小的靠近0的偏置磁通电流区间，以避免电流带来的热效应对约瑟夫森参量放大器的性能影响。

步骤S2所述的测量约瑟夫森参量放大器的第一增益曲线，具体操作如下：

根据所述目标频率区间设置具有不同频率的待放大信号，针对具有不同频率的各所述待放大信号，均测量约瑟夫森参量放大器的增益随泵浦信号功率、偏置磁通电流两者的变化曲线；该过程中，泵浦信号功率在所述预设参考功率区间内变化，偏置磁通电流在所述第一电流参考区间变化，泵浦信号的频率等于当前待放大信号的频率的2倍。

示例性的，请参阅图5所示，根据目标频率区间[6.4GHz，6.9GHz]设置频率fs分别为6.4GHz、6.5GHz、6.6GHz、6.7GHz、6.8GHz、6.9GHz的待放大信号，然后分别测量约瑟夫森参量放大器对这些待放大信号的第一增益曲线，如图5所示，共得到6个对应不同频率的待放大信号的增益曲线图，在测量约瑟夫森参量放大器的对当前待放大信号的第一增益曲线时，泵浦信号的频率等于当前待放大信号的频率的2倍，泵浦信号功率在所述预设参考功率区间内变化，本实施例中预设参考功率区间设置为[-40dBm，-30dBm]，偏置磁通电流在[-0.1mA,-0.04mA]的第一电流参考区间变化。

该操作中根据所述目标频率区间设置具有不同频率的待放大信号，针对具有不同频率的各所述待放大信号，均测量约瑟夫森参量放大器的增益随泵浦信号功率、偏置磁通电流两者的变化曲线，实现了不同频率大小的待放大信号的增益测量，减少了对待放大信号的频率连续扫描导致的盲目性和数据量增加；同时，泵浦信号的频率等于当前待放大信号的频率的2倍，一方面减小了工作量，另一方面，能够获得较好的增益效果。

步骤S4中的确定所述第一增益曲线上满足预设增益阈值范围的增益区间对应的第二参考参数，所述第二参考参数包括表示所述第一增益曲线上满足预设增益阈值范围的增益区间对应的待放大信号的频率的参考中心频率、表示所述第一增益曲线上满足预设增益阈值范围的增益区间对应的偏置磁通电流信号的区间的第二电流参考区间、表示所述第一增益曲线上满足预设增益阈值范围的增益区间对应的泵浦信号的功率区间的第一功率参考区间；而确定所述第一增益曲线上满足预设增益阈值范围的增益区间对应的第二参考参数具体包括：

步骤S41：先根据预设增益阈值范围选出满足预设增益阈值范围的增益曲线，并确定该增益曲线对应的待放大信号的频率为参考中心频率。

示例性的，本实施例预设增益阈值范围大于等于15dB，比较6个图，选择对应频率fs为6.8GHz的待放大信号的增益曲线图进一步分析，同时，确认频率fs等于6.8GHz为参考中心频率。

步骤S42：对选定的待分析增益曲线图进一步分析，选出该增益曲线上满足预设增益阈值范围的增益曲线对应泵浦信号的功率区间作为第一功率参考区间、选出该增益曲线上满足预设增益阈值范围的增益区间对应的偏置磁通电流信号的区间作为第二电流参考区间。

示例性的，请继续参阅图5所示，本实施例的确定的第一功率参考区间为[-39dBm,-35.5dBm]，确定的第二电流参考区间为[-0.08m,-0.075mA]。

基于步骤S4的工作，步骤S6所述的再依据所述第二参考参数量约瑟夫森参量放大器的第二增益曲线，具体包括：

设置所述待放大信号的频率在所述参考中心频率附近以所述参考中心频率为中心的第一带宽频率范围内变化，设置所述泵浦信号的频率恒等于所述参考中心频率的2倍，根据所述第二电流参考区间设置具有不同大小的偏置磁通电流信号；当各不同大小的偏置磁通电流信号调控时，重复测量约瑟夫森参量放大器的增益随泵浦信号功率、待放大信号的功率两者的变化曲线。

示例性的，请参阅图6所示，设置所述待放大信号的频率在所述参考中心频率附近以所述参考中心频率为中心的第一带宽频率范围内变化，第一带宽频率范围为[6.5GHZ，7.1GHZ]，设置所述泵浦信号的频率恒等于所述参考中心频率的2倍，即设置所述泵浦信号的频率为13.6GHz,根据所述第二电流参考区间[-0.08m,-0.075mA]设置有0.08m、-0.079mA、-0.078m、-0.077mA、-0.076mA、-0.075mA共6个不同大小的偏置磁通电流信号，当6个各不同大小的偏置磁通电流信号分别调控约瑟夫森参量放大器时，重复测量约瑟夫森参量放大器的增益随泵浦信号功率、待放大信号的功率两者的变化曲线，获得对应6个不同大小的偏置磁通电流信号的6个增益曲线图，即第二增益曲线。

