CN111900956B - 一种基于脉冲驱动型交流量子电压源的功率产生装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种基于脉冲驱动型交流量子电压源的功率产生装置，所述装置包括：波形发生器、脉冲驱动型交流量子电压源、电压放大器、跨导放大器、光电隔离器和处理器。脉冲驱动型交流量子电压源负责产生包括预设数量频谱分量的量子准确电压信号。电压放大器和跨导放大器分别负责将脉冲驱动型交流量子电压源产生的电压信号转换为功率源输出端的电压信号和电流信号。波形发生器负责调节两台脉冲驱动型交流量子电压源之间的相对相位。与现有技术中基于数模转换器或振荡器或可编程型交流量子电压源建立的功率源相比，本申请中基于脉冲驱动型交流量子电压源建立的功率源具有稳定性好、频带宽、谐波失真小、背景噪声低的优点。

Description

一种基于脉冲驱动型交流量子电压源的功率产生装置

技术领域

本申请涉及功率计量技术领域，尤其是涉及一种基于脉冲驱动型交流量子电压源的功率产生装置。

背景技术

在精密电磁测量领域中，功率源是一种重要的仪器设备，其在功率测量、电能计费、电网谐波评估等方面扮演了极为重要的角色。目前，功率源通常是由可以实现相位调节的双通道电压源、电压转换模块以及电流转换模块等组成。

双通道电压源通常采用以下三种方式产生电压信号，包括：通过高速时序控制芯片，例如现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)读取存储器内的波形数据并将其发送至数模转换器(Digital to Analog Converter，DAC)实现电压信号的合成；通过振荡器的方式产生交流电压信号；通过可编程型交流量子电压源产生交流电压信号，其中，可编程型交流量子电压源为可编程约瑟夫森电压源(Programmable JosephsonVoltage Standard，PJVS)。然而，上述三种方式合成信号的频谱存在谐波失真大、背景噪声高等问题，进而降低了功率源输出信号的性能。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种基于脉冲驱动型交流量子电压源的功率产生装置，具有稳定性高、谐波失真小、信噪比高等优点。

本申请实施例提供了一种基于脉冲驱动型交流量子电压源的功率产生装置，所述装置包括：波形发生器、脉冲驱动型交流量子电压源和处理器；其中，所述脉冲驱动型交流量子电压源包括第一脉冲驱动型交流量子电压源和第二脉冲驱动型交流量子电压源，所述第一脉冲驱动型交流量子电压源与所述双通道波形发生器的第一通道相连接；所述第二脉冲驱动型交流量子电压源与所述双通道波形发生器的第二通道相连接；

所述波形发生器，用于产生触发信号，通过所述第一通道和所述第二通道分别向第一脉冲驱动型交流量子电压源和第二脉冲驱动型交流量子电压源发送触发信号；其中，所述触发信号包括相位不同的第一触发信号和第二触发信号；

所述第一脉冲驱动型交流量子电压源，用于在接收到所述第一触发信号后，对所述第一脉冲驱动型交流量子电压源中的第一波形信号的信号参数进行调节处理，并基于预设的合成方法，对调节后的第一波形信号进行合成处理，得到第一电压信号；所述第二脉冲驱动型交流量子电压源，用于在接收到所述第二触发信号后，对所述第二脉冲驱动型交流量子电压源中的第二波形信号的信号参数进行调节处理，并基于预设的合成方法，对调节后的第二波形信号进行合成处理，得到第二电压信号；

