ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО НА СКВИДЕ С СВЧ-НАКАЧКОЙ Советский патент 1998 года по МПК H01L39/22 

Изобретение относится к криоэлектронике и может быть использовано в радиотехнике, метрологии, а также в медицине, геофизике и экспериментальной физике.

Целью изобретения является повышение чувствительности и упрощение изготовления и настройки измерительного устройства на СКВИДе с СВЧ-накачкой.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - изображен СКВИД с СВЧ-накачкой с резонансным датчиком и подключенный к нему промежуточный контур.

Устройство состоит из двух генераторов СВЧ-накачки одинакового диапазона 1 и 2, СКВИДа 3 с СВЧ-накачкой, промежуточного LG-контура 4 и последовательно соединенных усилителя промежуточной частоты 5 и детектора 6. Выходы СВЧ-генераторов накачки соединены друг с другом и с СВЧ-входом СКВИДа, причем частоты генераторов отличаются на разностную частоту, находящуюся в ВЧ-диапазоне. Промежуточный контур подключен между СКВИДом и усилителем, а его резонансная частота равна разностной частоте генераторов (промежуточной частоте).

Измеряемый сигнал подается на сигнальный вход СКВИДа. На СВЧ-вход СКВИДа подаются два сигнала накачки и , отличающиеся на разностную частоту.

В СКВИДе, как в параметрическом устройстве, образуются различные комбинационные частоты, в том числе и частота В сверхпроводящем контуре датчика СКВИДа протекает ток с составляющими на комбинационных частотах. LC-контур, подключенный к датчику СКВИДа и настроенный на промежуточную частоту, выделяет сигнал на частоте ω_пр+ω_c. Выделенный ВЧ-сигнал подается на усилитель промежуточной частоты и далее на детектор, который выделяет измеряемый сигнал на частоте ω_c.

Способ подключения промежуточного LC-контура к СКВИДу зависит от конкретной реализации устройства и, в частности, от используемого СКВИДа с СВЧ-накачкой.

В устройстве могут быть использованы, например, СКВИДы с СВЧ-накачкой с резонансным датчиком, который одновременно выполняет функции квантового интерферометра (датчика СКВИДа) и резонатора накачки. В таком СКВИДе можно реализовать безгистерезисный режим работы, и поэтому он обладает чувствительностью, а также другими улучшенными характеристиками по сравнению с известными СКВИДами с СВЧ-накачкой с сосредоточенным датчиком. С резонансным датчиком промежуточный контур может быть связан как индуктивно, так и гальванически. При гавальванической связи можно получить большую чувствительность. При этом точка подключения промежуточного кондуктора должна быть выбрана так, чтобы не нарушать распределения поля в резонансном датчике, т.е. в точке минимума напряжения. Для того чтобы реализовать это требование в резонансном датчике, выполненном в виде закороченной длинной линии с последовательно включенным контактом Джозефсона, необходимо выбрать длину линии, равную nλ, а промежуточный контур подключить на расстоянии, равном от закороченного конца линии, где λ - длина волны колебаний накачки (λ соответствует частоте любого из генераторов, так как при разности частот в ВЧ-диапазоне они входят в полосу частот резонатора на длинной линии). Схема СКВИДа с СВЧ-накачкой с резонансным датчиком 7, гальванически связанным с промежуточным контуром 8, представлена на фиг.2.

В связи с тем, что в устройстве считывание выходного сигнала СКВИДа происходит на частоте СВЧ-накачки, а не на промежуточной частоте, устройство обладает следующими преимуществами.

Благодаря применению усилителя в ВЧ-диапазоне происходит повышение чувствительности за счет снижения уровня шума усилителя. В результате замены СВЧ-системы считывания ВЧ-системой происходит значительное упрощение изготовления и настройки предлагаемого устройства.

Изобретение относится к криоэлектронным устройствам, позволяет повысить чувствительность и упростить изготовление измерительного устройства путем введения второго генератора накачки и промежуточного LC-контура, имеющего резонансную частоту, равную разности частот генераторов накачки. Причем промежуточный LC-контур подключен непосредственно к СКВИДу в двух точках на расстоянии, равном половине длины волны генератора накачки. Подключение второго генератора непосредственно к входу СКВИДа обеспечивает необходимый коэффициент преобразования. 2 ил.

Измерительное устройство на СКВИДе с СВЧ-накачкой, состоящее из первого генератора накачки, СКВИДа с СВЧ-накачкой и последовательно соединенных усилителя и детектора, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности и упрощения изготовления и настройки, в него введены второй генератор накачки и промежуточный LC-контур, имеющий резонансную частоту, равную разности частот генераторов накачки, причем выход второго генератора соединен с СВЧ-входом СКВИда, а промежуточный LC-контур подключен непосредственно к СКВИДу в двух точках на расстоянии, равном половине длины волны генератора накачки.