CN116582192A - 一种基于rfsoc的量子测控系统控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于RFSOC的量子测控系统控制系统，具体涉及RFSOC控制领域，包括RFSOC芯片，所述RFSOC芯片分别集成有：数模转换模块，包括8路6.5GS/s数模转换器；模数转换模块，包括8路4GS/s模数转换器；RF输入模块，连接数模转换模块，包括RF输入通道和第一信号调理电路；RF输出模块，连接模数转换模块，包括RF输出通道和第二信号调理电路；其中，所述数模转换器和模数转换器分别连接可配置的IQ数字上/下变频、数控振荡器、增益矩阵和抽取/插值滤波器。本发明充分发挥高集成度RFSOC FPGA优势。能够轻松地通过AXI接口集成到逻辑中。且本发明在DAC输出和ADC输出，增加了信号调理电路，实现功率精细调整。
Description
技术领域
本发明涉及RFSOC控制领域，具体是一种基于RFSOC的量子测控系统控制系统。
背景技术
近年来，发达国家、高科技公司高度重视量子计算，制定长远发展规划并投入重要资源以推动技术发展。伴随着量子计算技术的一系列标志性进展，世界各国对量子计算的关注从学术界逐渐扩展到全社会。量子计算已经成为内涵丰富的技术领域，涉及内容从最前沿的数学、物理等基础研究延伸到与诸多工程学科的交叉融合，再到高度工程化的应用技术开发，高速发展势头不减。
传统的产生微波脉冲的方式，主要存在以下两种：
IQ调制：OFDM（正交频分复用）是一种多载波调制技术，主要用于数字通信系统中。它将数据分成多个子载波，每个子载波都被调制成低速率的数据流，然后将这些子载波合并成高速率的数据流进行传输。OFDM技术的主要优点是高效利用频谱资源，提高传输速率和信号质量。它还可以通过使用正交子载波来减少信号间的干扰，提高系统的抗干扰能力。OFDM技术在很多数字通信领域广泛应用，如数字音频广播、数字电视、有线和无线网络等。
其优点主要为：
1. 能够有效地减少误差，提高传输的可靠性；
2. 可以实现高速数据传输，适用于高速通信系统；
3. 可以灵活地改变信号的频率、相位和幅度，适用于复杂的通信系统；
4. 可以通过对IQ信号的相位和幅度进行调制，实现多种不同的调制方式，如AM、FM、PM等。
二次变频：二次变频是指在信号处理中，将输入信号进行两次频率变换的过程。这个过程通常包括两个阶段：首先将原始信号进行一次变频，将其转换到中间频率；然后再将中间频率信号进行第二次变频，将其转换到最终输出频率。这种方法在无线通信和广播领域中经常使用，可以实现信号的选择性放大、滤波和混频等功能，从而提高系统的性能和稳定性。二次变频的实现需要使用一些特定的硬件设备，如混频器、滤波器、放大器等。
其优点主要为：
1.更高的电网电压和电流质量：二次变频器可以通过控制输出波形来改善电网电压和电流的质量，从而提高电网的稳定性和可靠性；
2. 更高的效率：二次变频器可以实现高效的能量转换，从而降低能耗和成本，提高系统的效率；
3. 更高的精度和可控性：二次变频器可以通过控制输出波形的频率和幅值来精确地控制输出功率，从而满足不同的应用需求；
4. 更高的适应性：二次变频器可以适应不同的电网和负载条件，从而实现更广泛的应用范围和更高的灵活性；
5. 更低的噪音和振动：二次变频器可以通过控制输出波形的频率。
IQ调制器具有三个比较关键的指标：(1)整个带宽内的频率响应；(2) 两个支路间的幅频响应对称性(IQ增益平衡)；(3) 两路LO 信号的正交性。
针对上述内容，结合现有技术，其两种方式存在以下技术风险：
（1） IQ 调制器的频率响应包括幅频响应和相频响应，对于理想的线性时不变系统(LTI)，幅频响应是平坦的，相频响应是线性的，信号可以无失真的传输。所以提高线性的频率响应对整个系统的指标外围电路等要求较高。IQ 调制器两个支路间的幅频对称性也是有要求的，如果两个支路的频率响应不同，就会造成IQ 不平衡传输，当产生中心频率与IQ 调制器LO 频率不同的信号时，镜频分量抑制效果会变差。因此，需要控制IQ 调制器支路间的幅频特性差异。这在设计时得注意通道之间的平衡性设计。两个Mixer 的LO 正交性也将会影响镜频抑制能力。如果完全正交，则不会对镜频抑制能力有影响。当偏离正交时，镜频分量会增强；