所述处理器，用于基于所述第一电压信号和所述第二电压信号，确定匹配所述触发信号的目标功率值。

在一种可能的实施方法中，所述脉冲驱动型交流量子电压源为脉冲驱动型约瑟夫森任意波形合成器；

其中，所述脉冲驱动型交流量子电压源包括预设数量的频谱分量。

在一种可能的实施方法中，所述第一脉冲驱动型交流量子电压源包括第一脉冲码型发生器、第一约瑟夫森结阵以及第一低通滤波器；以及，

所述第二脉冲驱动型交流量子电压源包括第二脉冲码型发生器、第二约瑟夫森结阵以及第二低通滤波器。

在一种可能的实施方法中，所述第一脉冲驱动型交流量子电压源，具体用于：

所述第一脉冲码型发生器存储第一波形信号，并产生与所述第一波形信号对应的第一电流脉冲信号；

所述第一约瑟夫森结阵基于所述第一电流脉冲信号，生成与所述第一电流脉冲信号对应的第一电压脉冲信号；

所述第一低通滤波器基于预设的滤波参数，对所述第一电压脉冲信号进行滤波处理，得到第一电压信号；

所述第二脉冲驱动型交流量子电压源，具体用于：

所述第二脉冲码型发生器存储第二波形信号，并产生与所述第二波形信号对应的第二电流脉冲信号；

所述第二约瑟夫森结阵基于所述第二电流脉冲信号，生成与所述第二电流脉冲信号对应的第二电压脉冲信号；

所述第二低通滤波器基于预设的滤波参数，对所述第二电压脉冲信号进行滤波处理，得到第二电压信号。

在一种可能的实施方法中，所述合成方法包括以下任意一种：

补偿型合成方法、五电平零补偿型合成方法。

在一种可能的实施方法中，所述产生装置还包括：电压放大器、跨导放大器；

其中，所述电压放大器，用于在接收到第一电压信号之后，对所述第一电压信号进行放大处理，得到目标电压信号；

所述跨导放大器，用于在接收到第二电压信号之后，对所述第二电压信号进行电流转换以及放大处理，得到目标电流信号。

在一种可能的实施方法中，所述电压放大器包括多级放大电路；

所述电压放大器具体用于：

基于每级电路的放大倍数，对所述第一电压信号进行放大处理，得到目标电压信号。

在一种可能的实施方法中，所述处理器，在用于基于所述第一电压信号和所述第二电压信号，确定匹配所述触发信号的目标功率值时，具体用于：

产生控制信号，并确定所述第一触发信号与所述第二触发信号的相对相位；

基于所述目标电压信号、目标电流信号以及所述第一触发信号与所述第二触发信号的相对相位，确定匹配所述第一触发信号及所述第二触发信号的目标功率值。

在一种可能的实施方法中，所述功率产生装置还包括光电隔离器；所述光电隔离器位于所述波形发生器以及所述脉冲驱动型交流量子电压源之间；

所述光电隔离器，用于将所述波形发生器发出的第一触发信号转化为第一光信号，以及将第二触发信号转化为第二光信号；

所述光电隔离器，还用于将所述第一光信号转化为第一触发信号发送至所述第一脉冲驱动型交流量子电压源，以及将所述第二光信号转化为第二触发信号发送至所述第二脉冲驱动型交流量子电压源。

在一种可能的实施方法中，所述功率产生装置还包括功率测量设备，所述测量设备与所述处理器相连接；

所述功率测量设备用于显示所述处理器确定的匹配所述触发信号的目标功率值。

本申请实施例还提供了一种功率产生系统，所述系统包括上述任一种可能的实施方法中所述的功率产生装置。

本申请实施例提供的一种基于脉冲驱动型交流量子电压源的功率产生装置，所述装置包括：波形发生器、脉冲驱动型交流量子电压源和处理器；其中，所述脉冲驱动型交流量子电压源包括第一脉冲驱动型交流量子电压源和第二脉冲驱动型交流量子电压源，所述第一脉冲驱动型交流量子电压源与所述双通道波形发生器的第一通道相连接；所述第二脉冲驱动型交流量子电压源与所述双通道波形发生器的第二通道相连接；所述波形发生器，用于产生触发信号，通过所述第一通道和所述第二通道分别向第一脉冲驱动型交流量子电压源和第二脉冲驱动型交流量子电压源发送触发信号；其中，所述触发信号包括相位不同的第一触发信号和第二触发信号；所述第一脉冲驱动型交流量子电压源，用于在接收到所述第一触发信号后，对所述第一脉冲驱动型交流量子电压源中的第一波形信号的信号参数进行调节处理，并基于预设的合成方法，对调节后的第一波形信号进行合成处理，得到第一电压信号；所述第二脉冲驱动型交流量子电压源，用于在接收到所述第二触发信号后，对所述第二脉冲驱动型交流量子电压源中的第二波形信号的信号参数进行调节处理，并基于预设的合成方法，对调节后的第二波形信号进行合成处理，得到第二电压信号；所述处理器，用于基于所述第一电压信号和所述第二电压信号，确定匹配所述触发信号的目标功率值。

