專利名稱：用于超導(dǎo)交流電壓標(biāo)準的測試探桿的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種低溫測試探桿，特別涉及一種用于超導(dǎo)交流電壓標(biāo)準的測試探桿。
背景技術(shù)：
低溫測試探桿是超導(dǎo)交流電壓標(biāo)準中的重要組成部分，在測試過程中，探桿負責(zé)把交流偏置電流源輸出的多路驅(qū)動信號連接到低溫環(huán)境中的二進制超導(dǎo)陣列結(jié)上，驅(qū)動該陣列結(jié)使其輸出所需的交流電壓信號。 如圖I所示，現(xiàn)有的低溫測試探桿包括微波轉(zhuǎn)接頭I'、測量轉(zhuǎn)接盒2'、連接桿3'、屏蔽筒4'、超導(dǎo)陣列結(jié)5'和驅(qū)動連接引線6';通常在超導(dǎo)交流電壓標(biāo)準中，現(xiàn)有低溫探桿中的驅(qū)動連接引線6'采用多根單芯線組成，每相鄰的兩根驅(qū)動連接引線組成一個驅(qū)動回路，分別驅(qū)動相應(yīng)的二進制超導(dǎo)陣列結(jié)段。由于二進制超導(dǎo)陣列結(jié)上每一段結(jié)陣所在的回路中的阻抗各不相同，故驅(qū)動電流源的各路輸出所帶的負載也不完全相同，所以這就引起了交流偏流源多路輸出的帶載不平衡，影響了信號傳輸線上的信號傳輸質(zhì)量。另外，超導(dǎo)陣列結(jié)接收到合適的驅(qū)動信號后，響應(yīng)輸出量子電壓臺階，所以信號傳輸線上的驅(qū)動電流信號傳輸質(zhì)量影響了超導(dǎo)交流電壓標(biāo)準輸出合成交流電壓信號的上升時間。超導(dǎo)交流電壓標(biāo)準輸出合成交流電壓信號的上升時間在超導(dǎo)交流電壓標(biāo)準輸出電壓的不確定度評定中是一項最重要的參數(shù)，上升時間的大小直接影響輸出量子交流電壓的不確定度的大小，特別是隨著輸出電壓頻率的提高，上升時間所產(chǎn)生的影響會越來越重要。為了提高超導(dǎo)交流電壓標(biāo)準的不確定度，必須減小輸出電壓信號的上升時間。然而在超導(dǎo)交流電壓標(biāo)準中，低溫探桿的驅(qū)動連接引線采用多根單芯線組成，每相鄰的兩根驅(qū)動連接線組成一個驅(qū)動回路，分別驅(qū)動相應(yīng)的二進制陣列結(jié)段，所以無法為每一段陣列結(jié)單獨設(shè)計阻抗匹配電路。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于改進現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，而提供一種用于超導(dǎo)交流電壓標(biāo)準的測試探桿，該測試探桿解決了以往交流低溫測試探桿在交流偏置電流源驅(qū)動超導(dǎo)陣列結(jié)的阻抗匹配問題，減小輸出電壓的上升時間，提高超導(dǎo)電壓標(biāo)準的測量不確定度。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供一種用于超導(dǎo)交流電壓標(biāo)準的測試探桿，所述測試探桿包括轉(zhuǎn)接頭、測量轉(zhuǎn)接盒、連接桿和屏蔽筒，所述轉(zhuǎn)接頭固定設(shè)置于所述測量轉(zhuǎn)接盒的一端，所述測量轉(zhuǎn)接盒的另一端與所述連接桿的上端部固接在一起，所述屏蔽筒與所述連接桿的下端部固定連接在一起；所述屏蔽筒內(nèi)設(shè)置有陣列結(jié)和負載電阻；所述連接桿內(nèi)設(shè)有驅(qū)動連接引線，該驅(qū)動連接引線的一端與所述測量轉(zhuǎn)接盒內(nèi)的電流輸入接口相連接，另一端與所述陣列結(jié)的電流輸入接頭相連接；所述的負載電阻一端連接陣列結(jié)的電流輸入低端，另一端連接陣列結(jié)的電流輸入高端。