基于步骤S6得到的第二增益曲线步骤S8中确定了第三参考参数，第三参考参数包括表示所述第二增益曲线上增益带宽最大值对应的偏置磁通电流信号的具体值的最佳电流值、表示所述第二增益曲线上增益带宽最大值对应的泵浦信号的功率区间第二功率参考区间；所以步骤S8中所描述的根据所述第二增益曲线上增益带宽最大值确定第三参考参数，具体包括：

步骤S81：比较步骤S6得到的6个增益曲线图的增益带宽，选择出具有最大增益带宽(即增益带宽最大值)的增益曲线图，确定该增益曲线图对应的偏置磁通电流信号的数值为最佳电流值。

示例性的，在本实施例中，选择对应的偏置磁通电流信号为-0.076mA增益曲线图作为进一步分析的增益曲线，同时，确定偏置磁通电流信号的数值-0.076mA作为最佳电流值。

步骤S82：对选定的待分析增益曲线图进一步分析，选出该增益曲线上增益带宽最大值对应的泵浦信号的功率区间作为第二功率参考区间。

示例性的，请继续参阅图6所示，确定第二功率参考区间为[-38dBm,-35.5dBm]。

基于步骤S8得到的第三参考参数步骤S10依据所述第三参考参数测量约瑟夫森参量放大器的第三增益曲线，具体包括：

设置所述待放大信号的频率在所述参考中心频率附近以所述参考中心频率为中心的第一带宽频率范围内变化，设置偏置磁通电流信号的大小等于所述最佳电流值，根据所述第二功率参考区间设置具有不同功率大小的泵浦信号，当各不同功率大小的泵浦信号调控时，重复测量约瑟夫森参量放大器的增益随泵浦信号频率、待放大信号的频率两者的变化曲线。

示例性的，请参阅图7所示，设置所述待放大信号的频率在所述参考中心频率附近以所述参考中心频率为中心的第一带宽频率范围内变化，第一带宽频率范围为[6.5GHZ，7.1GHZ]，设置偏置磁通电流信号的数值为-0.076mA，根据所述第二功率参考区间设置-35.5dBm、-36dBm、-36.5dBm、-37dBm、-37.5dBm、-38dBm共6个不同功率大小的泵浦信号，当6个各不同功率大小的泵浦信号分别调控约瑟夫森参量放大器时，重复测量约瑟夫森参量放大器的增益随泵浦信号功率、待放大信号的频率两者的变化曲线，获得对应6个不同功率大小的泵浦信号的6个增益曲线图，即第三增益曲线。

基于步骤S10的第三增益曲线步骤S12确定了最佳工作点参数，最佳工作点参数包括最佳电流值、最佳泵浦功率、最佳泵浦频率和最佳信号频率，S12中所述的根据所述第三增益曲线上增益带宽最大值确定最佳工作点参数，具体包括：

步骤S121：比较步骤S10得到的6个增益曲线图的增益带宽，选择出具有最大增益带宽(即增益带宽最大值)的增益曲线图，确增益曲线图对应的泵浦功率为最佳泵浦功率。

示例性的，在本实施例中，选择对应的泵浦功率为-37dBm的增益曲线图作为进一步分析的增益曲线，同时，确定泵浦功率的-37dBm作为最佳泵浦功率。

步骤S122：对选定的待分析增益曲线图进一步分析，选出该增益曲线上增益带宽最大值对应的待放大信号的频率作为最佳信号频率，选出该增益曲线上增益带宽最大值对应的泵浦信号的频率作为最佳泵浦频率。

需要说明的是，该过程中，泵浦信号频率的变化区间为[13.59GHZ，13.61GHZ]，待放大信号的频率变化区间为[6.5GHZ，7.1GHZ]，两者并不成2倍关系。

以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种约瑟夫森参量放大器的性能测试方法，其特征在于，包括

当所述约瑟夫森参量放大器上同时施加泵浦信号和偏置磁通电流信号调控时，依据第一参考参数测量约瑟夫森参量放大器的第一增益曲线；其中：所述第一参考参数区间包括表示偏置磁通电流信号的扫描范围的第一电流参考区间、表示待放大信号频率扫描范围的目标频率区间、表示泵浦信号功率扫描区间的预设参考功率区间；