与现有技术中的基于数模转换器或振荡器或可编程型交流量子电压源PJVS建立的功率源相比，本申请中基于脉冲驱动型交流量子电压源，即交流约瑟夫森电压源(ACJosephson Voltage Standard，ACJVS)建立的功率源，具有稳定性好、频带宽、谐波失真小、背景噪声低的优点。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本申请实施例所提供的一种基于脉冲驱动型交流量子电压源的功率产生装置的结构示意图；

图2a示出了本申请实施例所提供的第一脉冲驱动型交流量子电压源的结构示意图；

图2b示出了本申请实施例所提供的第二脉冲驱动型交流量子电压源的结构示意图；

图3a示出了本申请实施例所提供的补偿型波形合成方法的合成示意图；

图3b示出了本申请实施例所提供的五电平零补偿型波形合成方法的合成示意图；

图4示出了本申请实施例所提供的另一种基于脉冲驱动型交流量子电压源的功率产生装置的结构示意图。

附图说明：

11-波形发生器；12-第一脉冲驱动型交流量子电压源；13-第二脉冲驱动型交流量子电压源；14-处理器；15-电压放大器；16-跨导放大器；17-光电隔离器；

121-第一脉冲码型发生器；122-第一约瑟夫森结阵；123-第一低通滤波器；131-第二脉冲码型发生器；132-第二约瑟夫森结阵；133-第二低通滤波器。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的每个其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请可应用于功率计量领域，其中，功率源是一种重要的仪器设备，其在功率测量、电能计费、电网谐波评估等方面具有重要的应用价值。

现有的功率源通常由可以实现相位调节的双通道电压源、电压转换模块、电流转换模块组成。其中，双通道电压源通常采用三种方式产生电压信号。

方法一：通过高速时序控制芯片，例如现场可编程门阵列FPGA读取存储器内的波形数据并将其发送至数模转换器DAC实现电压信号的合成。在本方法中，需要采用高稳定性的直流电压参考芯片(例如LTZ1000、LM399)给数模转换器提供参考信号。

第一种利用高速时序控制芯片产生交流电压信号的方法存在以下两方面的问题：

(1)直流电压参考芯片为半导体器件，其输出电压信号的稳定性会受到温度、湿度、振动等因素的影响而出现漂移，进而导致数模转换器输出交流电压信号不稳定。

(2)由于用于信号合成的数模转换器不是线性的，并且采用了台阶近似的方式合成信号。虽然高速数模转换器的切换速度非常快，可以减小台阶近似产生的谐波失真，但是谐波失真无法完全消除。另外，正弦波的量化过程会导致输出信号的背景噪声较高。

方法二：通过振荡器的方式产生交流电压信号。

第二种基于振荡器的合成方式也存在两方面的问题：

(1)单个振荡器只能产生包含单个频率分量的正弦信号。当需要产生包含多个频率分量的信号作为谐波功率源时，需要多个振荡器叠加以实现信号的输出，这种情况下，系统的复杂程度、硬件成本均会增加。

(2)振荡器输出电压幅度的稳定性取决于电路中电阻、电容、电感、三极管等元器件的稳定性。然而，这些元器件的性能也会受到温度、湿度、振动等一系列因素的影响而出现漂移。

方法三：通过可编程型交流量子电压源产生交流电压信号。该方法由美国(National Institute of Standards and Technology，NIST)的研究人员在2007年提出。其中，可编程型交流量子电压源即可编程约瑟夫森电压源PJVS。

第三种基于可编程型交流量子电压源的合成方式也存在两方面的问题：

(1)可编程型交流量子电压源采用台阶近似的方式产生正弦波。由于其并不具有常规商用数模转换器芯片的高速切换特性，其切换时间最快仅到微秒量级。在这种情况下，适合产生的交流信号频率不超过500Hz。此外，由于用于正弦波合成的台阶数量非常有限，这导致输出信号的频谱包含非常多不需要的谐波分量。美国NIST提出采用低通滤波器滤除高次谐波，这无疑会增加系统的复杂程度，并且滤波器的幅度响应会降低可编程型交流量子电压源输出信号的幅值准确度。

