CN112787676A - 处理微波信号的方法和接收机 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种处理微波信号的方法和接收机。该方法包括：接收微波信号；将所述微波信号分为多路信号；利用多个微波量子探测器分别对所述多路信号进行探测，得到所述多个微波量子探测器的输出结果；根据所述多个微波量子探测器的输出结果的概率分布，确定所述微波信号中的信息比特。本申请利用多个微波量子探测器之间的相干特性，进行微波信号中信息比特的判定，在微波信号微弱的情况下也能完成有用信号的检测，提高了微波信号检测的灵敏性。

Description

处理微波信号的方法和接收机
技术领域
本申请涉及通信领域，并且更具体地，涉及一种处理微波信号的方法和接收机。
背景技术
在通信领域，经常需要对无线信号进行处理，例如，微波信号的接收。
微波信号的接收，需要完成从模拟信号到数字信号的转换，但是在采样时需满足奈奎斯特采样定律才能完整地恢复模拟信号的波形。当有用信号的功率较小，信号微弱时，由于噪声的影响导致有用信号的信噪比较低，满足不了奈奎斯特采样定律，致使不能完整恢复模拟信号的波形，不能获取完整的有用信号的信息。
发明内容
本申请提供一种处理微波信号的方法和接收机，能够提高微波信号检测的灵敏性。
第一方面，提供了一种处理微波信号的方法，该方法包括：接收微波信号；将该微波信号分为多路信号；利用多个微波量子探测器分别对该多路信号进行探测，得到该多个微波量子探测器的输出结果；根据该多个微波量子探测器的输出结果的概率分布，确定该微波信号中的信息比特。
该技术方案利用多个微波量子探测器之间的相干特性，根据该多个微波量子探测器的输出结果的概率分布进行微波信号中信息比特的判定，在微波信号微弱的情况下也能完成有用信号的检测，提高了微波信号检测的灵敏性。
结合第一方面，在第一方面的一些实现方式中，该多个微波量子探测器的采样时钟的时延被配置为不完全相同。
该技术方案中，采样时钟根据多路信号的时延参数对该多路信号进行采样，使得能够动态调整多路信号之间的相干峰值，有利于寻找多路信号之间的最大相干峰值。
结合第一方面，在第一方面的一些实现方式中，根据该多个微波量子探测器的输出结果的概率分布，确定该微波信号中的信息比特，包括：当该多个微波量子探测器的输出结果趋近平均分布时，判定该微波信号中的信息比特为1；当多个微波量子探测器的输出结果为全0和全1的概率趋近0.5时，判定该微波信号中的信息比特为0。
该技术方案根据该多个微波量子探测器的输出结果的概率分布，来确定该微波信号中的信息比特，从而完成有用信号的检测。
结合第一方面，在第一方面的一些实现方式中，该微波信号按照功率等分为多路信号。
可选地，也可以按照一定的比例将该微波信号分为多路信号。
结合第一方面，在第一方面的一些实现方式中，该方法还包括：根据该微波信号中的信息比特判断的误码率，调整该多路信号的采样时钟的时延参数。
该技术方案利用误码率对信息比特判定结果的正确性进行评价，通过调整多路信号的时延参数，使得该误码率降低，从而使信息比特的判定更加准确，提高了微波信号检测的准确性。
可选地，也可以根据该微波信号中的信息比特判断的误比特率，调整该多路信号的采样时钟的时延参数，以降低误比特率。
结合第一方面，在第一方面的一些实现方式中，根据该微波信号中的信息比特判断的误码率，调整该多路信号的采样时钟的时延参数，包括：根据该微波信号中的信息比特判断的误码率，调整该多路信号的采样时钟的时延参数，使得该多个微波量子探测器的输出结果为全0或全1的概率增大。
可选地，也可以根据该微波信号中的信息比特判断的误比特率，调整该多路信号的采样时钟的时延参数，使得该多个微波量子探测器的输出结果为全0或全1的概率增大。
该技术方案利用采样时钟调整时延参数使多路信号中存在有微波量子的概率增大，使得多路信号之间的相干效果更好，有利于微弱微波信号的检测。
结合第一方面，在第一方面的一些实现方式中，该微波信号是采用通断键控调制的微波信号。
可选地，也可以采用其他类型调制方法如频移键控、相移键控等。
结合第一方面，在第一方面的一些实现方式中，所述微波量子探测器为基于约瑟夫森结的微波量子探测器。
可选地，该微波量子探测器也可以是共振腔增强型光电探测器。
