刘明 徐小峰 王永良 曾佳 李华 邱阳张树林 张国峰 孔祥燕† 谢晓明

1)(中国科学院上海微系统与信息技术研究所，信息功能材料国家重点实验室，上海 200050)

2)(中国科学技术大学信息学院电子科学技术系，合肥 230027)

(2013年4月26日收到;2013年6月8日收到修改稿)

1 引言

超导量子干涉器件(superconducting quantum interference device，SQUID)[1]及其读出电路可以实现微弱磁场的探测，低噪声高性能的读出电路是实现微弱信号探测的一个重要环节[2].DC SQUID器件本身具有很低的噪声和很高的摆率，但作为磁强计的传感器其性能易受到电子学系统，尤其是传感器与电子学部分之间耦合网络的限制[3].DC SQUID是低阻抗器件，动态电阻Rd为5—10 Ω，而前置放大器的源电阻一般远远大于此数值.为实现SQUID与低噪声前置放大器之间的最佳源阻抗匹配，两者之间需插入一个阻抗匹配网络.在采用磁通调制式( flux modulation，FM)SQUID读出电路中，通常在磁通锁定环( flux locked loop，FLL)中利用匹配变压器[4]来实现信号放大及阻抗匹配.

本文研究了初级端接入不同匹配电容实现LC谐振的匹配变压器的传输特性以及不同匝数变比对匹配变压器传输特性的影响，并在实际SQUID电路FLL中对匹配变压器的性能进行了验证.

2 匹配变压器耦合网络

在FLL中，如图1(a)所示，匹配变压器隔离了SQUID器件和电子学部分，避免了后端噪声对前端SQUID器件探测到的微弱信号造成影响.匹配变压器通过与串接的匹配电容C形成LC谐振[5]，在实现阻抗匹配的同时兼顾系统频率特性，获得较高增益和品质因数(即Q值).

实验中，首先利用模……