(2)可编程型交流量子电压源在台阶切换过程中，输出电压的幅值并不准确，这导致所合成正弦信号的幅值并未完全量子化。

基于此，本申请实施例提供了一种基于脉冲驱动型交流量子电压源的功率产生装置，所述装置包括：波形发生器11、脉冲驱动型交流量子电压源和处理器14；其中，所述脉冲驱动型交流量子电压源包括第一脉冲驱动型交流量子电压源12和第二脉冲驱动型交流量子电压源13，所述第一脉冲驱动型交流量子电压源12与所述双通道波形发生器11的第一通道相连接；所述第二脉冲驱动型交流量子电压源13与所述双通道波形发生器11的第二通道相连接；所述波形发生器11，用于产生触发信号，通过所述第一通道和所述第二通道分别向第一脉冲驱动型交流量子电压源12和第二脉冲驱动型交流量子电压源13发送触发信号；其中，所述触发信号包括相位不同的第一触发信号和第二触发信号；所述第一脉冲驱动型交流量子电压源12，用于在接收到所述第一触发信号后，对所述第一脉冲驱动型交流量子电压源12中的第一波形信号的信号参数进行调节处理，并基于预设的合成方法，对调节后的第一波形信号进行合成处理，得到第一电压信号；所述第二脉冲驱动型交流量子电压源13，用于在接收到所述第二触发信号后，对所述第二脉冲驱动型交流量子电压源13中的第二波形信号的信号参数进行调节处理，并基于预设的合成方法，对调节后的第二波形信号进行合成处理，得到第二电压信号；所述处理器14，用于基于所述第一电压信号和所述第二电压信号，确定匹配所述触发信号的目标功率值。

与现有技术中的基于数模转换器或振荡器或可编程型交流量子电压源PJVS建立的功率源相比，本申请中基于脉冲驱动型交流量子电压源ACJVS建立的功率源，具有稳定性好、频带宽、谐波失真小、背景噪声低的优点。

请参阅图1，图1为本申请实施例所提供的一种基于脉冲驱动型交流量子电压源的功率产生装置的结构示意图。如图1中所示，所述装置包括：波形发生器11、脉冲驱动型交流量子电压源和处理器14。

针对于波形发生器11，其用于产生触发信号，通过所述第一通道和所述第二通道分别向第一脉冲驱动型交流量子电压源12和第二脉冲驱动型交流量子电压源13发送触发信号；其中，所述触发信号包括相位不同的第一触发信号和第二触发信号。

示例性的，所述波形发生器11为双通道任意波形发生器11，其可以输出两路为方波的触发信号至脉冲驱动型交流量子电压源。

在本申请的一个实施例中，波形发生器11，即双通道任意波形发生器11可以优选美国Keysight公司生产的33500系列仪器，在该仪器的前面板可以非常便捷地设置两个通道的相对相位。

对于脉冲驱动型交流量子电压源，其包括第一脉冲驱动型交流量子电压源12和第二脉冲驱动型交流量子电压源13，所述第一脉冲驱动型交流量子电压源12与所述双通道波形发生器11的第一通道相连接；所述第二脉冲驱动型交流量子电压源13与所述双通道波形发生器11的第二通道相连接。

具体的，所述第一脉冲驱动型交流量子电压源12，用于在接收到所述第一触发信号后，对所述第一脉冲驱动型交流量子电压源12中的第一波形信号的信号参数进行调节处理，并基于预设的合成方法，对调节后的第一波形信号进行合成处理，得到第一电压信号；所述第二脉冲驱动型交流量子电压源13，用于在接收到所述第二触发信号后，对所述第二脉冲驱动型交流量子电压源13中的第二波形信号的信号参数进行调节处理，并基于预设的合成方法，对调节后的第二波形信号进行合成处理，得到第二电压信号。

其中，所述脉冲驱动型交流量子电压源为脉冲驱动型约瑟夫森任意波形合成器，所述脉冲驱动型交流量子电压源包括预设数量的频谱分量。也就是说，脉冲驱动型交流量子电压源ACJVS可以产生只包含单个频率分量的正弦波，也可以产生包含两个或者多个频率分量的多频信号，这些信号对应于不同的功率源。