所以如果IQ 调制器的特性不是很理想，势必会影响信号的调制质量。但是，可以通过源端预失真来补偿，从而改善信号质量；
（2） 二次变频系统成本较高：二次变频器需要额外的功率电子器件、控制电路及传感器等组成，这些组件成本较高，增加了系统的总成本。系统复杂度高：二次变频器需要实现多级变换，需要更多的控制电路及算法，增加了系统的复杂度和设计难度。 需要更多的控制策略：二次变频器需要实现多级变换及多种控制策略的协调，增加了系统控制的难度。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于RFSOC的量子测控系统控制系统 ，包括RFSOC芯片，所述RFSOC芯片分别集成有：
数模转换模块，包括8路6.5GS/s数模转换器；
模数转换模块，包括8路4GS/s模数转换器；
RF输入模块，连接数模转换模块，包括RF输入通道和第一信号调理电路；
RF输出模块，连接模数转换模块，包括RF输出通道和第二信号调理电路；
其中，所述数模转换器和模数转换器分别连接可配置的IQ数字上/下变频、数控振荡器、增益矩阵和抽取/插值滤波器。
进一步的，所述RF输出模块包括射频开关、第一频段RF滤波器组、第二频段RF滤波器组、第三频段滤波器组、第一数字步进衰减器、第一射频放大器、第二数字步进衰减器、第一衰减器、第二射频放大器、均衡器、第二衰减器、第三射频放大器和第一RF滤波器，其中，所述射频开关的控制端分别连接第一频段RF滤波器组、第二频段RF滤波器组、第三频段RF滤波器组，所述射频开关的输出端连接第一数字步进衰减器的输入端，第一数字步进衰减器的输出端连接第一射频放大器的输入端，第一射频放大器的输出端连接第二数字步进衰减器的输入端，第二数字步进衰减器的输出端连接第一衰减器的输入端，第一衰减器的输出端连接第二射频放大器的输入端，第二射频放大器的输出端连接均衡器的输入端，均衡器的输出端连接第二衰减器的输入端，第二衰减器的输出端连接第三射频放大器的输入端，第三射频放大器的输出端连接第一RF滤波器的输入端。
进一步的，所述第一RF滤波器具体为通过两组低通滤波器和高通滤波器组成的带通滤波器。
进一步的，所述第一频段RF滤波器组包括依次连接的截止频率为5500MHz的低通滤波器和截止频率的3800MHz的高通滤波器；所述第二频段RF滤波器组包括依次连接的截止频率为6700MHz的低通滤波器和截止频率4600MHz的高通滤波器；所述第三频段RF滤波组包括依次连接的截止频率为7200MHz的低通滤波器和截止频率为5500MHz的高通滤波器。
进一步的，所述RF输入模块包括第三衰减器、第四射频放大器、第四衰减器、第一放大器、第五衰减器、第二放大器、均衡器、第五射频放大器和第二RF滤波器，其中，所述第三衰减器的输出端连接第四射频放大器的输入端，第四射频放大器的输出端连接第四衰减器的输入端，第四衰减器的输出端连接第一放大器的输入端，第一放大器的输出端连接第五衰减器的输入端，第五衰减器的输出端连接第二放大器的输入端，第二放大器的输出端连接均衡器的输入端，均衡器的输出端连接第五射频放大器的输入端，第五射频放大器的输出端连接第二RF滤波器的输入端。
进一步的，所述RFSOC芯片还集成有ARM处理模块，所述ARM处理模块至少包括一个ARM处理器，用于运行Linux kernel以及PYNQ软件库。
本发明的有益效果是：本发明充分发挥高集成度RFSOC FPGA优势。RFSOC芯片集成8路6.5GS/s数模转换器（DACs）和8路4GS/s模数转换器（ADCs）。DAC和ADC模块均包含可配置的IQ数字上/下变频，集成的数控振荡器（NCO），增益矩阵和抽取/插值滤波器，能够轻松地通过AXI接口集成到逻辑中。且本发明在DAC输出和ADC输出，增加了信号调理电路，实现功率精细调整。
附图说明
图1为一种基于RFSOC的量子测控系统控制系统的系统功能开发框图；
图2为一种基于RFSOC的量子测控系统控制系统的RF输出通道电路框图；
图3为一种基于RFSOC的量子测控系统控制系统的RF输入通道电路框图；
图4为一种基于RFSOC的量子测控系统控制系统的硬件系统框图；
图5为一种基于RFSOC的量子测控系统控制系统的软件开发框图；