第二方面，提供了一种处理微波信号的接收机，该接收机包括：天线，用于接收微波信号；功率分配器，用于将该微波信号分成多路信号；微波量子探测器，用于利用多个微波量子探测器分别对该多路信号进行探测，得到该多个微波量子探测器的输出结果；处理器，用于根据该多个微波量子探测器的输出结果的概率分布，确定该微波信号中的信息比特。
该技术方案利用多个微波量子探测器之间的相干特性，根据该多个微波量子探测器的输出结果的概率分布进行微波信号中信息比特的判定，在微波信号微弱的情况下也能完成有用信号的检测，提高了微波信号检测的灵敏性。
结合第二方面，在第二方面的一些实现方式中，该多个微波量子探测器的采样时钟的时延被配置为不完全相同。
该技术方案中，采样时钟根据多路信号的时延参数对该多路信号进行采样，使得能够动态调整多路信号之间的相干峰值，有利于寻找多路信号之间的最大相干峰值。
结合第二方面，在第二方面的一些实现方式中，该处理器具体用于：当该多个微波量子探测器的输出结果趋近平均分布时，判定该微波信号中的信息比特为1；当多个微波量子探测器的输出结果为全0和全1的概率趋近0.5时，判定该微波信号中的信息比特为0。
该技术方案根据该多个微波量子探测器的输出结果的概率分布，来确定该微波信号中的信息比特，从而完成有用信号的检测。
结合第二方面，在第二方面的一些实现方式中，该微波信号按照功率等分为多路信号。
可选地，也可以按照一定的比例将该微波信号分为多路信号。
结合第二方面，在第二方面的一些实现方式中，接收机还包括：采样时钟，用于根据该微波信号中的信息比特判断的误码率，调整该多路信号的采样时钟的时延参数。
该技术方案利用误码率对信息比特判定结果的正确性进行评价，通过调整多路信号的采样时钟的时延参数，使得该误码率降低，从而使信息比特的判定更加准确，提高了微波信号检测的准确性。
可选地，也可以根据该微波信号中的信息比特判断的误比特率，调整该多路信号的采样时钟的时延参数，以降低误误比特率。
结合第二方面，在第二方面的一些实现方式中，该采样时钟具体用于：根据该微波信号中的信息比特判断的误码率，调整该多路信号的采样时钟的时延参数，使得该多个微波量子探测器的输出结果为全0或全1的概率增大。
可选地，也可以根据该微波信号中的信息比特判断的误比特率，调整该多路信号的采样时钟的时延参数，使得该多个微波量子探测器的输出结果为全0或全1的概率增大。
该技术方案利用采样时钟调整时延参数使多路信号中存在有微波量子的概率增大，使得多路信号之间的相干效果更好，有利于微弱微波信号的检测。
结合第二方面，在第二方面的一些实现方式中，该微波信号是采用通断键控调制的微波信号。
可选地，也可以采用其他类型调制方法如频移键控、相移键控等。
结合第二方面，在第二方面的一些实现方式中，该微波量子探测器基于约瑟夫森结的微波量子探测器。
可选地，该微波量子探测器也可以是共振腔增强型光电探测器。
附图说明
图1是本申请实施例的应用场景示例图。
图2是本申请实施例的处理微波信号的方法的示意性流程图。
图3是本申请实施例的处理微波信号的方法的系统架构示意图。
图4是本申请实施例的微波量子探测器的示意图。
图5是本申请实施例的接收机示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行描述。
本申请实施例的技术方案可以应用于各种通信系统，例如：全球移动通讯(globalsystem of mobile communication，GSM)系统、码分多址(code division multipleaccess，CDMA)系统、宽带码分多址(wideband code division multiple access，WCDMA)系统、通用分组无线业务(general packet radio service，GPRS)、长期演进(long termevolution，LTE)系统、LTE频分双工(frequency division duplex，FDD)系统、LTE时分双工(time division duplex，TDD)、通用移动通信系统(universal mobiletelecommunication system，UMTS)、全球互联微波接入(worldwide interoperabilityfor microwave access，WiMAX)通信系统、未来的第五代(5th generation，5G)系统或新无线(new radio，NR)等。