参阅图2a、图2b，图2a为本申请实施例所提供的第一脉冲驱动型交流量子电压源12的结构示意图；图2b为本申请实施例所提供的第二脉冲驱动型交流量子电压源13的结构示意图。如图2a、2b所示，所述第一脉冲驱动型交流量子电压源12包括第一脉冲码型发生器121、第一约瑟夫森结阵122以及第一低通滤波器123；以及，所述第二脉冲驱动型交流量子电压源13包括第二脉冲码型发生器131、第二约瑟夫森结阵132以及第二低通滤波器。

具体的，所述第一脉冲驱动型交流量子电压源12，具体用于：

所述第一脉冲码型发生器121存储第一波形信号，并产生与所述第一波形信号对应的第一电流脉冲信号；所述第一约瑟夫森结阵122基于所述第一电流脉冲信号，生成与所述第一电流脉冲信号对应的第一电压脉冲信号；所述第一低通滤波器123基于预设的滤波参数，对所述第一电压脉冲信号进行滤波处理，得到第一电压信号。

所述第二脉冲驱动型交流量子电压源13，具体用于：

所述第二脉冲码型发生器131存储第二波形信号，并产生与所述第二波形信号对应的第二电流脉冲信号；所述第二约瑟夫森结阵132基于所述第二电流脉冲信号，生成与所述第二电流脉冲信号对应的第二电压脉冲信号；所述第二低通滤波器133基于预设的滤波参数，对所述第二电压脉冲信号进行滤波处理，得到第二电压信号。

示例性的，脉冲驱动型交流量子电压源在硬件上主要由脉冲码型发生器、微波放大器、约瑟夫森结阵芯片、低频补偿电流源组成。其中，脉冲码型发生器优选由美国Keysight公司生产的具有8位幅度分辨率的M8195。微波放大器优选美国Optilab公司生产的MD-50-X2-R。M8195两路互补的输出连接至MD-50-X2-R的两路同步输入通道。MD-50-X2-R的输出经过一系列的直流阻断、衰减器、微波电缆后连接至约瑟夫森结阵芯片的两个微波输入端口。

在本申请的实施例中，脉冲驱动型交流量子电压源的合成方法包括以下任意一种：

补偿型合成方法、五电平零补偿型合成方法。

具体的，参阅图3a、图3b，图3a为本申请实施例所提供的补偿型波形合成方法的合成示意图；图3b为本申请实施例所提供的五电平零补偿型波形合成方法的合成示意图。如图3a所示，补偿型波形合成方法采用三电平Δ-Σ调制技术实现驱动用数字代码的生成，约瑟夫森结阵芯片相应地会工作到正的第一量子态和负的第一量子态。与单极性的驱动方式不同，包含正和负量子态的驱动方式所合成电压信号不存在直流分量。在波形合成过程中需要一台低频补偿电流源将被高通型直流阻断滤除的低频分量重新注入至驱动用脉冲序列。通过细致地调节驱动用正脉冲的幅度、负脉冲的幅度、补偿电流的幅度、补偿电流的相位即可实现量子电压的合成。

如图3b所示，五电平零补偿型波形合成方法采用半幅度的脉冲对消除高速脉冲序列中的低频分量，从而减小芯片上杂散电感的影响。这种合成方法的优点是省去了补偿电流源从而简化了系统结构，并且量子电压信号具有更高的准确度。五电平零补偿型波形合成法对应的驱动脉冲序列具有5个电平，因此必须采用具有多电平输出功能的M8195产生驱动脉冲序列，其它的脉冲源例如，美国HSCC公司生产的ABG系列仪器和德国Sympuls公司生产的BPG系列仪器均不能满足要求。

在本申请另一实施例中，功率产生装置可以产生包含单个频率分量的功率信号、两个频率分量的功率信号以及多个频率分量的功率信号。当信号的频率分量在两个及以上时，这样的功率产生装置通常称为谐波功率源。本申请实施例中，各个谐波分量的幅度和相对相位可以任意设置，其幅度可以相等也可以不相等。

在本申请实施例中，所述产生装置还包括：所述电压放大器15，用于在接收到第一电压信号之后，对所述第一电压信号进行放大处理，得到目标电压信号；所述跨导放大器16，用于在接收到第二电压信号之后，对所述第二电压信号进行电流转换以及放大处理，得到目标电流信号。

