一种新型双绞线及微小交流量子电压跨温区传输方法

技术领域

本发明涉及线缆技术领域，特别是涉及一种新型双绞线及微小交流量子电压跨温区传输方法。

背景技术

量子化交流电压的产生及合成依据交流约瑟夫森效应，即合成的量子电压台阶与频率和约瑟夫森结数相关。可编程约瑟夫森量子电压标准采用改变约瑟夫森单结数量的方式，产生阶梯状的交流量子电压，实现对交流电压信号的模拟。但由于其受到单结量子电压值的限制，难以对毫伏以下尤其是微伏量级的交流电压进行合成和准确测量。

目前，微小交流量子电压的合成只能通过改变微波驱动频率的方法实现，其可实现合成标准交流电压信号，量值可以达到微伏量级。

在微小交流量子电压系统中，工作在液氦中的约瑟夫森结受到微波和偏置信号的驱动，可产生并合成微小交流量子电压信号；由于约瑟夫森结放置于低温液氦杜瓦的底部，浸泡于液氦液面之下，其产生的交流量子电压信号从低温下导出需要较长的引线。同轴线具有非常好的抗干扰能力，其外部的屏蔽层可使其基本没有辐射损耗，也几乎不受外界信号干扰，因此引线通常采用同轴线。

同轴线在10mV以上的交流量子电压的跨温区传输中，同轴线具有较好的传输效果，而针对交流电压的微小极值量，由于合成的微小交流电压量值过低，通常达到几百甚至几十微伏，微小交流电压经同轴线在跨越近300度的温区后产生的直流分量远大于微小交流电压分量，而对微小交流量子电压的输出和测量造成极大影响。例如，当低温下的约瑟夫森结合成100μV的交流电压后，传输到室温时其包含了近300μV的直流分量，严重影响室温仪器对微小交流电压测量的测量。

在一般的常温测量中，有时也会采用双绞线，其采用0.4mm～0.6mm范围内直径导线扭绞而成，主要应用于信号抗干扰传输，并有效减小线间串扰，其主要作用有两个：实现对外部干扰信号的抑制；实现同一电缆内部线与线之间的串扰。双绞线对干扰抑制的原理是利用两根线相互缠绕在一起，在外部信号干扰下，扭绞的引线上产生的总干扰电流为0，从而实现对外部干扰信号的抑制；其消除引线相互间串扰的原理则是利用其双绞结构，使一根导线在传输中辐射出来的电磁波与另一根导线发出的电磁波相抵消，有效降低线与线之间的信号干扰的程度。常温使用双绞线最重要的是设置合理的绞距，使总干扰电流为0，以达到消除干扰的目的。

在微小交流量子电压的信号传输过程中，主要解决的问题是跨温区所产生的直流分量信号的影响，虽然也是双绞线，单和常温下使用常规双绞线设计要求和作用均不同。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型双绞线及微小交流量子电压跨温区传输方法，该新型双绞线应用于低温到常温之间的跨温区信号传输，抑制了引线传输时产生的直流分量的影响，有利于准确测量微小交流量子电压。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种新型双绞线，所述双绞线包括：两根长度相等的金属漆包线，两根所述金属漆包线相互均匀缠绕后由绝缘套管包裹。

可选的，所述金属漆包线为纯铜漆包线。

可选的，两根所述纯铜漆包线直径相等。

可选的，所述纯铜漆包线直径小于0.2mm。

可选的，所述绝缘套管为聚四氟套管。

一种微小交流量子电压跨温区传输方法，其特征在于，所述方法采用新型双绞线进行微小交流量子电压的跨温区传输。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供的新型双绞线可以应用于低温到常温之间的微小交流量子电压的跨温区传输，双绞线的两根金属漆包线的长度等长，在近300度的跨温区微小交流量子电压信号传输时，降低引线直流分量的影响，对微小交流电压量值测量结果无影响，实现微小交流量子电压在常温温区的准确测量。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明和附图并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件示为类似的元件，附图不构成比例限制，并且其中：

图1为本发明的双绞线的结构示意图；

图2为本发明的双绞线的截面剖视图；

1-绝缘套管，2-金属漆包线。

具体实施方式

为了能够更加详尽地了解本公开实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本公开实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本公开实施例。在以下的技术描述中，为方便解释起见，通过多个细节以提供对所披露实施例的充分理解。然而，在没有这些细节的情况下，一个或多个实施例仍然可以实施。在其它情况下，为简化附图，熟知的结构和装置可以简化展示。

本发明的目的是提供一种新型双绞线，降低双绞线本身对微小交流电压量值测量结果的影响。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，为本发明的新型双绞线的结构示意图，包括：两根长度相等的金属漆包线2，两根所述金属漆包线2相互均匀缠绕后由绝缘套管1包裹。绝缘套管1优选为聚四氟套管。金属漆包线2优选为为纯铜漆包线。

图2为新型双绞线的截面剖视图，两条金属漆包线2的直径相等，且小于0.2mm，用于在4K温区下减小热量的导入，相比于常温下常规使用的双绞线线型尺寸为0.4mm～0.6mm范围，降低液氦的挥发量。

本发明的双绞线对绞距没有具体要求，最重要的设计要求是两根导线的长度必须等长，方能达到降低直流分量的作用；导线缠绕的过程可选择手工缠绕或机器缠绕。相比于常温下常规使用的双绞线要求是设置合理的绞距来说，降低了工艺难度。

常温下常规使用的双绞线在信号传输时的作用是实现对外部干扰信号的抑制，或抵消导线间相互的电磁波，降低导线与导线之间的信号干扰的程度。而本方案中的双绞线的作用是在近300度的跨温区微小交流量子电压信号传输时，降低引线直流分量的影响。二者减小干扰影响的原理是不同的。

本发明的新型双绞线可应用于微小交流量子电压跨温区传输方法中，根据新型双绞线的机构原理，实现了抑制了引线传输时产生的直流分量的影响，降低微小交流量子电压从液氦温区传输到室温温区时引线端产生的直流分量对输出微小交流量子电压信号的影响，可以将微小交流量子电压输出信号中的直流分量从300μV降低到300nV以下，直流分量引起的微小交流电压的测量误差从4％降低到0.01％以下，基本对微小交流电压量值测量结果无影响，以便于微小交流电压在常温端的测量。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。