图6为一种基于RFSOC的量子测控系统控制系统的芯片内部结构框图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
为了使本发明的目的，技术方案及优点更加清楚明白，结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明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发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，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所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
而且，术语“包括”，“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程，方法，物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程，方法，物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程，方法，物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
一种基于RFSOC的量子测控系统控制系统 ，包括RFSOC芯片，所述XCZU47DR芯片分别集成有：
数模转换模块，包括8路6.5GS/s数模转换器；
模数转换模块，包括8路4GS/s模数转换器；
RF输入模块，连接数模转换模块，包括RF输入通道和第一信号调理电路；
RF输出模块，连接模数转换模块，包括RF输出通道和第二信号调理电路；
其中，所述数模转换器和模数转换器分别连接可配置的IQ数字上/下变频、数控振荡器、增益矩阵和抽取/插值滤波器。其中，RF_SOC信号处理系统充分发挥高集成度RFSoCFPGA优势。芯片集成8路6.5GS/s数模转换器（DACs）和8路4GS/s模数转换器（ADCs）。DAC和ADC模块均包含可配置的IQ数字上/下变频，集成的数控振荡器（NCO），增益矩阵和抽取/插值滤波器，能够轻松地通过AXI接口集成到逻辑中。RFSoC同时集成多个不同的ARM处理器，可以运行不同的软件比如Linux kernel以及PYNQ软件库等。传统的商用量子位控制器通常具有小于1GHz的模拟带宽，所以RF量子位控制脉冲（典型4-6GHz）需要使用模拟混频器来进行上变频。作为对比，本文提出的芯片在第一奈奎斯特区间内可以直接合成最高载频为3GHz的控制脉冲，在第二奈奎斯特区间内可以直接合成最高载频为6GHz的控制脉冲。这消除了混频器杂散，并且无需校准IQ 混频器偏移和增益。
需要说明的是，I/Q指的是In-phase和Quadrature-phase，即正交上变频中的两个通道，分别对应信号的实部和虚部。在数字信号处理中，I/Q通道常被用于信号调制、解调和信号处理等方面。本文中提到的DAC是指数字模拟转换器，用于将数字信号转换为模拟信号。由于要输出1.75GHz的带宽，市场上可用的高速DAC芯片较少，因此采用两片DAC芯片分别输出I/Q两个通道，并通过IQ调制器进行合成，以得到带宽为1GHz的信号。该信号再通过IQ正交上变频技术，即将I/Q通道分别与正弦余弦信号进行乘积运算，得到带宽为4GHz~7.5GHz的输出信号。具体的，本文所述的是一种通过IQ正交上变频技术，采用两片DAC芯片合成信号的方法，以获得4GHz~7.5GHz范围内的高带宽信号输出。更具体地说，该方案的实现过程是：首先，采用两片DAC芯片分别输出I/Q两个通道，每个通道的带宽为1GHz；然后，通过IQ调制器将I/Q通道合成1路信号，带宽仍为1GHz；最后，通过IQ正交上变频技术，将1GHz的信号分别与正弦余弦信号进行乘积运算，得到带宽为4GHz~7.5GHz的输出信号。这种方案可以解决高带宽信号输出的问题，同时也有一定的技术难度和成本投入。需要注意的是，采用IQ正交上变频技术可以将信号频率带宽提高至原来的两倍，因此在设计时需要考虑信号的抽样频率和DAC转换速率等因素，以确保信号质量和稳定性。同时，由于DAC的性能和参数会影响输出信号的质量，需要选用高性能的DAC芯片，并进行精确的校准和调试。此外，IQ调制器和正交上变频器的设计和实现也需要考虑到相位误差、幅度失真等因素，以保证信号的准确性和稳定性。综合各个方面的因素，需要进行全面的系统设计和优化，以实现高带宽信号的稳定输出，其系统功能开发如图1所示。