其中，所述电压放大器15包括多级放大电路，基于每级电路的放大倍数，对所述第一电压信号进行放大处理，得到目标电压信号。

示例性的，功率产生装置最终输出信号的幅度通常为120V、5A，而脉冲驱动型交流量子电压源输出电压的幅度一般不超过10V。电压放大器15的作用是实现脉冲驱动型交流量子电压源输出电压信号的放大，跨导放大器16的作用是将脉冲驱动型交流量子电压源产生的电压信号转换为相应的电流信号。电压放大器15主要由两级放大电路构成，每一级均包含了运算放大器、精密电阻、变压器线圈和指零仪。其中，精密电阻优选由VishayPrecision Group生产的低温度系数精密电阻。指零仪优选由美国SRS公司生产的锁相放大器。

在本申请实施例中，所述处理器14，在用于基于所述第一电压信号和所述第二电压信号，确定匹配所述触发信号的目标功率值时，具体用于：

产生控制信号，并确定所述第一触发信号与所述第二触发信号的相对相位，基于所述目标电压信号、目标电流信号以及所述第一触发信号与所述第二触发信号的相对相位，确定匹配所述第一触发信号及所述第二触发信号的目标功率值。

具体的，假设两套ACJVS系统产生的量子电压信号分别为U_QV1和U_QV2，则电压放大器15和跨导放大器16的输出可以分别表示为U_O和I_O。假设U_O和I_O之间的相对相位为α，则传输到被校准功率测量仪表输入端口的功率值为P＝U_O×I_O×cosα。

请参阅图4，为本申请实施例所提供的另一种基于脉冲驱动型交流量子电压源的功率产生装置的结构示意图。在本申请实施例中，所述功率产生装置还包括光电隔离器17；所述光电隔离器17位于所述波形发生器11以及所述脉冲驱动型交流量子电压源之间；

所述光电隔离器17，用于将所述波形发生器11发出的第一触发信号转化为第一光信号，以及将第二触发信号转化为第二光信号；所述光电隔离器17，还用于将所述第一光信号转化为第一触发信号发送至所述第一脉冲驱动型交流量子电压源12，以及将所述第二光信号转化为第二触发信号发送至所述第二脉冲驱动型交流量子电压源13。

具体的，光电隔离器17通过电-光-电转换将波形发生器11产生的触发信号输出至脉冲驱动型交流量子电压源中的脉冲码型发生器。触发信号的占空比可以设置为50％，也可以是其它的比例。光电隔离器17由锂电池或铅酸电池供电。采用光电隔离器17进行触发信号的传输有利于断开潜在的地环路，从而减小电磁干扰。

在本申请另一实施例中，所述功率产生装置还包括功率测量设备，所述测量设备与所述处理器14相连接；

所述功率测量设备用于显示所述处理器14确定的匹配所述触发信号的目标功率值。

此外，在本申请实施例中，还可以基于该功率产生装置对功率测量设备进行校准。

本申请实施例还提供了一种功率产生系统，所述系统包括上述任一种可能的实施方法中所述的功率产生装置。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述装置实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种基于脉冲驱动型交流量子电压源的功率产生装置，其特征在于，所述装置包括：波形发生器、脉冲驱动型交流量子电压源和处理器；其中，所述脉冲驱动型交流量子电压源包括第一脉冲驱动型交流量子电压源和第二脉冲驱动型交流量子电压源，所述第一脉冲驱动型交流量子电压源与所述波形发生器的第一通道相连接；所述第二脉冲驱动型交流量子电压源与所述波形发生器的第二通道相连接，其中，所述脉冲驱动型交流量子电压源为交流约瑟夫森电压源；

所述波形发生器，用于产生触发信号，通过所述第一通道和所述第二通道分别向第一脉冲驱动型交流量子电压源和第二脉冲驱动型交流量子电压源发送触发信号；其中，所述触发信号包括相位不同的第一触发信号和第二触发信号；

