CN113708801B - 通用近场微波驱动装置调整方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的通用近场微波驱动装置调整方法及装置，涉及量子计算领域，通过响应于客户端发送的第一频率f1并根据第一频率f1，判断信号发生器是否需要调整，若确定信号发生器需要调整，则利用第一频率f1对应的第一调整参数，对信号发生器进行调整，使得信号发生器产生频率与第一频率f1一致的信号；根据第一频率f1，判断调谐滤波器是否需要调整，若确定调谐滤波器需要调整，则利用第一频率f1对应的第二调整参数，对调谐滤波器进行调整，使得调谐滤波器的工作频率与第一频率f1一致；响应于客户端发送的功率并根据该功率，判断功率放大器是否需要调整，若确定功率放大器需要调整，效率较高，通用性较强。
Description
技术领域
本发明涉及量子计算技术领域，具体涉及一种通用近场微波驱动装置调整方法及装置。
背景技术
在量子计算领域，单量子逻辑门和双量子逻辑门可由近场微波或者激光来驱动。近场微波驱动装置通常包含滤波器、谐振器、功率放大器、耦合元件、天线等。驱动离子的近场微波驱动装置会因为离子的差异而需要采用不同频率的转换装置，如25Mg+、43Ca+和171Yb+离子的微波驱动频率分别为1.789GHz、3.2GHz和12.6GHz。同时在控制端，需要相应的调整方案来调整近场微波驱动装置的各个模块，将近场微波驱动装置的工作频率由一个频率切换到另一频率。传统的近场微波驱动装置都是单一工作频率，算法单一，功能较为单一。
目前对近场微波驱动装置的调整方案为针对不同的离子，分别采用不同的近场微波转换装置，不进行联合控制或者切换控制，该方案需要采用不同型号的滤波器、天线、功率放大器等，时延较大，导致效率较低且成本较高。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明实施例提供了一种通用近场微波驱动装置调整方法及装置，以解决现有技术存在的缺陷。
为了实现上述目的，第一方面，本发明实施例提供了一种通用近场微波驱动装置调整方法，其中，所述通用近场微波驱动装置包括信号发生器、调谐滤波器、射频开关、功率放大器和天线阵列，该调整方法包括以下步骤：
对所述信号发生器进行调整，包括：
响应于客户端发送的第一频率f1并根据所述第一频率f1，判断所述信号发生器是否需要调整；
若确定所述信号发生器需要调整，则利用所述第一频率f1对应的第一调整参数，对所述信号发生器进行调整，使得所述信号发生器产生频率与所述第一频率f1一致的信号。
对所述调谐滤波器进行调整，包括：
根据所述第一频率f1，判断所述调谐滤波器是否需要调整；
若确定所述调谐滤波器需要调整，则利用所述第一频率f1对应的第二调整参数，对所述调谐滤波器进行调整，使得所述调谐滤波器的工作频率与所述第一频率f1一致。
对所述功率放大器进行调整，包括：
响应于客户端发送的功率并根据所述功率，判断所述功率放大器是否需要调整；
若确定所述功率放大器需要调整，则根据所述功率对应的直流偏置电压，对所述功率放大器进行调整。
作为本发明一个优选的实施方式，响应于客户端发送的第一频率f1并根据所述第一频率f1，判断所述信号发生器是否需要调整包括：
判断所述第一频率f1与所述信号发生器当前产生信号的第二频率f2是否一致，若否，则确定所述信号发生器需要调整。
作为本发明一个优选的实施方式，根据所述第一频率f1，判断所述调谐滤波器是否需要调整包括：
判断所述第一频率f1是否与所述调谐滤波器当前的工作频率一致，若否，则确定所述调谐滤波器需要调整。
作为本发明一个优选的实施方式，响应于客户端发送的功率并根据所述功率，判断所述功率放大器是否需要调整包括：
判断所述功率是否与所述功率放大器当前的输出功率一致，若否，则确定所述功率放大器需要调整。
作为本发明一个优选的实施方式，若确定所述功率放大器需要调整，则根据所述功率对应的直流偏置电压，对所述功率放大器进行调整包括：
判断所述功率是否小于所述功率放大器的最大输出功率且大于所述功率放大器的最小输出功率；