进一步的，如图2所示，所述RF输出模块包括射频开关、第一频段RF滤波器组、第二频段RF滤波器组、第三频段滤波器组、第一数字步进衰减器、第一射频放大器、第二数字步进衰减器、第一衰减器、第二射频放大器、均衡器、第二衰减器、第三射频放大器和第一RF滤波器，其中，所述射频开关的控制端分别连接第一频段RF滤波器组、第二频段RF滤波器组、第三频段RF滤波器组，所述射频开关的输出端连接第一数字步进衰减器的输入端，第一数字步进衰减器的输出端连接第一射频放大器的输入端，第一射频放大器的输出端连接第二数字步进衰减器的输入端，第二数字步进衰减器的输出端连接第一衰减器的输入端，第一衰减器的输出端连接第二射频放大器的输入端，第二射频放大器的输出端连接均衡器的输入端，均衡器的输出端连接第二衰减器的输入端，第二衰减器的输出端连接第三射频放大器的输入端，第三射频放大器的输出端连接第一RF滤波器的输入端。
进一步的，所述第一RF滤波器具体为通过两组低通滤波器和高通滤波器组成的带通滤波器。
进一步的，所述第一频段RF滤波器组包括依次连接的截止频率为5500MHz的低通滤波器和截止频率的3800MHz的高通滤波器；所述第二频段RF滤波器组包括依次连接的截止频率为6700MHz的低通滤波器和截止频率4600MHz的高通滤波器；所述第三频段RF滤波组包括依次连接的截止频率为7200MHz的低通滤波器和截止频率为5500MHz的高通滤波器。
具体的，本实施例要求频率范围为4GHz≤f≤8GHz，对其分为3个频段进行处理，分别为：4-6GHz、5-7GHz、6-8GHz，通过射频开关进行频段选择。进一步的，对于相位噪声和功率稳定在通道中不进行特殊处理。进一步的，链路输出增加两个低通和高通滤波器，组成一个带通滤波器，以滤除其他奈奎斯特域和其他频段波形。
作为优选的，本申请方案中采用HFCN 3800+作为第一频段RF滤波组的高通滤波器，其中，HFCN 3800+是一种高频滤波器，用于过滤高频噪声和干扰信号。它可以有效地滤除频率在3.8GHz以上的信号，适用于无线通信、雷达、卫星通信等领域。HFCN 3800+具有高通和低通滤波器两种类型，可以根据需要选择不同的滤波模式。它的特点是具有高通透性、低插入损耗、高衰减率等优点，可以提高系统的信噪比和抗干扰能力。
作为优选的，本申请方案中采用HFCN 4600+作为第二频段RF滤波组的高通滤波器，其中，HFCN 4600+是一种高频滤波器，用于过滤高频噪声和干扰信号。它可以有效地滤除频率在4.6GHz以上的信号，适用于无线通信、雷达、卫星通信等领域。HFCN 4600+具有高通和低通滤波器两种类型，可以根据需要选择不同的滤波模式。它的特点是具有高通透性、低插入损耗、高衰减率等优点，可以提高系统的信噪比和抗干扰能力。
作为优选的，本申请方案中采用HFCN 5500+作为第三频段RF滤波组的高通滤波器，其中，HFCN 5500+是一种高频滤波器，用于过滤高频噪声和干扰信号。它可以有效地滤除频率在5.5GHz以上的信号，适用于无线通信、雷达、卫星通信等领域。HFCN 5500+具有高通和低通滤波器两种类型，可以根据需要选择不同的滤波模式。它的特点是具有高通透性、低插入损耗、高衰减率等优点，可以提高系统的信噪比和抗干扰能力。
作为优选的，本申请方案中采用LFCN 5500作为第一频段RF滤波组的低通滤波器，其中，LFCN 5500是一种低通滤波器，用于过滤频率在5.5GHz以下的信号。它适用于无线通信、雷达、卫星通信等领域，可以滤除低频噪声和干扰信号，提高系统的信噪比和抗干扰能力。LFCN 5500具有低插入损耗、高通透性、高衰减率等特点，可以有效地滤波，保证信号质量。它通常用于信号接收端，可以防止高频信号进入低频电路，影响系统的稳定性和性能。
作为优选的，本申请方案中采用LFCN 6700+作为第二频段RF滤波组的低通滤波器，其中，LFCN 6700+是一种低通滤波器，用于过滤频率在6.7GHz以下的信号。它适用于无线通信、雷达、卫星通信等领域，可以滤除低频噪声和干扰信号，提高系统的信噪比和抗干扰能力。LFCN 6700+具有低插入损耗、高通透性、高衰减率等特点，可以有效地滤波，保证信号质量。它通常用于信号接收端，可以防止高频信号进入低频电路，影响系统的稳定性和性能。