确定所述第一增益曲线上满足预设增益阈值范围的增益区间对应的第二参考参数；

依据所述第二参考参数测量约瑟夫森参量放大器的第二增益曲线；

根据所述第二增益曲线上增益带宽最大值确定第三参考参数；

依据所述第三参考参数测量约瑟夫森参量放大器的第三增益曲线；

根据所述第三增益曲线上增益带宽最大值确定最佳工作点参数。

2.根据权利要求1所述约瑟夫森参量放大器的性能测试方法，其特征在于，所述依据第一参考参数测量约瑟夫森参量放大器的第一增益曲线，具体包括：

根据所述目标频率区间设置具有不同频率大小的待放大信号，针对具有不同频率大小的各所述待放大信号，均测量约瑟夫森参量放大器的增益随泵浦信号功率、偏置磁通电流两者的变化曲线；该过程中，泵浦信号功率在所述预设参考功率区间内变化，偏置磁通电流在所述第一电流参考区间变化，泵浦信号的频率等于当前待放大信号的频率的2倍。

3.根据权利要求1所述约瑟夫森参量放大器的性能测试方法，其特征在于，所述第二参考参数包括表示所述第一增益曲线上满足预设增益阈值范围的增益区间对应的待放大信号的频率的参考中心频率、表示所述第一增益曲线上满足预设增益阈值范围的增益区间对应的偏置磁通电流信号的区间的第二电流参考区间、表示所述第一增益曲线上满足预设增益阈值范围的增益区间对应的泵浦信号的功率区间的第一功率参考区间；

依据所述第二参考参数量约瑟夫森参量放大器的第二增益曲线，具体包括：

设置所述待放大信号的频率在所述参考中心频率附近以所述参考中心频率为中心的第一带宽频率范围内变化，设置所述泵浦信号的频率恒等于所述参考中心频率的2倍，根据所述第二电流参考区间设置不同大小的偏置磁通电流信号；当各不同大小的偏置磁通电流信号调控时，重复测量约瑟夫森参量放大器的增益随泵浦信号功率、待放大信号的频率两者的变化曲线。

4.根据权利要求1所述约瑟夫森参量放大器的性能测试方法，其特征在于，所述第三参考参数包括表示所述第二增益曲线上增益带宽最大值对应的偏置磁通电流信号的具体值的最佳电流值、表示所述第二增益曲线上增益带宽最大值对应的泵浦信号的功率区间第二功率参考区间；

依据所述第三参考参数测量约瑟夫森参量放大器的第三增益曲线，具体包括：

设置所述待放大信号的频率在所述参考中心频率附近以所述参考中心频率为中心的第一带宽频率范围内变化，设置偏置磁通电流信号的大小等于所述最佳电流值，根据所述第二功率参考区间设置具有不同功率大小的泵浦信号，当各不同功率大小的泵浦信号调控时，重复测量约瑟夫森参量放大器的增益随泵浦信号频率、待放大信号的频率两者的变化曲线。

5.根据权利要求1所述约瑟夫森参量放大器的性能测试方法，其特征在于，根据所述第三增益曲线上增益带宽最大值确定最佳工作点参数，具体包括：

确定第三增益曲线上增益带宽最大值对应的泵浦信号的功率为最佳泵浦功率；

确定第三增益曲线上增益带宽最大值对应的泵浦信号的频率为最佳泵浦频率。

确定第三增益曲线上增益带宽最大值对应的待放大信号频率为最佳信号频率。

6.根据权利要求1所述约瑟夫森参量放大器的性能测试方法，其特征在于，所述性能测试方法还包括：

在所述约瑟夫森参量放大器上只施加偏置磁通电流信号调控时，测量所述约瑟夫森参量放大器的直流调制谱；

确定所述直流调制谱上的所述目标频率区间对应的的谐振信号区间对应的偏置磁通电流区间作为所述第一电流参考区间。

7.根据权利要求6所述约瑟夫森参量放大器的性能测试方法，其特征在于，测量所述约瑟夫森参量放大器的直流调制谱，具体包括：

在约瑟夫森参量放大器上只施加偏置磁通电流信号进行调控的条件下，测量约瑟夫森参量放大器的谐振信号随待放大信号的频率、偏置磁通电流信号两者的变化曲线作为直流调制谱；该过程中，待放大信号的频率在第一预设频率区间变化，偏置磁通电流信号在第一预设电流区间变化。

8.根据权利要求6所述约瑟夫森参量放大器的性能测试方法，其特征在于，确定所述直流调制谱上所述目标频率区间对应的的谐振信号区间对应的偏置磁通电流区间作为所述第一电流参考区间，具体包括：

确定所述直流调制谱上的满足目标频率区间的目标增益区间；

确定所述目标增益区间对应的偏置磁通电流区间，其中：所述偏置磁通电流区间有多个；

确定电流数值靠近0的所述偏置磁通电流区间作为所述第一电流参考区间。