若是，根据所述功率，确定所述功率放大器需要调整到的放大倍数；
根据所述放大倍数，获取对应的直流偏置电压；
根据所述直流偏置电压，对所述功率放大器进行调整。
作为本发明一个优选的实施方式，若确定所述功率放大器需要调整，则根据所述功率对应的直流偏置电压，对所述功率放大器进行调整包括：
判断所述功率是否小于所述功率放大器的最小输出功率，若是，则将一个或多个衰减器与所述功率放大器串联，使得所述功率大于所述功率放大器的最小输出功率且小于所述功率放大器的最大输出功率；
根据所述功率，确定所述功率放大器需要调整到的放大倍数；
根据所述放大倍数，获取对应的直流偏置电压；
根据所述直流偏置电压，对所述功率放大器进行调整。
作为本发明一个优选的实施方式，若确定所述功率放大器需要调整，则根据所述功率对应的直流偏置电压，对所述功率放大器进行调整包括：
判断所述功率是否大于所述功率放大器的最大输出功率，若是，则将一个或多个功率放大器与所述功率放大器级联，形成级联后的功率放大器，使得所述功率大于所述功率放大器的最小输出功率且小于所述功率放大器的最大输出功率；
根据所述功率，确定所述功率放大器需要调整到的放大倍数；
根据所述放大倍数，获取对应的直流偏置电压；
根据所述直流偏置电压，对所述功率放大器进行调整。
第二方面，本发明提供了一种通用近场微波驱动装置调整装置，其中，所述通用近场微波驱动装置包括信号发生器、调谐滤波器、射频开关、功率放大器和天线阵列，所述调整装置包括：
第一调整模块，被配置为对信号发生器进行调整，包括：
第一判断单元，被配置为响应于客户端发送的第一频率f1并根据所述第一频率f1，判断所述信号发生器是否需要调整；
第一确定单元，若确定所述信号发生器需要调整，则利用所述第一频率f1对应的第一调整参数，对所述信号发生器进行调整，使得所述信号发生器产生频率与所述第一频率f1一致的信号。
第二调整模块，被配置为对所述调谐滤波器进行调整，包括：
第二判断单元，被配置为根据所述第一频率f1，判断所述调谐滤波器是否需要调整；
第二确定单元，被配置为若确定所述调谐滤波器需要调整，则利用所述第一频率f1对应的第二调整参数，对所述调谐滤波器进行调整，使得所述调谐滤波器的工作频率与所述第一频率f1一致。
第三调整模块，被配置为对所述功率放大器进行调整，包括：
第三判断单元，被配置为根据客户端发送的功率，判断所述功率放大器是否需要调整；
第三确定单元，被配置为若确定所述功率放大器需要调整，则根据所述功率对应的直流偏置电压，对所述功率放大器进行调整。
第三方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序，当所述计算机程序在计算机中执行时，使得所述计算机执行上述第一方面所述的方法。
第四方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括：存储器和处理器，所述存储器中储存有可执行代码，所述处理器执行所述可执行代码时，实现上述第一方面所述的方法。
本发明实施例提供的通用近场微波驱动装置调整方法及装置具有以下有益效果：
（1）能够根据客户端发出的指令，自动对近场微波驱动装置中的各个模块进行调整，使得近场微波驱动装置产生不同频率的驱动信号，适用于不同的离子，效率较高，通用性较强；
（2）针对不同的离子，无需采用不同的近场微波转换装置，成本较低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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的附图。
图1为本发明实施例提供的通用近场微波驱动装置调整方法流程示意图。
图2为本发明实施例提供的另一通用近场微波驱动装置调整方法流程示意图。
图3为本发明实施例提供的功率放大器的组成结构示意图。
图4为本发明实施例提供的通用近场微波驱动装置调整装置结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1所示，本发明实施例提供的通用近场微波驱动装置调整方法包括以下步骤：
S101，对信号发生器进行调整，具体包括：