所述第一脉冲驱动型交流量子电压源，用于在接收到所述第一触发信号后，对所述第一脉冲驱动型交流量子电压源中的第一波形信号的信号参数进行调节处理，并基于预设的合成方法，对调节后的第一波形信号进行合成处理，得到第一电压信号；所述第二脉冲驱动型交流量子电压源，用于在接收到所述第二触发信号后，对所述第二脉冲驱动型交流量子电压源中的第二波形信号的信号参数进行调节处理，并基于预设的合成方法，对调节后的第二波形信号进行合成处理，得到第二电压信号；

所述处理器，用于基于所述第一电压信号和所述第二电压信号，确定匹配所述触发信号的目标功率值。

2.根据权利要求1所述的功率产生装置，其特征在于，所述脉冲驱动型交流量子电压源为脉冲驱动型约瑟夫森任意波形合成器；

其中，所述脉冲驱动型交流量子电压源包括预设数量的频谱分量。

3.根据权利要求1所述的功率产生装置，其特征在于，所述第一脉冲驱动型交流量子电压源包括第一脉冲码型发生器、第一约瑟夫森结阵以及第一低通滤波器；以及，

所述第二脉冲驱动型交流量子电压源包括第二脉冲码型发生器、第二约瑟夫森结阵以及第二低通滤波器。

4.根据权利要求3所述的功率产生装置，其特征在于，所述第一脉冲驱动型交流量子电压源，具体用于：

所述第一脉冲码型发生器存储第一波形信号，并产生与所述第一波形信号对应的第一电流脉冲信号；

所述第一约瑟夫森结阵基于所述第一电流脉冲信号，生成与所述第一电流脉冲信号对应的第一电压脉冲信号；

所述第一低通滤波器基于预设的滤波参数，对所述第一电压脉冲信号进行滤波处理，得到第一电压信号；

所述第二脉冲驱动型交流量子电压源，具体用于：

所述第二脉冲码型发生器存储第二波形信号，并产生与所述第二波形信号对应的第二电流脉冲信号；

所述第二约瑟夫森结阵基于所述第二电流脉冲信号，生成与所述第二电流脉冲信号对应的第二电压脉冲信号；

所述第二低通滤波器基于预设的滤波参数，对所述第二电压脉冲信号进行滤波处理，得到第二电压信号。

5.根据权利要求1所述的功率产生装置，其特征在于，所述合成方法包括以下任意一种：

补偿型合成方法、五电平零补偿型合成方法。

6.根据权利要求1所述的功率产生装置，其特征在于，所述产生装置还包括：电压放大器、跨导放大器；

其中，所述电压放大器，用于在接收到第一电压信号之后，对所述第一电压信号进行放大处理，得到目标电压信号；

所述跨导放大器，用于在接收到第二电压信号之后，对所述第二电压信号进行电流转换以及放大处理，得到目标电流信号。

7.根据权利要求6所述的功率产生装置，其特征在于，所述电压放大器包括多级放大电路；

所述电压放大器具体用于：

基于每级电路的放大倍数，对所述第一电压信号进行放大处理，得到目标电压信号。

8.根据权利要求6所述的功率产生装置，其特征在于，所述处理器，在用于基于所述第一电压信号和所述第二电压信号，确定匹配所述触发信号的目标功率值时，具体用于：

产生控制信号，并确定所述第一触发信号与所述第二触发信号的相对相位；

基于所述目标电压信号、目标电流信号以及所述第一触发信号与所述第二触发信号的相对相位，确定匹配所述第一触发信号及所述第二触发信号的目标功率值。

9.根据权利要求1所述的功率产生装置，其特征在于，所述功率产生装置还包括光电隔离器；所述光电隔离器位于所述波形发生器以及所述脉冲驱动型交流量子电压源之间；

所述光电隔离器，用于将所述波形发生器发出的第一触发信号转化为第一光信号，以及将第二触发信号转化为第二光信号；

所述光电隔离器，还用于将所述第一光信号转化为第一触发信号发送至所述第一脉冲驱动型交流量子电压源，以及将所述第二光信号转化为第二触发信号发送至所述第二脉冲驱动型交流量子电压源。

10.根据权利要求1所述的功率产生装置，其特征在于，所述功率产生装置还包括功率测量设备，所述测量设备与所述处理器相连接；

所述功率测量设备用于显示所述处理器确定的匹配所述触发信号的目标功率值。

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