進一步的，所述連接桿內(nèi)設(shè)有至少兩根驅(qū)動連接引線。進一步的，所述的驅(qū)動連接引線為同軸電纜，所述同軸電纜包括線芯和屏蔽層；所述各同軸電纜上端頭的線芯分別與所述測量轉(zhuǎn)接盒內(nèi)的各電流輸入接口高端相連接，所述各同軸電纜上端頭的屏蔽層分別與所述測量轉(zhuǎn)接盒內(nèi)的各電流輸入接口低端相連接；所述各同軸電纜下端頭的線芯分別與所述陣列結(jié)的各電流輸入接頭相連接，所述各同軸電纜下端頭的屏蔽層相互短接在一起。進一步的，所述陣列結(jié)的電流輸入低端與所述任意一同軸電纜下端頭的屏蔽層相 連接。進一步的，所述的轉(zhuǎn)接頭為微波轉(zhuǎn)接頭。進一步的，所述同軸電纜的線芯直徑為O. 2033mm，屏蔽層厚度為O. 203mm，工作溫度范圍為IOmK 400K，傳輸阻抗為50 Ω。進一步的，所述負載電阻的阻值為50 Ω。進一步的，所述同軸電纜的線芯材質(zhì)和屏蔽層材質(zhì)均為銅鍍銀。本實用新型與現(xiàn)有產(chǎn)品相比，具有如下積極有益的效果本實用新型所提供的低溫測試探桿改變了驅(qū)動連接引線，將偏置電流源各個驅(qū)動支路采用同一個公共參考低端(即陣列結(jié)的電流輸入低端與任意一同軸電纜下端頭的屏蔽層相連接，同軸電纜下端頭的屏蔽層相互短接在一起)，使得各個驅(qū)動回路在阻抗匹配電路上相互獨立。更改后的探桿設(shè)計上，各偏置電流驅(qū)動支路是完全相同的，故偏置電流源的各支路的阻抗匹配電路也是相同的。同時增加了負載電阻，完成了阻抗匹配電路的設(shè)計，實現(xiàn)了偏置驅(qū)動電流源和驅(qū)動連接引線、超導(dǎo)陣列結(jié)的阻抗匹配，提高了驅(qū)動信號的傳輸質(zhì)量，可以有效地減小輸出電壓的上升時間。

圖I為現(xiàn)有低溫測試探桿的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為圖2中的A部放大示意圖。圖4為圖2中的B部放大示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖說明本實用新型的具體實施方式
。如圖2、3、4所示，一種用于超導(dǎo)交流電壓標(biāo)準的測試探桿，所述測試探桿包括微波轉(zhuǎn)接頭I、測量轉(zhuǎn)接盒2、連接桿3和屏蔽筒4，所述微波轉(zhuǎn)接頭I固定設(shè)置于所述測量轉(zhuǎn)接盒2的一端，所述測量轉(zhuǎn)接盒2的另一端與所述連接桿3的上端部固接在一起，所述屏蔽筒4與所述連接桿3的下端部固定連接在一起；所述微波轉(zhuǎn)接頭I是微波源的輸入接口，由微波源為超導(dǎo)陣列結(jié)提供特定的微波頻率以及微波功率，從而實現(xiàn)約瑟夫森電壓效應(yīng)的微波條件；測量轉(zhuǎn)接盒2、連接桿3、屏蔽筒4實現(xiàn)輸入以及輸出信號的屏蔽，避免外界信號對系統(tǒng)的干擾。[0026]所述屏蔽筒4內(nèi)設(shè)置有陣列結(jié)41和負載電阻42 ;所述的連接桿3內(nèi)設(shè)有驅(qū)動連接引線5，該驅(qū)動連接引線5的一端與所述測量轉(zhuǎn)接盒2內(nèi)的電流輸入接口相連接，另一端與所述陣列結(jié)41的電流輸入接頭相連接；所述驅(qū)動連接引線5為同軸電纜，該同軸電纜包括線芯511和屏蔽層522 ;各同軸電纜上端頭51的線芯511分別與測量轉(zhuǎn)接盒2內(nèi)的各電流輸入接口高端相連接，各同軸電纜上端頭51的屏蔽層522分別與所述測量轉(zhuǎn)接盒2內(nèi)的各電流輸入接口低端相連接；各同軸電纜下端頭52的線芯511分別與所述陣列結(jié)41的各電流輸入接頭相連接；所述各同軸電纜下端頭52的屏蔽層522相互短接在一起，且任意一同軸電纜下端頭52的屏蔽層522與陣列結(jié)41的電流輸入低端相連接。