本公开涉及信号检测、电磁，尤其涉及一种电子学设备及其实现微波复用squid参数检测和信号读出的方法。
背景技术：
1、超导量子干涉器件（superconducting quantum interference device, squid）是一种工作在超导态、对磁通量极端灵敏的器件。使用超导转变边沿探测器对微弱光子信号进行探测时，科研人员常使用squid来对探测器的微弱电流信号进行放大读出，所利用的原理是探测器的微弱电流信号在squid中产生磁通量的变化，得益于squid对磁通极端灵敏的特性，squid能够将探测器的微弱电流信号进行放大，便于后续的电子学读出。squid又可分为两大类：dc-squid（直流超导量子干涉器）和rf-squid（射频超导量子干涉器），dc-squid由两个约瑟夫森结（josephson junction）组成，rf-squid由一个约瑟夫森结组成。读出dc-squid的信号时，需要对每个dc-squid都添加反馈回路，因此多通道dc-squid的读出系统将会非常复杂，而rf-squid的读出不需要对每个通道都添加反馈回路。在多通道squid构成的阵列中，通常使用的是rf-squid。微波复用squid （microwave squid multiplexer，又称为μmux）是一种能够通过微波频分复用技术进行信号读出的一组rf-squid阵列，其中不同的rf-squid与不同的1/4波长超导谐振腔的串联电感进行互感耦合，利用ghz微波段射频信号的频分复用技术来对一组rf-squid阵列进行复用读出。微波复用squid常应用于大面阵的微弱光子探测中，例如：宇宙微波背景辐射探测、低温x射线谱仪等。
2、然而目前的微波复用squid的检测和读出还存在检测时耗时长、操作繁琐，读出时运算资源耗费高等技术问题。
技术实现思路
1、有鉴于此，为了至少部分地解决上述提及的技术问题中的至少之一，本公开提供了一种电子学设备及其实现微波复用squid参数检测和信号读出的方法。
2、为了实现上述目的，本公开的技术方案如下：
3、根据本公开一个方面的实施例，提供了一种电子学设备，通过单套该电子学设备可实现微波复用squid参数检测和信号读出，所述电子学设备包括：fpga单元，dac，adc；其中：
4、fpga单元包括在fpga内构建的数字综合滤波器组、数字分析滤波器组、以及子频带信号产生模块；子频带信号产生模块被配置为可以通过扫频方式产生不同频点的子频带信号；数字综合滤波器组被配置为用于将接收的各个子频带信号作为射频输入信号合成为宽频带多频点数字信号；dac，用于将所述多频点数字信号处理为多频点射频模拟信号并传输至微波复用squid进行传输；adc，用于对经微波复用squid进行传输后的射频模拟信号进行采样并量化为数字化射频信号；以及数字分析滤波器组，被配置为用于将数字化射频信号由串行数据进行子频带划分和信号提取，得到各个子频带输出信号；通过调整各个子频带的输入信号频率并根据各个子频带输入和输出信号确定微波复用squid各通道在谐振频点的散射参数，根据所述散射参数的相位变化确定微波复用squid中接入的探测器电流信号的大小，实现多通道信号的读出。
5、根据本公开实施例，通过在fpga内采用多相数字信号处理架构实现数字综合滤波器组和数字分析滤波器组。
6、根据本公开实施例，数字综合滤波器组被配置为多相均匀idft滤波器组。
7、根据本公开实施例，数字分析滤波器组被配置为为多相均匀dft滤波器组。
8、根据本公开实施例，数字综合滤波器组和数字分析滤波器组均采用多相滤波器组结构，且采用相同的相数n，n＞1。
9、根据本公开实施例，数字综合滤波器组中原型滤波器的滤波器系数为数字分析滤波器组中原型滤波器的滤波器系数的n倍。
10、根据本公开实施例，n相的数字综合滤波器组的输出序列x(n)和各子频带输入信号序列yk(m)的关系由以下公式决定：
11、；
12、n相的数字分析滤波器组的输入序列x'(n)和各子频带输出信号序列y'k(m)的关系由以下公式决定：
13、；
14、其中，m为子频带内波形数据点编号，n为宽频带信号数据点编号，k为子频带编号，g0为数字综合滤波器组中原型低通滤波器系数，h0为数字分析滤波器组中原型低通滤波器系数，即为对应频点的微波复用squid的正向传输参数s21。
