一种基于RFSOC的量子测控系统控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于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。本发明专利技术充分发挥高集成度RFSOC FPGA优势。能够轻松地通过AXI接口集成到逻辑中。且本发明专利技术在DAC输出和ADC输出，增加了信号调理电路，实现功率精细调整。实现功率精细调整。实现功率精细调整。

【技术实现步骤摘要】
一种基于RFSOC的量子测控系统控制系统


[0001]本专利技术涉及RFSOC控制领域，具体是一种基于RFSOC的量子测控系统控制系统。

技术介绍

[0002]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
，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。
[0003]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。
[0004]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。
[0005]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。
[0006]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。
[0007]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。
[0008]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。

技术实现思路

[0009]本专利技术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。
[0010]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。
[0011]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。
[0012]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。
[0013]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。
[0014]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。
[0015]本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹小波，林海川，张子墨，蒋婉姝，王渊，
申请(专利权)人：成都中微达信科技有限公司，
类型：发明
国别省市：