本申请实施例中的接收机可以是全球移动通讯(global system of mobilecommunication，GSM)系统或码分多址(code division multiple access，CDMA)中的基站(base transceiver station，BTS)，也可以是宽带码分多址(wideband code divisionmultiple access，WCDMA)系统中的基站(nodeB，NB)，还可以是LTE系统中的演进型基站(evolutional nodeB，eNB或eNodeB)，还可以是云无线接入网络(cloud radio accessnetwork，CRAN)场景下的无线控制器，或者该网络设备可以为中继站、接入点、车载设备、可穿戴设备以及未来5G网络中的网络设备或者未来演进的PLMN网络中的网络设备等，本申请实施例并不限定。
本申请实施例的技术方案还可以应用在卫星通信系统、量子计算机的对外输入输出接口通信系统和片上通信系统，或者安装了低温制冷设备的地面无线基站中。
例如，运用本申请实施例技术方案的地面无线基站可以作为无线物联网的终端上报数据汇聚接收节点，该无线基站装备微波量子探测器且一部分模块工作在低温环境下，而其他的终端设备采用普通的无线发送方式。
图1是本申请实施例的应用场景示例图。如图1所示，该应用场景中可以包括至少一个发送端110和接收端120，通过无线信道通信。发送端110一般会将有用信号生成待发送的二进制比特信息，然后通过一定的方式将信息比特调制为脉冲电磁信号，并将该脉冲电磁信号辐射至无线信道。接收端120通过接收天线从无线信道中感应该电磁脉冲信号得到模拟波形，然后依次经过滤波器(filter)和低噪声放大器(low noise amplifier,LNA)的处理，输出的波形分成两路分别与本地振荡器(local oscillator,LO)产生的余弦波形和正弦波形在时域相乘，然后两路输出再经过低通滤波器(low pass filter,LPF)和功率放大器(power amplifier,PA)的处理，接着在模拟数字变换器(analog to digitalconverter,ADC)的作用下实现模拟波形到数字采样信号的转变，ADC的输出信号进入后续的基带数字信号处理单元，进行解调处理得到有用信号。
上述接收端120能够正常工作的前提是接收天线感应到的有用信号电磁波的功率强度足够大。当有用信号电磁波的功率强度小于某个阈值时(即信号微弱时)，接收端由于低噪声放大器引入噪声的影响，接收有用信号的信噪比会小于某检测阈值，导致无法得到可靠的模拟波形，使得基于奈奎斯特采样定律的波形恢复无法获得有用信号的信息，无法执行数字量化和解调等一系列处理。
当有用信号的功率大(单位时间内的能量)，即在单位观测时间内的光子或电子数量很多时，众多的光子或电子在宏观上呈现出明显的波动特征；反之，当有用信号的功率小，即单位观测时间内的光子或电子数量很少时，这些光子或电子在宏观上呈现出明显的粒子特征。
无论是光波还是电磁波，量子信息都有较好的检测性能。由于量子力学的相干特性，将一束不相干的光分成两束，用探测器探测时也会发生强度相干的想象，这种效应被称为“汉伯里·布朗及特维斯(Hanbury Brown and Twiss,HBT)效应”。无论是光波还是电磁波，本质上都遵循麦克斯韦方程组和波粒二象性，差异仅仅是频率不同。本申请实施例将HBT效应应用在无线电波(如微波)领域进行信号检测，提高了微波信号检测的灵敏性。利用本申请实施例的技术方案，可以使得原本无法被经典无线接收机检测的微弱信号能够被成功检测，显著地提高了微波信号的通信覆盖距离。
例如，运用本申请实施例技术方案的接收端120可以是地面无线基站，该无线基站可以作为无线物联网的终端上报110数据汇聚接收节点，该无线基站装备微波量子探测器且一部分模块工作在低温环境下，而其他的终端设备采用普通的无线发送方式。相比于传统的无线物联网解决方案，本申请实施例的无线物联网终端设备以更低的发射功率发送信号即可被成功接收，延长了终端设备的电池寿命或者是说提高了相同发射功率下的信号覆盖距离。
为便于理解，下面对于量子信息做一定的介绍。
