本发明涉及数字信号处理技术领域，具体提供一种用于测量测控波形发射系统频率特性的系统。
背景技术：
量子计算是一种遵循量子力学规律调控量子信息单元进行计算的新型计算模式。利用量子态的叠加性原理，目前已知在解决某些特定问题上，量子算法比经典算法具有更高的计算效率。目前某些已知的量子算法处理问题速度要快于传统的通用计算机。
超导量子计算系统被认为是最有可能实现量子计算机的方案之一。超导量子计算方案中，测控波形发射系统生成、传输微波波形，输出至超导量子比特，用来控制并测量超导量子比特的状态。测控波形发射系统输出的微波波形的精度直接影响测控保真度和速度。
测控波形发射系统包含主控制器、存储器、da转换器及模拟信号通路。主控制器用于控制数字波形数据的生成、储存和读取。存储器用于在主控制器的控制下，储存数字波形数据。da转换器用于在主控制器的控制下，将输入的数字波形数据转换为模拟信号并输出至模拟信号通路。模拟信号通路用于将da转换器输出的模拟信号传输至量子位。模拟信号通路通常包含(但不限于)成形滤波器、放大器、衰减器、混频器、连接器及传输线缆等。
测控波形发射系统的频率特性主要取决于da转换器和模拟信号通路的频率特性的乘积。da转换器的功能决定了其频率特性为sinc函数。模拟信号通路限于制造技术水平、电路布局等因素，其工作带宽内频率特性亦存在一定起伏。因此，如果不加补偿，测控波形发射系统的频率特性必然是非平坦的，实际测控波形通过测控信号发射系统传输后将与所需测控波形不一致，导致测控精度和速度损失。
技术实现要素：
本发明的技术任务是针对上述存在的问题，提供一种用于测量测控波形发射系统频率特性的系统。
本发明进一步的技术任务是提供一种用于补偿测控波形发射系统频率特性的方法。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种用于测量测控波形发射系统频率特性的系统，该系统包括信号功率测量装置和信号功率测量结果传输装置，所述信号功率测量装置与信号功率测量结果传输装置相连接，信号功率测量结果传输装置与测控波形发射系统的主控制器相连接。
作为优选，所述信号功率测量装置间隔扫描测控波形发射系统输出宽带内的多个频率点，在所述多个频率点上测量测控波形发射系统的频率响应。
其中所述信号功率测量装置以一定频率间隔扫描测控波形发射系统输出宽带内的多个频率点，在这些频率点上测量测控波形发射系统的频率响应。
作为优选，所述信号功率测量结果传输装置将测量结果反馈至测控波形发射系统的主控制器。
一种用于补偿测控波形发射系统频率特性的方法，该方法处理本发明中所述的信号功率测量装置的测量结果，得到补偿量，根据补偿量修改数字波形数据；测控波形发射系统在主控制器的控制下，通过da转换器将储存在存储器的数字波形转换成模拟信号，并经模拟信号通路传输到量子位。
测控波形发射系统的工作模式分为校准模式和正常工作模式。校准模式通常安排在正常工作模式以前。在此模式下，测控波形发射系统与频率特性测量装置协同工作，测控波形发射系统发出特定波形(如特定频率的单频正弦连续波)，配合频率特性测量装置完成测量。并且，测控波形发射系统可以接收、处理频率特性测量装置的测量结果，并得到补偿系数。由于测控波形发射系统的频率特性主要取决于其硬件的技术条件，得到补偿系数后，如果其硬件的技术条件不发生变化，即可转入正常工作模式。
其中，主控制器具有一定数据处理能力，可处理频率响应特性测量结果。通过频率响应特性测量结果，推导其频率补偿特性，使得其频率响应特性与其频率补偿特性的乘积是平坦的。对频率补偿特性进行离散傅立叶反变换，得到时域上的补偿系数。以此补偿系数与数字波形数据实施卷积运算，以得到修改过的数字波形数据。
作为优选，该方法中根据波形算法生成原始数字波形数据。
作为优选，根据所述测控波形发射系统的频率响应特性修改数字波形数据。
作为优选，将修改后的数字波形存储在存储器中，作为主控制实际读取的数据用于产生模拟信号。
作为优选，修改数字波形的具体过程为：
1)在测控波形发射系统输出带宽内，间隔测量测控波形发射系统的频率响应；
2)获得测控波形发射系统的频域补偿加权；