15、根据本公开实施例，在读出微波复用squid信号时，使得子频带输入信号经过数字综合滤波器组合成后的信号频率与微波复用squid通道的谐振频点一致，保持子频带输入信号序列yk(m)的频率不变，记录微波复用squid通道正向传输参数s21参数的相位变化δre(s21)：
16、；
17、其中，win表示微波复用squid的输入信号，wout表示微波复用squid的输出信号，表示子频带输出信号和子频带输入信号的相位变化，通过读出该相位变化的值，计算出微波复用squid对应通道中探测器电流的大小。
18、根据本公开实施例，电子学设备还包括：子频带信号提取模块和子频带相位处理模块，子频带信号提取模块被配置为用于对数字化射频信号进行子频带划分和信号提取；子频带相位处理模块被配置为用于将数字综合滤波器组的子频带输入信号和数字分析滤波器组的子频带输出信号进行相位比对，解调出子频带内信号的相位差信息。
19、本公开另一方面的实施例，提供一种通过单套上述电子学设备实现微波复用squid参数检测和信号读出的方法，包括如下操作：
20、通过扫频方式产生不同频点的子频带信号；
21、将各个子频带信号合成为宽频带多频点数字信号；
22、将所述多频点数字信号处理为多频点射频模拟信号并传输至微波复用squid进行传输；
23、对经微波复用squid进行传输后的射频模拟信号进行采样并量化为数字化射频信号；以及
24、将数字化射频信号由串行数据进行子频带划分和信号提取，得到各个子频带输出信号；
25、通过调整各个子频带的输入信号频率并根据各个子频带输入信号和输出信号确定微波复用squid各通道在谐振频点的散射参数；以及
26、根据所述散射参数的相位变化确定微波复用squid中接入的探测器电流信号的大小，实现多通道信号的读出。
27、从上述技术方案可以看出，本公开电子学设备及其实现微波复用squid参数检测和信号读出的方法至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分：
28、（1）利用一套电子学设备来实现微波复用squid的s21检测和信号读出，极大简化了微波复用squid的检测和读出流程；
29、（2）采用数字综合滤波器组和数字分析滤波器组的数字信号处理架构来进行射频信号的处理，整套处理架构能够实现上千通道信号的合成与分解，同时该处理架构的信号综合、分析与微波复用squid的复用读出原理相契合；
30、（3）采用多相滤波器组的结构在fpga内实现综合滤波器和分析滤波器，充分利用了fpga高并进度的优点，能够以较少的fpga资源占用，实现上千通道综合与分析的数学信号处理。
1.一种电子学设备，单套该电子学设备可实现微波复用squid参数检测和信号读出，所述电子学设备包括：fpga单元，dac，adc；其中：
2.根据权利要求1所述的电子学设备，通过在fpga内采用多相数字信号处理架构实现数字综合滤波器组和数字分析滤波器组。
3.根据权利要求2所述的电子学设备，所述数字综合滤波器组被配置为多相均匀idft滤波器组。
4.根据权利要求2所述的电子学设备，所述数字分析滤波器组被配置为为多相均匀dft滤波器组。
5.根据权利要求1-4任一项所述的电子学设备，数字综合滤波器组和数字分析滤波器组均采用多相滤波器组结构，且采用相同的相数n，n＞1。
6.根据权利要求5所述的电子学设备，数字综合滤波器组中原型滤波器的滤波器系数为数字分析滤波器组中原型滤波器的滤波器系数的n倍。
7.根据权利要求5所述的电子学设备，n相的数字综合滤波器组的输出序列x(n)和各子频带输入信号序列yk(m)的关系由以下公式决定：
8.根据权利要求7所述的电子学设备，在读出微波复用squid信号时，使得子频带输入信号经过数字综合滤波器组合成后的信号频率与微波复用squid通道的谐振频点一致，保持子频带输入信号序列yk(m)的频率不变，记录微波复用squid通道正向传输参数s21参数的相位变化δre(s21)：
9.根据权利要求8所述的电子学设备，还包括：
10.一种通过单套上述权利要求1-9任一项所述的电子学设备实现微波复用squid参数检测和信号读出的方法，包括：