在经典信息处理过程中，刻画信息的二进制经典比特(bit)由经典状态(如电压的高低)1和0表示。对于量子信息而言，由于微观世界中量子效应会鲜明地凸显出来，经典比特状态的1和0必须由两个量子态|1>和|0>来取代；处于这样两种不同状态之上的粒子就是量子信息的基本存储单位——量子比特(qubit)。任意两态量子体系都可成为量子信息的载体，例如二能级原子、分子或离子，光子偏振态或其他等效的自旋1/2的粒子。与经典比特本质不同，一个量子比特可以处在|1>和|0>的相干叠加态：
|u>＝a·|0>+b|1>
即，量子比特可以随机地存在于状态|1>和|0>上，且在每种状态上出现的概率p＝|c|2由复数系数c＝a,b确定。需要指出，这样的叠加态具有明显的量子相干特征，经典概率不足以描写这个叠加态，a和b相对的位相在量子信息过程中，起着至关重要的作用。
由于量子相干性，量子比特在测量过程中会表现出与经典情况完全不同的行为。在经典力学中，至少在理论上可以构造理想的测量，使得测量本身不会本质地改变被测体系的状态。而在量子力学中则不然，测量仪器与被测系统的相互作用会引起所谓的波包塌缩：设|0>和|1>是力学量A的本征态，相应的本征值是a0和a1。在|u>上对A进行测量，一旦单一的测量得到了值a0，波函数便塌缩到|0>上。这时，|u>的相干性将被彻底破坏，即发生了所谓的量子退相干。例如在中子干涉问题中，一旦通过测量观测到中子到达屏幕的路径，干涉条纹将不复存在了。
多比特系统特有的量子性质是所谓的量子纠缠(quantum entanglement)。两个比特的量子系统有4种不同的状态，即两个比特都在|0>上的状态|0,0>，两个比特都在|1>上的状态|1,1>，第一个比特在|0>上同时第二个比特在|1>上的状态|0,1>，以及第一个比特在|1>上同时第二个比特在|0>上的状态|1,0>。这一点与两个比特经典系统的情况一样。不同的是，2比特量子系统可以处在非平凡的双粒子相干叠加态——量子纠缠态：
Figure BDA0002257923700000051
其非平凡性表现在它不能分解为单个相干叠加态的乘积，从而呈现出比单比特更丰富的、更奇妙的量子力学特性：想象|EPR|描述了处在自旋单态上的双电子体系，其中|1>代表电子自旋向上的状态，|0>代表电子自旋向下的状态。测量第一个电子的自旋，可以50％几率得到向上的电子和50％向下的电子。当第一个电子被发现向下，整个波函数被塌缩到台|0,1>上。这时，再测量第二个电子，则必定会得到自旋向上的确定的结果。即使是两个电子分开得很远，这种不可思议的关联依然存在。|EPR|量子纠缠与经典关联的这种基本差异，正是量子通信的物理基础。
量子信息是指以量子力学基本原理为基础、通过量子系统的各种相干特性，例如量子并行、量子纠缠和量子不可克隆，进行计算、编码和信息传输的全新信息方式。量子力学与信息科学结合，以及量子信息的最终物理实现将会导致信息科学观念和模式的重大变革。目前的量子信息主要是基于量子力学的相干特征，重构密码、计算和通信的基本原理。
波粒二象性指的是微观粒子显示出的波动性与粒子性。波动所具有的波长与频率意味着它在空间方面与时间方面都具有延伸性。而粒子总是可以被观测到其在某时间与某空间的明确位置与动量。量子力学认为自然界所有的粒子，如光子、电子或是原子，都能用一个微分方程来描述。这个方程的解即为波函数，它描述了粒子的状态。波函数具有叠加性，它们能够像波一样互相干涉。同时，波函数也被解释为描述粒子出现在特定位置的概率幅。
本申请实施例将微波信号分成多路信号，分别利用多个微波量子探测器对该多路信号进行探测，得到该多个微波量子探测器的输出结果，根据该微波量子探测器输出结果的概率分布进行信息比特判定。该技术方案在微波信号微弱的情况下也能完成有用信号的检测，提高了微波信号检测的灵敏性。
下面将结合图2描述本申请实施例的处理微波信号的方法。图2是本申请实施例的处理微波信号的方法的示意性流程图。如图2所示，该方法200包括步骤S210至步骤S240。
步骤S210，接收微波信号。
该微波无线信号可以是通过通断键控的方式调制，也可以通过其他的方式进行调制，如频移键控、相移键控等。
步骤S220，将该微波信号分为多路信号。
可以将该微波信号按功率等分为多路信号，也可以按照一定的比例将微波信号分为多路信号。
步骤S230，利用多个微波量子探测器分别对该多路信号进行探测，得到该多个微波量子探测器的输出结果。