响应于客户端发送的第一频率f1并根据第一频率f1，判断信号发生器是否需要调整；
若确定信号发生器需要调整，则利用第一频率f1对应的第一调整参数，对信号发生器进行调整，使得信号发生器产生频率与第一频率f1一致的信号。
具体地，第一频率f1可以为1.789GHz、3.2GHz及12.6GHz中的一个，第一调整参数为当信号发生器产生的信号的频率为f1时，信号发生器对应的各项参数指标。
S102，对调谐滤波器进行调整，具体包括：
根据第一频率f1，判断调谐滤波器是否需要调整；
若确定调谐滤波器需要调整，则利用第一频率f1对应的第二调整参数，对调谐滤波器进行调整，使得调谐滤波器的工作频率与第一频率f1一致。
具体地，第一频率f1可以为1.789GHz、3.2GHz及12.6GHz中的一个，第二调整参数为当调谐滤波器的工作频率为f1时，调谐滤波器对应的各项参数指标。
S103，对功率放大器进行调整，具体包括：
根据客户端发送的功率，判断功率放大器是否需要调整；
若确定功率放大器需要调整，则根据功率对应的直流偏置电压，对功率放大器进行调整。
实施例2
如图2所示，本发明实施例提供的通用近场微波驱动装置调整方法包括以下步骤：
S201，响应于客户端发送的第一频率f1，判断第一频率f1与信号发生器当前产生信号的第二频率f2是否一致，若否，则确定信号发生器需要调整；
S202，判断第一频率f1是否与调谐滤波器当前的工作频率一致，若否，则确定调谐滤波器需要调整；
S203，响应于客户端发送的功率，判断该功率是否与功率放大器当前的输出功率一致，若否，则确定功率放大器需要调整。
具体地，对功率放大器的调整过程包括：
判断该功率是否小于功率放大器的最大输出功率且大于功率放大器的最小输出功率；
若是，根据该功率，确定功率放大器需要调整到的放大倍数；
根据该放大倍数，获取对应的直流偏置电压；
根据该直流偏置电压，对功率放大器进行调整。
具体地，在通用近场微波驱动装置中，功率放大器一般是由多个功率放大单元完成的，而每个功率放大单元则由多级放大电路构成。调整单个功率放大单元的直流偏置电压，可以有限度地调整功率放大器的输出功率，但调整的范围有限。如果需要大范围的增加或减小功率放大器的输出功率，则需要通过调整多个功率放大单元来完成。
具体地，当分别对信号发生器、调谐滤波器及功率放大器调整完毕后，信号发生器、调谐滤波器及功率放大器分别将调整结果反馈给控制端，控制端根据调整结果判断是否正确调整并向客户端反馈信号发生器、调谐滤波器及功率放大器是否正确调整。
作为本发明一个可选的实施方式，如图3所示，以第一功率放大单元和第二功率放大单元构成的功率放大器为例，对功率放大器进行调整的过程包括：
S1031，判断客户端发送的功率是否处于第一功率放大单元调整的范围内，若是，则只需调整第一功率放大单元的直流偏置电压即可。其中，可采用查表法获取直流偏置电压，即预先测量各个功率放大单元在不同直流偏置电压下的放大倍数，将各个放大倍数与对应的直流偏置电压存储到控制模块中，当确定功率放大单元的放大倍数时，可以通过该放大倍数，直接查询对应的放大倍数。
S1032，若该功率小于功率放大器的最小输出功率，则将一个或多个衰减器与功率放大器串联，使得该功率大于功率放大器的最小输出功率且小于功率放大器的最大输出功率并根据该功率，确定该功率放大器需要调整到的放大倍数，根据该放大倍数，获取对应的直流偏置电压，根据该直流偏置电压，对该功率放大器进行调整。
S1033，若该功率大于功率放大器的最大输出功率，则将一个或多个功率放大单元与该功率放大器级联，形成级联后的功率放大器，使得该功率大于级联后的功率放大器的最小输出功率且小于所述功率放大器的最大输出功率，根据该功率，确定级联后的功率放大器需要调整到的放大倍数，根据该放大倍数，获取对应的直流偏置电压，根据该直流偏置电压，对功率放大器进行调整。
特别地，通过调整功率放大器，尽可能使得功率放大器的输出功率接近客户端发送的功率，若调整后的功率放大器的输出功率低于或超过客户端发送的功率的10%，则需要再次调整。