作为优选的，本申请方案中采用LFCN 7200+作为第三频段RF滤波组的低通滤波器，其中，LFCN 7200+是一种低通滤波器，用于过滤频率在7.2GHz以下的信号。它适用于无线通信、雷达、卫星通信等领域，可以滤除低频噪声和干扰信号，提高系统的信噪比和抗干扰能力。LFCN 7200+具有低插入损耗、高通透性、高衰减率等特点，可以有效地滤波，保证信号质量。它通常用于信号接收端，可以防止高频信号进入低频电路，影响系统的稳定性和性能。
进一步的，如图3所示，所述RF输入模块包括第三衰减器、第四射频放大器、第四衰减器、第一放大器、第五衰减器、第二放大器、均衡器、第五射频放大器和第二RF滤波器，其中，所述第三衰减器的输出端连接第四射频放大器的输入端，第四射频放大器的输出端连接第四衰减器的输入端，第四衰减器的输出端连接第一放大器的输入端，第一放大器的输出端连接第五衰减器的输入端，第五衰减器的输出端连接第二放大器的输入端，第二放大器的输出端连接均衡器的输入端，均衡器的输出端连接第五射频放大器的输入端，第五射频放大器的输出端连接第二RF滤波器的输入端。
具体的，本实施例要求频率范围为0.1GHz≤f≤2GHz，输入功率范围-50dBm~+10dBm，要求输入到FPGA段的功率为1dBm。最大输入10dBm要求在通道中，两级衰减器已满足（-31.5dBm和-31.5dBm共60dBm）。而-50dBm通过计算链路通道前级可调衰减器，插损2dB，此刻链路为-52dBm，经过LNA，放大15dB，此刻链路为-52+15=-37dBm，经过固定衰减器3dB，此刻链路为-40dBm，再次经过放大器，放大20dBm，此刻链路为-20dBm，再次经过可调衰减器，插损-2dBm，此刻链路为-22dBm，再通过一级放大器，放大20dBm，此刻链路为-2dBm，才经过一级均衡器，插损为-7dBm，此刻链路为-9dBm，再次经过一级LNA，放大15dB，此刻链路为+6dBm，在经过一级低通滤波器，最终链路为+5dBm，满足指标+10dBm要求。
进一步的，所述RFSOC芯片还集成有ARM处理模块，所述ARM处理模块至少包括一个ARM处理器，用于运行Linux kernel以及PYNQ软件库。
进一步的，作为本实施例优选的具体实施方案，提出一种基于RFSOC的量子测控系统的硬件开发系统，如图4所示，其中，按照系统功能划分，将整个测控系统，划分为两类设备：信号处理功能单元，包括波形处理以及发生单元、采集分析单元、模拟输出等3种分立单元。为缩短开发周期以及减少开发风险，采用核心板和底板的形式对芯片外围电路进行开发。波形通过底板的万兆网卡将波形数据传输到ZU47DR芯片上，ZU47DR芯片将数据处理后通过高速连接器将差分模拟信号送到前端巴伦板上。为了获得高质量的时钟系统，所以将时钟系统单独放在一块时钟板卡上。其开发的系统框图如图3。
进一步的，作为本实施例优选的具体实施方案，提出一种基于RFSOC的量子测控系统的软件开发流程，RF_SOC欠采样系统的整体架构如图5所示。用户使用自研RF_SOC欠采样Python API（top level）运行量子比特实验，这些实验被发送到RFSoC（second level）并翻译为FPGA级别的指令。RFSoC产生的信号会被自研RF_SOC欠采样射频板（thirdlevel）做进一步处理，最后被发送到qubits（bottom level）。量子位测量接着会以相反的顺序将测量结果通过Python API返回给用户。其具体开发流程如下图。核心目的为简化开发流程，提高编程效率。
进一步的，作为本实施例优选的具体实施方案，本方案还包括有RF_SOC欠采样系统功能模块，其功能被分为处理器系统（PS）和可编程逻辑（PL），如图6所示。该UltraScale+器件的PS部分是带DDR4的ZYNQ系统，在多核ARM处理器上运行Linux操作系统。PS使用PYNQ库和驱动实现对PL的DMA访问。用户的接口是通过远程web浏览器访问的Jupyternotebooks。PL端的固件主要包含信号产生模块，读取模块以及timed-processor模块，用于实现对时间要求高的功能。PS和PL之间的数据流是通过AXI接口实现的，其中快速的数据传输是通过PL端的DMA逻辑实现的。