可选地，该微波量子探测器可以是基于约瑟夫森结的微波量子探测器，也可以是其他类型的量子探测器，如共振腔增强型光电探测器。
步骤S240，根据该多个微波量子探测器的输出结果的概率分布，确定该微波信号中的信息比特。
当该多个微波量子探测器的输出结果趋近平均分布时，判定该微波信号中的信息比特为1；当多个微波量子探测器的输出结果为全0和全1的概率趋近0.5时，判定该微波信号中的信息比特为0。下文将结合具体实施例对此进行描述，此处暂不详述。
可选地，也可以统计该多个微波量子探测器的输出结果中各状态组合出现的次数，根据该输出结果中各状态组合出现的次数进行信息比特的判定。
本申请实施例利用多个微波量子探测器之间的相干特性，根据该多个微波量子探测器的输出结果的概率分布进行微波信号中信息比特的判定，从而无需满足传统的奈奎斯特采样定律，在微波信号微弱的情况下也能完成有用信号的检测，提高了微波信号检测的灵敏性。
图3是本申请实施例的处理微波信号的方法的系统架构示意图。如图3所示，该系统包括发送端和接收端两部分组成。
作为一个示例，发送端的发送数据模块310生成待发送的二进制信息比特，然后采用一定的调制方式(如通断键控320)将信息比特调制为脉冲微波信号。比如，在通断键控调制方式下，通状态发送脉冲微波信号表示1信息比特，断状态不发送脉冲微波信号(亦即保持静默)表示0信息比特；然后通过天线330将该微波信号辐射到无线信道。
接收端通过天线340从无线信道中感应微波信号，功率分配器350将该天线感应到的微波信号分成多路微波信号，一种可能的实现方式是功率分配器按功率将微波信号等分为N路信号，N≥2，N为整数。
将该N路信号分别输入N个微波量子探测器360中，检测每一路微波量子探测器的输出结果是处于基态|0>还是激发态|1>。该微波量子探测器可以是基于约瑟夫森结的微波量子探测器，也可以是其他类型的微波量子探测器，如共振腔增强型光电探测器。
应理解，当该微波量子探测器是基于约瑟夫森结的微波量子探测器时，由于该微波量子探测器的约瑟夫森结超导器件需要工作在低温环境下，具体地低温数值，视不同超导器件材料的临界温度而定。例如，低温超导体一般具有临界温度是Tc<30K(单位：开尔文)，可以在液氦温度条件下工作，低温超导体的常见材料可以是金属(例如金属铌Nb)、合金(例如铌钛合金NbTi)和化合物。高温超导体的常见材料包括铜基合金、铁基合金，等等，通常可以在液氮温度条件下工作。不同的高温超导材料的工作温度都不相同。例如，YBa2Cu3O7-δ超导材料的临界温度是92K，HgBa2Ca2Cu3O8+δ超导材料的临界温度是164K。典型的超导低温环境，最内层是液氦，液氦容器外面包围一个真空层，真空层外面再包着液氮和又一个真空层。液氦及真空层的作用是为了保证液氦的超低温环境。如果不使用液氮制冷，也可以采用外屏蔽式机械制冷。
每一路分支信号可以设置有一个采样时钟370，采样时钟模块控制对微波量子探测器进行电压测量的瞬时采样时刻，多个采样时钟模块之间具备时钟同步能力，每个采样时钟模块具备采样时间延迟参数动态可配置能力。例如，当以第1个分支电路的时钟为基准时，由于第1个时钟到第1个时钟的时延为0，计为τ11＝0。其他的第2至N个时钟相对于第1个时钟的时延分别记为τ12,τ13,…,τ1N，该时延τ的具体数值可正、可负、可为零，该采样时钟之间的时延被配置为不完全相同。在本申请实施例中，采样时钟的时间精度为纳秒(nanosecond,ns)级别。
采样时钟根据多路信号的时延参数对该多路信号进行采样，使得能够动态调整多路信号之间的相干峰值，有利于寻找多路信号之间的最大相干峰值。
接收端还可以包括组合向量计数器380，该组合向量计数器模块用于统计N路微波量子探测器的输出结果，可选地，将该N路微波量子探测器的输出结果生成组合向量M。每一路的输出计数分别记为s1,s2,……,sN，每一路微波量子探测器的输出可能结果是基态|0>或者激发态|1>，即sn∈{0,1}。易见，该组合向量
Figure BDA0002257923700000071
向量M可能出现的状态组合数量是2N种，亦即满足公式|M|＝2N。
