(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111659867.4 (22)申请日 2021.12.3 0 (71)申请人 北京无线电计量测试研究所 地址 100854 北京市海淀区永定路5 0号12 号楼 (72)发明人 焦玉民　 (74)专利代理 机构 中国航天科工集团公司专利 中心 11024 代理人 葛鹏 (51)Int.Cl. H01P 3/10(2006.01) H05K 7/20(2006.01) (54)发明名称 一种用于量子电压装置的微波波导及量子 电压装置 (57)摘要 本发明公开了一种用于量子电压装置的微 波波导及量子电压装置。 该量子电压装置的微波 波导包括： 波导法兰； 黄铜波导， 与波导法兰连 接； 聚四氟乙烯条， 包括椎体部分和位于椎体部 分两端的锥端部分， 锥端部分为锥尖结构， 椎体 部分插在黄铜波导内。 本发明提出的微波波导， 将低导热的聚四氟乙烯材料加入到微波波导中， 聚四氟乙烯条的导热性远低于金属， 可以极大地 降低微波波导的传热功率， 在制冷机的制冷量有 限的情况下避免低温区温度升高， 满足量子超导 芯片的运行 条件。 权利要求书1页 说明书5页 附图2页 CN 114389000 A 2022.04.22 CN 114389000 A 1.一种用于量子电压装置的微波 波导， 其特 征在于， 包括： 波导法兰； 黄铜波导， 与所述波导法兰连接； 聚四氟乙烯条， 包括椎体部分和位于所述椎体部分两端的锥端部分， 所述锥端部分为 锥尖结构， 所述椎体部分插在所述黄铜波导内。 2.根据权利要求1所述的用于量子电压装置的微波波导， 其特征在于， 所述椎体部分的 横截面为矩形截面， 所述锥尖结构在所述矩形截面的正投影位于所述矩形截面的中心。 3.根据权利要求2所述的用于量子电压装置的微波波导， 其特征在于， 所述椎体部分的 截面尺寸 为3.1mm*1.5mm， 长度300mm。 4.一种量子电压装置， 其特 征在于， 包括： 真空罩， 所述真空罩限定出真空腔体； 一级冷头， 设置在所述真空腔体中； 二级冷屏， 固定 于所述一级冷头上， 限定出筒状空间； 二级冷头， 设置 于所述筒状空间中； 量子超导芯片， 设置 于所述筒状空间中， 并且固定 于所述二级冷头上； 以及 微波波导， 为根据权利要求1 ‑3中任一所述的微波波导， 所述微波波导与所述量子超芯 片连接； 真空隔离波导， 固定在所述真空罩上， 与所述 量子超导芯片匹配。 5.根据权利要求4所述的量子电压装置， 其中， 所述微波波导的一端与 所述真空隔离波 导法兰连接固定， 所述微波波导的另一端通过量子超导芯片的波导法兰连接到所述量子超 导芯片， 所述真空隔离波导法兰与量子超导芯片的波导法兰的中心连线垂直 地面。 6.根据权利要求5所述的量子电压装置， 其中， 在所述一级冷屏穿孔处用金属夹具固定 所述微波波导的所述聚四氟乙烯条。 7.根据权利要求4 ‑6中任一所述的量子电压装置， 其中， 所述量子超导芯片通过机械夹 具固定于所述二级冷头上， 所述 量子超导芯片与所述 二级冷头的接触面 为超薄银层。 8.根据权利要求4 ‑6中任一所述的量子电压装置， 其中， 所述真空隔离波导通过螺钉 固 定在所真空罩上， 所述真空隔离波导具有WR ‑12波导接口， 与量子超导芯片匹配。 9.根据权利要求4 ‑6中任一所述的量子电压装置， 其中， 所述二级冷屏为不锈钢筒， 所 述不锈钢筒的内表面镀 镍。 10.根据权利要求4 ‑6中任一所述的量子电压装置， 其中， 真空罩固定于所述量子电压 装置的制冷机上， 所述真空罩的内部粘贴多层绝热 材料。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114389000 A 2一种用于 量子电压装 置的微波波导及量子电压装 置 技术领域 [0001]本发明属于微波波导技术领域， 特别涉及 一种用于量子电压装置的微波波导及量 子电压装置 。 背景技术 [0002]量子电压标准是电压参数的自然基准， 是依据交流约瑟夫森物理效应搭建而成的 最准确、 最高等级的电压参数发生、 测量装置， 并在电学计量、 航空航天以及武器系统的电 压等高端测量方面有着广泛应用。 标准装置主要由制冷系统、 微波驱动源、 偏置电信号 驱动 源、 量子电压超导芯片， 以及微波和电信号传输单元等组成。 制冷系统为量子超导芯片提供 4.2K(或其它与芯片相关)的环 境温度， 确保芯片进入超导状态； 微波源、 偏置信号源分别产 生高频高功 率微波和直流电信号共同驱动量子超导芯片产生稳定可靠的量子电压信号， 微 波通道使用专用波导， 电信号 通道使用。 [0003]传统量子电压标准装置使用液氦制冷， 其优点是量子超导芯片浸泡在液氦中， 运 行温度稳定， 缺点是运行费用高、 体积庞大， 不可移动。 而采用制冷机系统替代液氦制冷系 统， 有利于制冷系统与量子发生系统深度整合， 具有降低系统体积重量和运行费用， 提升量 子系统便携性等优点。 但是制冷机的制冷功率有限， 在低温系统设计上需要降低信号连接 通道的导热功率， 也就是需要降低微波通道的热传导功率。 量子电压装置中波导是微波信 号传输通道， 连接常温区和4K低温区， 且工作在65GHz～75GHz， 通常使用直通金属波导， 众 所周知， 金属是热 的良导体， 常见的波导材料如铜、 铝等金属导热系数非常大， 由于制冷机 的制冷量有限， 必然会导 致低温区温度升高， 不能满足量子超导芯片的运行 条件。 [0004]本发明针对采用制冷机制冷的量子电压装置， 提出一种微波波导， 波导中加入一 段聚四氟乙烯， 与金属波导相比， 能够大 大降低波导的热传导功率。 发明内容 [0005]本发明提供的用于量子电压装置的微波波导及量子电压装置， 能够在控制微波损 耗前提下， 解决微波 波导导热问题。 [0006]为了实现上述目的， 本发明采用以下技 术方案实现。 [0007]一种用于量子电压装置的微波波导， 其特征在于， 包括： 波导法兰； 黄铜波导， 与所 述波导法兰连接； 聚四氟乙烯条， 包括椎体部 分和所述椎体部 分两端的锥端部分， 所述锥端 部分为锥尖结构， 所述椎体部分插在所述黄铜波导内。 [0008]优选地， 所述椎体部分的横截面为矩形截面， 所述锥尖结构在所述矩形截面的正 投影所述矩形截面的中心。 [0009]优选地， 所述椎体部分的截面尺寸 为3.1mm*1.5mm， 长度300mm。 [0010]本发明还提供一种量子电压装置， 包括： 真空罩， 所述真空罩限定出真空腔体； 一 级冷头， 设置在所述真空腔 体中； 二级冷屏， 固定于所述一级冷头上， 限定出筒状空间； 二级 冷头， 设置于所述筒状空间中； 量子超导芯片， 设置于所述筒状空间中， 并且固定于所述二说　明　书 1/5 页 3 CN 114389000 A 3