所述的負載電阻42 —端421連接陣列結(jié)41的電流輸入低端，另一端422連接陣列結(jié)41的電流輸入高端，該負載電阻42的阻值為50 Ω。針對現(xiàn)有低溫測試探桿(如圖I所示)和本實用新型所提供的測試探桿(如圖2所示)中的兩種測試探桿的合成交流電壓波形的上升時間分別進行測量，在測量中測試探桿中的驅(qū)動連接引線5 (即同軸電纜)采用Lakeshore公司的C型低溫屏蔽細導(dǎo)線，該導(dǎo)線中心導(dǎo)體為銅鍍銀材質(zhì)，直徑為O. 2033mm,屏蔽層材質(zhì)也為銅鍍銀，厚度為O. 203mm,絕緣層材料為聚四氟乙烯，使用溫度范圍為IOmK 400K，其傳輸阻抗為50 Ω。由于所述負載電阻42 —端421連接陣列結(jié)41的電流輸入低端(即同軸電纜下端頭52的屏蔽層522處)，另一端422連接陣列結(jié)41的電流輸入高端，并采用了傳輸阻抗為50 Ω的同軸電纜(即Lakeshore公司的C型低溫屏蔽細導(dǎo)線)作為測試探桿的偏置電流驅(qū)動連接引線；多路驅(qū)動電流的高端采用同軸電纜的芯線511，低端為同軸電纜的屏蔽層522。這樣驅(qū)動連接引線5下端頭52的屏蔽層522作為公共參考低端(即陣列結(jié)41的電流輸入低端與任意一同軸電纜下端頭52的屏蔽層522相連接，同軸電纜下端頭52的屏蔽層522相互短接在一起)，使得各個驅(qū)動回路在阻抗匹配電路上相互獨立；傳輸阻抗為50 Ω的同軸電纜，配合50 Ω的終端負載電阻42，每個偏置電流源回路均可以達到阻抗匹配。經(jīng)測量現(xiàn)有低溫測試探桿(如圖I所示)組成的超導(dǎo)交流電壓標(biāo)準輸出電壓波形的上升時間約為200ns，而本實用新型所提供的用于超導(dǎo)交流電壓標(biāo)準的測試探桿(如圖2所示)組成的超導(dǎo)交流電壓標(biāo)準輸出電壓波形的上升時間約為50ns。在超導(dǎo)交流電壓標(biāo)準的不確定度計算中，上升時間引入的不確定度分量約為16t,/6NT (其中，t,為上升時間#為采樣點數(shù)；T為輸出信號的周期)，與上升時間的大小成正比。在Ν=256和T=O. OOls的情況下，上升時間引入的誤差分別為2. 1Χ10_6和5.2Χ10_7，下降了近一個量級。本文中所采用的描述方位的詞語“上”、“下”、“左”、“右”等均是為了說明的方便基于附圖中圖面所示的方位而言的，在實際裝置中這些方位可能由于裝置的擺放方式而有所不同。綜上所述，本實用新型所述的實施方式僅提供一種最佳的實施方式，本實用新型的技術(shù)內(nèi)容及技術(shù)特點已揭示如上，然而熟悉本項技術(shù)的人士仍可能基于本實用新型所揭示的內(nèi)容而作各種不背離本發(fā)明創(chuàng)作精神的替換及修飾；因此，本實用新型的保護范圍不限于實施例所揭示的技術(shù)內(nèi)容，故凡依本實用新型的形狀、構(gòu)造及原理所做的等效變化，均涵蓋在本實用新型的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種用于超導(dǎo)交流電壓標(biāo)準的測試探桿，其特征在于所述測試探桿包括轉(zhuǎn)接頭、測量轉(zhuǎn)接盒、連接桿和屏蔽筒，所述轉(zhuǎn)接頭固定設(shè)置于所述測量轉(zhuǎn)接盒的一端，所述測量轉(zhuǎn)接盒的另一端與所述連接桿的上端部固接在一起，所述屏蔽筒與所述連接桿的下端部固定連接在一起； 所述屏蔽筒內(nèi)設(shè)置有陣列結(jié)和負載電阻；所述連接桿內(nèi)設(shè)有驅(qū)動連接引線，該驅(qū)動連接引線的一端與所述測量轉(zhuǎn)接盒內(nèi)的電流輸入接口相連接，另一端與所述陣列結(jié)的電流輸入接頭相連接； 所述的負載電阻一端連接陣列結(jié)的電流輸入低端，另一端連接陣列結(jié)的電流輸入高端。