接收端还可以包括信息检测判决器390，该信息检测判决器模块可以根据向量M的分布概率进行信息比特的判定。在N个分支电路上的采样时钟之间彼此具有时延τ12,τ13,…,τ1N的情况下，在通状态(天线收到脉冲信号)时，亦即1比特对应的接收信号，有2N种可能组合数量的向量M取值出现次数的分布概率趋近于平均分布，即p(M)→2-N。在断状态(天线没有收到脉冲信号)时，亦即0比特对应的接收信号，有2N种可能组合数量的向量M的全0组合M0,0,…,0和全1组合M1,1,…,1取值出现次数的分布概率趋近于0.5，而其他取值组合M的出现次数的分布概率趋近于0。信息检测判决器通过分析每个采样时间窗口内向量M取值出现次数的分布概率就可以完成(0/1)二进制信息比特的检测。亦即，向量M各状态分布概率趋近于平均分布时判决为1，向量M全0组合和全1组合概率趋近于0.5时判决为0。
例如，当N＝2时，组合向量计数器统计M＝{M00,M01,M10,M11}四种可能状态的分布概率。信息检测判决器的判决方法是：当M00≈M01≈M10≈M11≈0.25时，信息检测判决器输出信息比特1；当M00≈M11≈0.5且M01≈M10≈0时，信息检测判决器输出信息比特0。
该技术方案根据多个微波量子探测器的输出结果的概率分布，来确定该微波信号中的信息比特，从而完成有用信号的检测。
应理解，文中提到的分布概率均是基于统计学的统计规律得到的，实际应用中会有一定的偏差，但这不应对本申请造成任何限定。
根据信息比特的判定结果统计误码率，该信息检测判决器动态调整N路信号的时延参数，以降低该误码率；可选地，也可以根据该微波信号中的信息比特判断的误比特率，调整该多路信号的时延参数，以降低误比特率。可选地，动态调整N路信号的时延参数，使得误码率或误比特率维持在一个预设的区间内。
一种可能的实现方式是，第一步，选择第1个分支电路的采样时钟为基准时间。
第二步，维持第3至N个时钟不变，仅调整第2个时钟相对于第1个时钟的相对时延τ12。将τ12增大1纳秒，并观察下一个采样周期内第1分支和第2分支的输出计数值同时出现激发态|1>的概率，即联合状态|1,1>态。如果|1,1>态概率变大，则继续将将τ12增大1纳秒并再次观察一个采样周期，直至|1,1>态概率不再增大；反之，如果发现τ12增大1纳秒导致|1,1>态概率变小，则反向调整令τ12减小1纳秒，并观察下一个采样周期的|1,1>态概率。通过反复迭代调整τ12，使得第1分支和第2分支的|1,1>态概率处于极大值，则停止第2个时钟的时延调整过程。
第三步，对于第n个分支的采样时钟，3≤n≤N，均以第1个时钟为基准时间，并且保持之前已经调整好的第2至n-1个时钟不变，仅考虑第1个时钟和第n个时钟的相对时延τ1n，观察第1分支和第n分支的输出计数值同时出现激发态|1>的概率，重复第2步的反复迭代过程，直至第1分支和第n分支的|1,1>态概率处于极大值。
第四步，第2至N个分支电路的采样时钟调都整过一遍时延之后，保持这组τ12,τ13,…,τ1N不变，进行信息比特检测，当该信息检测的误码率维持在预设的区间内时，维持该N个分支电路的时延参数不变，直至信息检测判决器模块触发下一次时延调整(即误码率超出预设的区间)。可选地，当该信息检测的误比特率维持在预设的区间内时，维持该N个分支电路的时延参数不变，直至信息检测判决器模块触发下一次时延调整(即误比特率超出预设的区间)
可选地，该N个分支电路的时延参数不完全相同。
可选地，在一些情况下，该N个分支电路的时延参数也可以完全相同。
上述方案中以向量M为全1组合作为调优目标，即调整N个分支电路的时延参数使得出现M为全1组合的概率增大，也可以将M为全0组合作为调优目标，即调整N个分支电路的时延参数使得出现M为全0组合的概率增大。
该技术方案利用采样时钟调整时延参数使多路信号中存在有微波量子的概率增大，使得多路信号之间的相干效果更好，有利于微弱微波信号的检测。
图4是本申请实施例的微波量子探测器的电路示意图。如图4所示，该微波量子探测器至少由一个功率放大器420、一个约瑟夫森结430和一个电压比较器440以并联电路构成，该部分工作在低温环境下。其中，可选地，该约瑟夫森结可以采用铝超导隧道结工艺Al-AlO3-Al，中间可以采用氧化铝膜作为势垒层，势垒层两侧可以采用金属铝作为超导材料，氧化铝膜的横截面积为1000μm2，相干驱动频率设置为200MHz。上述约瑟夫森结采用的超导材料和势垒层材料可以有其他的方式，氧化铝膜的横截面积和相干驱动频率也可以采用其他数值，本申请实施例对此不做具体限定。