具体地，控制端与客户端之间可以通过RS232总线通信连接。控制端采用FPGA模块，由于FPGA模块具备足够的资源和IO接口，使得控制端能够满足对信号发生器、调谐滤波器及功率放大器的控制要求，对信号发生器、调谐滤波器、功率放大器、射频开关及天线阵列的控制信号均为10位，其中：
对信号发生器的控制信号如表1所示：
表1
表1中，第9位表示频率合成器是否启动工作，0表示已停止工作，1表示已上电；第8位表示频率锁定位，0表示频率未锁定，1表示频率已锁定；第7-0位表示待设置的频率信息。
对调谐滤波器的控制信号如表2所示：
表2
表2中，第9位表示调谐滤波器是否工作，0表示未工作，1表示工作；第8位为保留位；第0-7位为滤波器调节信息，设置对应的通频带。
对功率放大器的控制信号如表3所示：
表3
在表3中，第9位表示功放是否工作，0表示未工作，1表示工作；第0-8位表示功率大小。
对射频开关的控制信号如表4所示：
表4
在表4中，第9位表示射频开关是否工作，0表示未工作，1表示工作；第2-8位为采用开关阵列时的控制信息；第0-1位为采用单刀开关时的控制信息，01表示断开开关，10表示接通开关。
对天线的控制信号如表5所示：
表5
在表5中，第0-2位表示第一个天线的控制信息；第3-5位表示第二个天线的控制信息；第6-8位表示第三个天线的控制信息；第9位为保留位。
本发明实施例提供的通用近场微波驱动装置调整方法及装置，通过响应于客户端发送的第一频率f1并根据第一频率f1，判断信号发生器是否需要调整，若确定信号发生器需要调整，则利用第一频率f1对应的第一调整参数，对信号发生器进行调整，使得信号发生器产生频率与第一频率f1一致的信号；根据第一频率f1，判断调谐滤波器是否需要调整，若确定调谐滤波器需要调整，则利用第一频率f1对应的第二调整参数，对调谐滤波器进行调整，使得调谐滤波器的工作频率与第一频率f1一致；响应于客户端发送的功率并根据该功率，判断功率放大器是否需要调整，若确定功率放大器需要调整，则根据功率对应的直流偏置电压，对该功率放大器进行调整，效率较高，通用性较强。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本申请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实施例的范围。
应当理解，在本申请实施例的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
可以理解，以上所描述的装置实施例是示意性的，例如，所述模块/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。
可以理解的是，上述装置中的相关特征可以相互参考。以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。
需要说明的是，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种通用近场微波驱动装置调整方法，其中，所述通用近场微波驱动装置包括信号发生器、调谐滤波器、射频开关、功率放大器和天线阵列，其特征在于，包括：
对所述信号发生器进行调整，包括：
响应于客户端发送的第一频率f1并根据所述第一频率f1，判断所述信号发生器是否需要调整；
若确定所述信号发生器需要调整，则利用所述第一频率f1对应的第一调整参数，对所述信号发生器进行调整，使得所述信号发生器产生频率与所述第一频率f1一致的信号；
对所述调谐滤波器进行调整，包括：
根据所述第一频率f1，判断所述调谐滤波器是否需要调整；
若确定所述调谐滤波器需要调整，则利用所述第一频率f1对应的第二调整参数，对所述调谐滤波器进行调整，使得所述调谐滤波器的工作频率与所述第一频率f1一致；
对所述功率放大器进行调整，包括：
响应于客户端发送的功率并根据所述功率，判断所述功率放大器是否需要调整；
若确定所述功率放大器需要调整，则根据所述功率对应的直流偏置电压，对所述功率放大器进行调整。
2.根据权利要求1所述的通用近场微波驱动装置调整方法，其特征在于，响应于客户端发送的第一频率f1并根据所述第一频率f1，判断所述信号发生器是否需要调整包括：