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于超導(dǎo)交流電壓標(biāo)準的測試探桿，其特征在于所述連接桿內(nèi)設(shè)有至少兩根驅(qū)動連接引線。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于超導(dǎo)交流電壓標(biāo)準的測試探桿，其特征在于所述的驅(qū)動連接引線為同軸電纜，所述同軸電纜包括線芯和屏蔽層；所述各同軸電纜上端頭的線芯分別與所述測量轉(zhuǎn)接盒內(nèi)的各電流輸入接口高端相連接，所述各同軸電纜上端頭的屏蔽層分別與所述測量轉(zhuǎn)接盒內(nèi)的各電流輸入接口低端相連接； 所述各同軸電纜下端頭的線芯分別與所述陣列結(jié)的各電流輸入接頭相連接，所述各同軸電纜下端頭的屏蔽層相互短接在一起。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于超導(dǎo)交流電壓標(biāo)準的測試探桿，其特征在于所述陣列結(jié)的電流輸入低端與所述任意一同軸電纜下端頭的屏蔽層相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于超導(dǎo)交流電壓標(biāo)準的測試探桿，其特征在于所述的轉(zhuǎn)接頭為微波轉(zhuǎn)接頭。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于超導(dǎo)交流電壓標(biāo)準的測試探桿，其特征在于所述同軸電纜的線芯直徑為0. 2033mm，屏蔽層厚度為0. 203mm，工作溫度范圍為IOmK 400K，傳輸阻抗為50 Q o
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于超導(dǎo)交流電壓標(biāo)準的測試探桿，其特征在于所述負載電阻的阻值為50 Q。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于超導(dǎo)交流電壓標(biāo)準的測試探桿，其特征在于所述同軸電纜的線芯材質(zhì)和屏蔽層材質(zhì)均為銅鍍銀。
專利摘要本實用新型公開了一種用于超導(dǎo)交流電壓標(biāo)準的測試探桿，包括轉(zhuǎn)接頭、測量轉(zhuǎn)接盒、連接桿和屏蔽筒，轉(zhuǎn)接頭固定設(shè)置于所述測量轉(zhuǎn)接盒的一端，測量轉(zhuǎn)接盒的另一端與所述連接桿的上端部固接在一起，屏蔽筒與所述連接桿的下端部固定連接在一起；屏蔽筒內(nèi)設(shè)置有陣列結(jié)和負載電阻；連接桿內(nèi)設(shè)有驅(qū)動連接引線，該驅(qū)動連接引線的一端與所述測量轉(zhuǎn)接盒內(nèi)的電流輸入接口相連接，另一端與所述陣列結(jié)的電流輸入接頭相連接；所述的負載電阻一端連接陣列結(jié)的電流輸入低端，另一端連接陣列結(jié)的電流輸入高端。本實用新型解決了以往交流低溫測試探桿在交流偏置電流源驅(qū)動超導(dǎo)陣列結(jié)的阻抗匹配問題，減小輸出電壓的上升時間，提高超導(dǎo)電壓標(biāo)準的測量不確定度。
文檔編號G01R19/04GK202421300SQ201220071769
公開日2012年9月5日 申請日期2012年2月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月29日
發(fā)明者康焱, 朱珠 申請人:北京無線電計量測試研究所