功率分配器410将接收的微波信号分成N个分支电路分别输入N个微波量子探测器中，该N个微波量子探测器对该N路分支信号进行探测，该微波量子探测器可以与采样时钟450相连，该采样时钟450根据N个分支电路的时延参数对该N个微波量子探测器进行采样，能够动态调整多路信号之间的相干峰值。
利用多个微波量子探测器之间的相干特性，根据该多个微波量子探测器的输出结果的概率分布进行微波信号中信息比特的判定，在微波信号微弱的情况下也能完成有用信号的检测，提高了微波信号检测的灵敏性。
图5是本申请实施例的接收机示意图。如图5所示，该接收机500至少包括天线510、功率分配器520、微波量子探测器530和处理器540。天线510主要用于接收微波信号；功率分配器520主要用于将该微波信号分成多路信号；微波量子探测器530主要用于对该多路信号进行探测，得到该多个微波量子探测器的输出结果；处理器540主要用于根据该多个微波量子探测器的输出结果的概率分布，确定该微波信号中的信息比特。
可选地，作为一个实施例，该多个微波量子探测器的采样时钟的时延被配置为不完全相同。
可选地，在一些情况下，该多个微波量子探测器的采样时钟的时延也可以不完全相同。
该技术方案中，采样时钟根据多路信号的时延参数对该多路信号进行采样，使得能够动态调整多路信号之间的相干峰值，有利于寻找多路信号之间的最大相干峰值。
可选地，作为一个实施例，该处理器540具体用于：当该多个微波量子探测器的输出结果趋近平均分布时，判定该微波信号中的信息比特为1；当多个微波量子探测器的输出结果为全0和全1的概率趋近0.5时，判定该微波信号中的信息比特为0。
该技术方案根据该多个微波量子探测器的输出结果的概率分布，来确定该微波信号中的信息比特，从而完成有用信号的检测。
可选地，作为一个实施例，该微波信号按照功率等分为多路信号。可选地，也可以按照一定的比例将该微波信号分为多路信号。
可选地，作为一个实施例，该接收机500还包括：采样时钟，用于根据该微波信号中的信息比特判断的误码率，调整该多路信号的时延参数，以降低误码率。
该技术方案利用误码率对信息比特判定结果的正确性进行评价，通过调整多路信号的时延参数，使得该误码率降低，从而使信息比特的判定更加准确，提高了微波信号检测的准确性。
可选地，也可以根据该微波信号中的信息比特判断的误比特率，调整该多路信号的时延参数，以降低误比特率。
可选地，作为一个实施例，该采样时钟具体用于：根据该微波信号中的信息比特判断的误码率，调整该多路信号的时延参数，使得该多个微波量子探测器的输出结果为全0或全1的概率增大。
可选地，作为一个实施例，该采样时钟具体用于：根据该微波信号中的信息比特判断的误比特率，调整该多路信号的时延参数，使得该多个微波量子探测器的输出结果为全0或全1的概率增大。
该技术方案利用采样时钟调整时延参数使多路信号中存在有微波量子的概率增大，使得多路信号之间的相干效果更好，有利于微弱微波信号的检测。
可选地，作为一个实施例，该微波信号是采用通断键控调制的微波信号。
可选地，也可以采用其他类型调制方法如频移键控、相移键控等。
可选地，作为一个实施例，该微波量子探测器基于约瑟夫森结的微波量子探测器。
可选地，该微波量子探测器也可以是共振腔增强型光电探测器。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
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，上述描述的接收机和单元的具体工作过程，可以参考前述方法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，所揭露的接收机和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的接收机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，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接口，接收机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申请施例方案的目的。