判断所述第一频率f1与所述信号发生器当前产生信号的第二频率f2是否一致，若否，则确定所述信号发生器需要调整。
3.根据权利要求1所述的通用近场微波驱动装置调整方法，其特征在于，根据所述第一频率f1，判断所述调谐滤波器是否需要调整包括：
判断所述第一频率f1是否与所述调谐滤波器当前的工作频率一致，若否，则确定所述调谐滤波器需要调整。
4.根据权利要求1所述的通用近场微波驱动装置调整方法，其特征在于，响应于客户端发送的功率并根据所述功率，判断所述功率放大器是否需要调整包括：
判断所述功率是否与所述功率放大器当前的输出功率一致，若否，则确定所述功率放大器需要调整。
5.根据权利要求1所述的通用近场微波驱动装置调整方法，其特征在于，若确定所述功率放大器需要调整，则根据所述功率对应的直流偏置电压，对所述功率放大器进行调整包括：
判断所述功率是否小于所述功率放大器的最大输出功率且大于所述功率放大器的最小输出功率；
若是，根据所述功率，确定所述功率放大器需要调整到的放大倍数；
根据所述放大倍数，获取对应的直流偏置电压；
根据所述直流偏置电压，对所述功率放大器进行调整。
6.根据权利要求5所述的通用近场微波驱动装置调整方法，其特征在于，若确定所述功率放大器需要调整，则根据所述功率对应的直流偏置电压，对所述功率放大器进行调整包括：
判断所述功率是否小于所述功率放大器的最小输出功率，若是，则将一个或多个衰减器与所述功率放大器串联，使得所述功率大于所述功率放大器的最小输出功率且小于所述功率放大器的最大输出功率；
根据所述功率，确定所述功率放大器需要调整到的放大倍数；
根据所述放大倍数，获取对应的直流偏置电压；
根据所述直流偏置电压，对所述功率放大器进行调整。
7.根据权利要求5所述的通用近场微波驱动装置调整方法，其特征在于，若确定所述功率放大器需要调整，则根据所述功率对应的直流偏置电压，对所述功率放大器进行调整包括：
判断所述功率是否大于所述功率放大器的最大输出功率，若是，则将一个或多个功率放大器与所述功率放大器级联，形成级联后的功率放大器，使得所述功率大于所述功率放大器的最小输出功率且小于所述功率放大器的最大输出功率；
根据所述功率，确定所述功率放大器需要调整到的放大倍数；
根据所述放大倍数，获取对应的直流偏置电压；
根据所述直流偏置电压，对所述功率放大器进行调整。
8.一种通用近场微波驱动装置调整装置，其中，所述通用近场微波驱动装置包括信号发生器、调谐滤波器、射频开关、功率放大器和天线阵列，其特征在于，包括：
第一调整模块，被配置为对信号发生器进行调整，包括：
第一判断单元，被配置为响应于客户端发送的第一频率f1并根据所述第一频率f1，判断所述信号发生器是否需要调整；
第一确定单元，若确定所述信号发生器需要调整，则利用所述第一频率f1对应的第一调整参数，对所述信号发生器进行调整，使得所述信号发生器产生频率与所述第一频率f1一致的信号；
第二调整模块，被配置为对所述调谐滤波器进行调整，包括：
第二判断单元，被配置为根据所述第一频率f1，判断所述调谐滤波器是否需要调整；
第二确定单元，被配置为若确定所述调谐滤波器需要调整，则利用所述第一频率f1对应的第二调整参数，对所述调谐滤波器进行调整，使得所述调谐滤波器的工作频率与所述第一频率f1一致；
第三调整模块，被配置为对所述功率放大器进行调整，包括：
第三判断单元，被配置为根据客户端发送的功率，判断所述功率放大器是否需要调整；
第三确定单元，被配置为若确定所述功率放大器需要调整，则根据所述功率对应的直流偏置电压，对所述功率放大器进行调整。
9.一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序，当所述计算机程序在计算机中执行时，使得所述计算机执行权利要求1至7中任一项所述的方法。
10.一种电子设备，包括：存储器和处理器，所述存储器中储存有可执行代码，所述处理器执行所述可执行代码时，实现权利要求1至7中任一项所述的方法。
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