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《西安电子科技大学》 2002年
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超导RSFQ电路中约瑟夫森传输线特性研究

张建  
【摘要】: 超导快单磁通量子RSFQ(Rapid Single Flux Quantum)电路是一种新型超导数字电子技术,它通过磁通量子化了的电压脉冲的有、无,来表示二进制信息。这种数字电子技术具有高速、低功耗的特点,使用基于RSFQ技术的逻辑电路的时钟频率可达到几百个GHz,而功耗只有0.3微瓦/门。 约瑟夫森结传输线JTL(Josephson Junction Transmission Line)是由约瑟夫森结经电感相互并联构成,在RSFQ电路技术中起着十分重要的作用。时钟分布网络的构成、不同单元电路间的信号传输都需要依靠其正确的工作来实现。为了清楚地了解JTL的参数性能以及工作特性,本文通过理论分析和数值模拟,对其进行了全面深入的研究,以掌握其参数规律特性,发现一些新的现象,并提出了作者自己的设想和构思。 在研究中所取得的主要成果: (1)首先以理论分析为基础,通过模拟仿真发现了在JTL中存有脉冲碰撞传输时的湮灭、通过等一些全新的现象,初步分析了其存在的不同条件,该现象的发现和分析必将为将来信号的密集传输提供一种新的途径。 (2)首次将JTL环振荡器结构应用到JTL某些传输特性的分析上来,消除了端界的影响,使分析更为精确;如对推斥效应的模拟就获得了良好的效果。推斥效应的研究使我们认识到RSFQ的工作频率在某种程度上要受其效应的制约。 (3)对JTL的各种参数对其传输特性,如时延及SFQ脉冲电压幅度等,进行了系统的研究。通过大量的模拟数据得出结果,偏置电流、并联电阻的提高及连接电感、临界电流的减小会使传输时间缩短等一系列的结论,为下一步设计时钟分布网络提供了翔实可靠的数据依据。 (4)针对目前超导与室温接口电路的电压放大器存在的“双峰”和放大增益效率较低的不足,提出了一种全新的阶梯式多层JTL电压放大电路结构,较好的解决了以上的问题,通过初步的仿真分析证实,该电路的构思极负有创新性。 本论文的研究受到国家自然科学基金项目的资助。
【学位授予单位】:西安电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:TM26;TN79

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