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。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，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，可轻易想到变化或替换，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所述权利要求的保护范围为准。

Claims (16)

1.一种处理微波信号的方法，其特征在于，包括：
接收微波信号；
将所述微波信号分为多路信号；
利用多个微波量子探测器分别对所述多路信号进行探测，得到所述多个微波量子探测器的输出结果；
根据所述多个微波量子探测器的输出结果的概率分布，确定所述微波信号中的信息比特。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个微波量子探测器的采样时钟的时延被配置为不完全相同。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述根据所述多个微波量子探测器的输出结果的概率分布，确定所述微波信号中的信息比特，包括：
当所述多个微波量子探测器的输出结果趋近平均分布时，判定所述微波信号中的信息比特为1；
当多个微波量子探测器的输出结果为全0和全1的概率趋近0.5时，判定所述微波信号中的信息比特为0。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述微波信号按照功率等分为多路信号。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据所述微波信号中的信息比特判断的误码率，调整所述多路信号的采样时钟的时延参数。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述微波信号中的信息比特判断的误码率，调整所述多路信号的采样时钟的时延参数，包括：
根据所述微波信号中的信息比特判断的误码率，调整所述多路信号的采样时钟的时延参数，使得所述多个微波量子探测器的输出结果为全0或全1的概率增大。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，所述微波信号是采用通断键控调制的微波信号。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于，所述微波量子探测器为基于约瑟夫森结的微波量子探测器。
9.一种接收机，其特征在于，包括：
天线，用于接收微波信号；
功率分配器，用于将所述微波信号分成多路信号；
微波量子探测器，用于利用多个微波量子探测器分别对所述多路信号进行探测，得到所述多个微波量子探测器的输出结果；
处理器，用于根据所述多个微波量子探测器的输出结果的概率分布，确定所述微波信号中的信息比特。
10.根据权利要求9所述的接收机，其特征在于，所述多个微波量子探测器的采样时钟的时延被配置为不完全相同。
11.根据权利要求9或10所述的接收机，其特征在于，所述处理器具体用于：
当所述多个微波量子探测器的输出结果趋近平均分布时，判定所述微波信号中的信息比特为1；
当多个微波量子探测器的输出结果中的信息比特为全0和全1的概率趋近0.5时，判定所述微波信号中的信息比特为0。
12.根据权利要求9-11中任一项所述的接收机，其特征在于，所述微波信号按照功率等分为多路信号。
13.根据权利要求9-12中任一项所述的接收机，其特征在于，所述接收机还包括：
采样时钟，用于根据所述微波信号中的信息比特判断的误码率，调整所述多路信号的采样时钟的时延参数。
14.根据权利要求13所述的接收机，其特征在于，所述采样时钟具体用于：
根据所述微波信号中的信息比特判断的误码率，调整所述多路信号的采样时钟的时延参数，使得所述多个微波量子探测器的输出结果为全0或全1的概率增大。
15.根据权利要求9-14中任一项所述的接收机，其特征在于，所述微波信号是采用通断键控调制的微波信号。
16.根据权利要求9-15中任一项所述的接收机，其特征在于，所述微波量子探测器为基于约瑟夫森结的微波量子探测器。
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