进一步的，作为本实施例优选的具体实施方案，针对于多通道同步问题，ADC和DAC都集成在芯片内部，因在启动 RF Data Converter 时，转换器是单个始终对齐的 Tile，但无法保证确定性时延。在多块系统中，Tile 间无法保证确定性时延，甚至无法保证时延对齐。这意味着必须提供相应的机制来将这些 Tile 对齐。这是在 IP 内部实现的，由软件驱动中的 API 调用来管理，以及通过确保采集时钟偏差，保证分频器都需要同步复位，从而Tile PLL 分频器相位确定等方式来保证同步。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (6)
1.一种基于RFSOC的量子测控系统控制系统，包括RFSOC芯片，其特征在于，所述RFSOC芯片分别集成有：
数模转换模块，包括8路6.5GS/s数模转换器；
模数转换模块，包括8路4GS/s模数转换器；
RF输入模块，连接数模转换模块，包括RF输入通道和第一信号调理电路；
RF输出模块，连接模数转换模块，包括RF输出通道和第二信号调理电路；
其中，所述数模转换器和模数转换器分别连接可配置的IQ数字上/下变频、数控振荡器、增益矩阵和抽取/插值滤波器。
2.如权利要求1所述的一种基于RFSOC的量子测控系统控制系统，其特征在于，所述RF输出模块包括射频开关、第一频段RF滤波器组、第二频段RF滤波器组、第三频段滤波器组、第一数字步进衰减器、第一射频放大器、第二数字步进衰减器、第一衰减器、第二射频放大器、均衡器、第二衰减器、第三射频放大器和第一RF滤波器，其中，所述射频开关的控制端分别连接第一频段RF滤波器组、第二频段RF滤波器组、第三频段RF滤波器组，所述射频开关的输出端连接第一数字步进衰减器的输入端，第一数字步进衰减器的输出端连接第一射频放大器的输入端，第一射频放大器的输出端连接第二数字步进衰减器的输入端，第二数字步进衰减器的输出端连接第一衰减器的输入端，第一衰减器的输出端连接第二射频放大器的输入端，第二射频放大器的输出端连接均衡器的输入端，均衡器的输出端连接第二衰减器的输入端，第二衰减器的输出端连接第三射频放大器的输入端，第三射频放大器的输出端连接第一RF滤波器的输入端。
3.如权利要求2所述的一种基于RFSOC的量子测控系统控制系统，其特征在于，所述第一RF滤波器具体为通过两组低通滤波器和高通滤波器组成的带通滤波器。
4.如权利要求2所述的一种基于RFSOC的量子测控系统控制系统，其特征在于，所述第一频段RF滤波器组包括依次连接的截止频率为5500MHz的低通滤波器和截止频率的3800MHz的高通滤波器；所述第二频段RF滤波器组包括依次连接的截止频率为6700MHz的低通滤波器和截止频率4600MHz的高通滤波器；所述第三频段RF滤波组包括依次连接的截止频率为7200MHz的低通滤波器和截止频率为5500MHz的高通滤波器。
5.如权利要求1所述的一种基于RFSOC的量子测控系统控制系统，其特征在于，所述RF输入模块包括第三衰减器、第四射频放大器、第四衰减器、第一放大器、第五衰减器、第二放大器、均衡器、第五射频放大器和第二RF滤波器，其中，所述第三衰减器的输出端连接第四射频放大器的输入端，第四射频放大器的输出端连接第四衰减器的输入端，第四衰减器的输出端连接第一放大器的输入端，第一放大器的输出端连接第五衰减器的输入端，第五衰减器的输出端连接第二放大器的输入端，第二放大器的输出端连接均衡器的输入端，均衡器的输出端连接第五射频放大器的输入端，第五射频放大器的输出端连接第二RF滤波器的输入端。
6.如权利要求1所述的一种基于RFSOC的量子测控系统控制系统，其特征在于，所述RFSOC芯片还集成有ARM处理模块，所述ARM处理模块至少包括一个ARM处理器，用于运行Linux kernel以及PYNQ软件库。
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2023
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