Разработка и создание установки для воспроизведения сигналов переменного низкочастотного напряжения на эффекте Джозефсона

• Автор: Шерстобитов, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 05.11.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 116 с. : ил. + Прил.(11с. : ил.)

Содержание
Введение
Глава 1 О способах построения синтезаторов переменного напряжения на эффекте Джозефсона
1.1 Синтезатор напряжения на основе цепочки сильношунтированных переходов Джозефсона с двоичными секциями
1.2 Синтезатор напряжения, управляемый серией импульсов (дельта-сигма цифро-аналоговый преобразователь на эффекте Джозефсона)
1.3 ЯБРр- синтезатор переменного напряжения
1.4 Синтезатор напряжения с широтно-импульсной модуляцией на основе цепочки сильношунтированных джозефсоновских переходов
1.5 Краткие выводы к главе
Глава 2 Исследование экспериментальных цепочек сильношунтированных джозефсоновских переходов типа БШК с двоичными секциями и частотой СВЧ накачки ЮГГц
2.1 Результаты исследования экспериментальных образцов цепочек сильношунтированных джозефсоновских переходов типа БГРПЗ
2.2 Точное измерение напряжения цепочки сильношунтированных джозефсоновских переходов типа 811418 относительно эталона напряжения на основе традиционной 818 цепочки
2.2.1 Экспериментальная установка
2.2.2 Методика измерения и оценка метрологических характеристик экспериментальной установки
2.2.3 Результаты измерения напряжения - 10 ГГц
относительно и51.5 - 70ГГц
2.3 Требования к аппаратуре синтезатора переменного напряжения на основе двоичных цепочек сильношунтированных переходов Джозефсона
2.4 Краткие выводы к Главе

Глава 3 Установка для воспроизведения сигналов переменного низкочастотного напряжения на основе цепочки сильношунтированных джозефсоновских переходов с двоичными секциями
3.1 Описание устройства аппаратуры установки
3.2 Программно-измерительный модуль установки
3.2.1 Исследование характеристик программно-
измерительного модуля установки
3.3. Экспериментальные результаты
3.3.1 Регистрация вольт амперных характеристик и
настройка режимов работы
3.3.2 Синтезирование установкой сигналов переменного напряжения с заданными параметрами и измерение характеристик сигналов при помощи АЦП и программно-измерительного модуля
3.3.3 Измерение характеристик серийных низкочастотных генераторов при помощи аппаратуры установки
3.3.4 Испытания с целью определения метрологических характеристик 9-ти канальной системы регистрации геофизических данных при помощи аппаратуры
установки
3.3.4.1 Методика испытаний
3.3.4.2 Результаты испытаний
3.3.4.3 Заключение по испытаниям
3.4 Краткие выводы к главе 3
Заключение
Библиографический список использованной литературы
Приложение 1 Вольт-амперные характеристики исследовавшихся в работе цепочек сильношунтированных переходов Джозефсона для различных частот и уровней мощности СВЧ смещения.

Введение
Актуальность работы. В настоящее время эффект Джозефсона в слабо связанных проводниках [1] нашел применение, в основном, в двух направлениях: это метрология (эталоны напряжения постоянного тока), и точное приборостроение (датчики магнитного поля на основе сверхпроводящих квантовых интерферометров "СКВИДов") [2,3].
В наши дни процесс стадии разработки и создания эталонов напряжения постоянного тока на эффекте Джозефсона фактически завершён. Такие эталоны используются практически во всех странах мира, имеющих национальные метрологические центры. Более того, в ряде промышленно развитых стран некоторые коммерческие предприятия так же оснащены джозефсоновскими эталонами вольта.
В России завершается процесс создания эталонов вольта на эффекте Джозефсона. Так, во ВНИИМ им. Д.И. Менделеева утвержден Государственный первичный эталон вольта ТЭТ 13-89. Он обеспечивает воспроизведение размера вольта с НСП и СКО не более НО'9 [4]. Во ВНИИМС и ВНИИФТРИ утверждены вторичные эталоны ВЭТ 13-12-99 и ВЭТ 13-13-01 соответственно. Ведутся работы по созданию сети вторичных эталонов вольта в городах Хабаровске, Иркутске, Новосибирске.
В то же время существует потребность в аппаратуре нового поколения для точного воспроизведения и измерения как формы, так и амплитуды напряжения переменного тока, определяемая нуждами метрологического обеспечения современных высокоточных систем сбора, анализа и регистрации информации в геофизике, акустике, гидроакустике, радиотехнике, системах телекоммуникаций.
В России метрологическое обеспечение средств измерений напряжения переменного тока в частотном диапазоне 0,01 Гц н- 30 МГц осуществляется в соответствии с Государственной поверочной схемой по МИ 1935-88. Во глазе этой поверочной схемы находится Государственный специальный эталон единицы напряжения переменного тока ГЭТ 89-75 (ВНИИМ им. Д.И. Менделеева) имеющий следующие характеристики:

теоретического, так и прикладного характера, касающихся объяснения и практического использования квантующего эффекта джозефсоновской цепочки. Здесь я не упоминаю о разночтении в терминологии которая со временем, уверен, формализуется, поскольку это направление находится только на стадии своей реализации.
1.3 RSFQ- синтезатор переменного напряжения В основе синтезатора данного типа лежит RSFQ (Rapid Single Flux Quantum) логическая схема [55-57], состоящая из умножителя частоты (УЧ), распределителя импульсов (РИ) и некоторого числа умножителей напряжения (УН) [44,45,46]. На рис. 1.13 представлена блок схема разрабатываемого японской электротехнической лабораторией (ETL) макета RSFQ- синтезатора.
Рис. 1.13 Блок схема РБРр-синтезатора напряжения на эффекте Джозефсона.
Основными элементами синтезатора являются джозефсоновские умножители напряжения. Каждая схема УН, соответствующая И-битному цифровому коду, умножает в 214 раз число единичных БРр импульсов синхронизированных по стандарту частоты. Путем пропускания входных БРР импульсов от УЧ к УН, в соответствии с цифровым кодом, используя схему распределения импульсов достигается программирование выходного напряжения такой схемы.
УЧ состоит из т ступеней двоичных счетчиков со сдвиговым регистром, и генерирует последовательность из 2т импульсов. Используя 10 ступеней двоичных счетчиков, УЧ может