Präzise Synthese von Sinusschwingungen mit einer 1V SINIS Josephson-Schaltung

In einer Kooperation mit dem National Physical Laboratory (NPL), Großbritannien, wird die Frage untersucht, ob sich binäre SINIS-Josephson-Reihenschaltungen für die Synthese von präzisen Wechselspannungen einsetzen lassen. Die Abkürzung SINIS steht hierbei für eine bestimmte Herstellungstechnologie der supraleitenden Schaltung. 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. Mit Hilfe einer vom NPL entwickelten schnellen Stromquelle lässt sich eine Josephson-Reihenschaltung als Josephson-Digital/Analog-Umsetzer betreiben, der in 250 ns auf neue Spannungswerte einstellbar ist.

Jetzt ist durch den Vergleich mit einem herkömmlichen Thermokonverter (PMJTC) im AC-DC Transferverfahren der Nachweis gelungen, das mit dem Josephson-D/A-Umsetzer sehr präzise Sinusschwingungen erzeugt werden können. Die gemessenen Abweichungen für Frequenzen bis etwa 1 kHz liegen, in sehr guter Übereinstimmung mit der Berechnung, zwischen 10-6 und 10-7, bei relativen Unsicherheiten von einigen 10-7. Im Frequenzbereich unterhalb 50 Hz ist das Verfahren bereits jetzt dem Thermokonverter überlegen.