3)对频域补偿加权实施离散傅里叶逆变换，生成时域补偿加权；
4)将时域补偿加权与原始数字波形数据实施卷积，生成修改的数字波形数据。
与现有技术相比，本发明的用于补偿测控波形发射系统频率特性的方法具有以下突出的有益效果：所述用于补偿测控波形发射系统频率特性的方法能够有效的避免测控波形发射系统的频率特性的非平坦性，从而避免实际测控波形通过测控信号发射系统传输后将与所需测控波形不一致导致测控精度和速度损失的问题的出现，具有良好的推广应用价值。
具体实施方式
下面将结合实施例，对本发明的用于测量测控波形发射系统频率特性的系统作进一步详细说明。
实施例
本发明的用于测量测控波形发射系统频率特性的系统，包括信号功率测量装置和信号功率测量结果传输装置。
信号功率测量装置与信号功率测量结果传输装置相连接，信号功率测量结果传输装置与测控波形发射系统的主控制器相连接。
其中信号功率测量装置以一定频率间隔扫描测控波形发射系统输出宽带内的多个频率点，在这些频率点上测量测控波形发射系统的频率响应。
信号功率测量结果传输装置将测量结果反馈至测控波形发射系统的主控制器。
本发明的用于补偿测控波形发射系统频率特性的方法，该方法处理本发明中所述的信号功率测量装置的测量结果，得到补偿量，根据补偿量修改数字波形数据；测控波形发射系统在主控制器的控制下，通过da转换器将储存在存储器的数字波形转换成模拟信号，并经模拟信号通路传输到量子位。
测控波形发射系统的工作模式分为校准模式和正常工作模式。校准模式通常安排在正常工作模式以前。在此模式下，测控波形发射系统与频率特性测量装置协同工作，测控波形发射系统发出特定波形(如特定频率的单频正弦连续波)，配合频率特性测量装置完成测量。并且，测控波形发射系统可以接收、处理频率特性测量装置的测量结果，并得到补偿系数。由于测控波形发射系统的频率特性主要取决于其硬件的技术条件，得到补偿系数后，如果其硬件的技术条件不发生变化，即可转入正常工作模式。
其中，主控制器具有一定数据处理能力，可处理频率响应特性测量结果。通过频率响应特性测量结果，推导其频率补偿特性，使得其频率响应特性与其频率补偿特性的乘积是平坦的。对频率补偿特性进行离散傅立叶反变换，得到时域上的补偿系数。以此补偿系数与数字波形数据实施卷积运算，以得到修改过的数字波形数据。
该方法中根据波形算法生成原始数字波形数据。根据所述测控波形发射系统的频率响应特性修改数字波形数据。将修改后的数字波形存储在存储器中，作为主控制实际读取的数据用于产生模拟信号。
其中修改数字波形的具体过程为：
1)在测控波形发射系统输出带宽内，间隔测量测控波形发射系统的频率响应；
2)获得测控波形发射系统的频域补偿加权；
3)对频域补偿加权实施离散傅里叶逆变换，生成时域补偿加权；
4)将时域补偿加权与原始数字波形数据实施卷积，生成修改的数字波形数据。
本发明的一个具体实施例包含功率计，该功率计可测量测控波形发射系统工作带宽内某一频点上信号的功率，且该功率计包含功率测量结果存储、输出功能，以及与测量测控波形发射系统的接口，可将功率测量结果反馈给测控波形发射系统。
在测控波形发射系统工作频带内，等间隔取n个频点，记频率分别为ωn，(n＝1,...,n)。依次在这些频点上，测控波形发射系统以相等功率发射正弦连续波形信号。以功率计测量输出信号的功率，得到功率序列w＝{w1,...,wn,...,wn}。找出其中最小值wmin＝(w1,...,wn,...,wn)。若功率以dbm表示，则频域补偿序列可表示为：
c＝{c1,...,cn}＝-2({w1,...,wn}-wmin)
进一步得到补偿滤波器的频率响应序列为：
b＝{b1,...,bn}＝w+c
将以dbm表示的b转化为以瓦特表示，并对其实施离散傅立叶反变换(idft)，得到时域上长度为n的补偿序列a＝{a1,...,an}。将a与长度为m的原始数字波形数据d＝{d1,...,dm}实施卷积，可得到长度为(m+n-1)的修改的数字波形g＝{g1,...,gm+n-1}。此波形即可读出至da转换器，用于生成模拟信号。
以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。