Logo PTB

Erste Schritte zu einem Josephson-Leistungsnormal

30.12.2005

Mit binär unterteilten Josephson-Reihenschaltungen lassen sich präzise D/A-Umsetzer aufbauen. Anhand von Vergleichsmessungen mit einem herkömmlichen Thermokonverter (PMJTC) im AC-DC Transferverfahren wurde gezeigt, dass mit diesem Josephson D/A-Umsetzer sehr präzise Sinusschwingungen erzeugt werden können. Die Josephson-Reihenschaltungen haben 8192 SINIS Kontakte (14 Bit) die unter Einstrahlung von Mikrowellen mit einer Frequenz von etwa 70 GHz Spannungen bis ±1,2 V erzeugen. Sie werden als Josephson D/A-Umsetzer mit Hilfe einer schnellen Stromquelle betrieben. Die neueste Entwicklung dieser Stromquellen verringert jetzt die unerwünschte Einstellzeit zwischen Spannungswerten von etwa 250 ns auf unter 100 ns. Zurzeit wird die Homogenität der Transienten über eine Periode untersucht sowie deren Beitrag zur relativen Unsicherheit für Frequenzen bis etwa 10 kHz.

Schon jetzt ist für 50 Hz das Verfahren mit einer relativen Unsicherheit von etwa 10-7 dem Thermokonverter überlegen. Daher ist ein zweiter, synchronisierter Josephson D/A-Umsetzer aufgebaut worden, um die beiden Quellen als Basis für ein neues Leistungsnormal zu nutzen. Um den vielfältigen Fragen, die sich mit der Berechnung der Messunsicherheit und der Wahl eines optimalen Messaufbaus beschäftigen, nachgehen zu können, besteht eine enge Kooperation mit den europäischen Metrologieinstituten NPL (Großbritannien), BNM-LNE (Frankreich) und SP (Schweden).