(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＳＮＳ型超伝導接合アレー集積回路の一種である超伝導デジタル／アナログコンバータにおいて、前記ＳＮＳ型超伝導接合アレー集積回路の接合アレーに照射するマイクロ波周波数を制御する制御手段と、該制御手段により接合数の組み合わせ（接合数比は２0，２1，２2，・・・，２n）によって決まる変換分解能（ｂｉｔ数）を得る取得手段とを備えたことを特徴とする超伝導デジタル／アナログコンバータ。
【請求項２】
前記接合アレーを複数組設けてなる接合アレー群と、該接合アレー群の各々に独立にバイアスして極性を決め、かつ独立にマイクロ波周波数を制御して照射することによって発生電圧を制御する制御手段と、前記接合アレー群を直列接続して電圧加算をする加算手段とを備え、前記変換分解能（ｂｉｔ数）を高めるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の超伝導デジタル／アナログコンバータ。
【請求項３】
前記接合アレーの固定数に固定周波数のマイクロ波を照射して一定電圧を得る第１のグループと、該接合アレーの接合数の組み合わせ（接合数比は２0，２1，２2，・・・，２n）および周波数を制御することによってステップ電圧を得る第２のグループと、前記第１のグループと前記第２のグループとの電圧出力を直列接続して加算する加算手段とを備え、前記変換分解能（ｂｉｔ数）を高めることを特徴とする請求項２に記載の超伝導デジタル／アナログコンバータ。
【請求項４】
前記照射するマイクロ波の周波数ステップ幅を換える変換手段を設け、前記変換分解能（ｂｉｔ数）を任意に変えることを特徴とする請求項２又は３に記載の超伝導デジタル／アナログコンバータ。
【請求項５】
前記固定周波数のマイクロ波と可変周波数のマイクロ波を、基準周波数源をもとに１０-10程度の周波数制御を行い、該周波数制御の周波数源を共通化するマイクロ波発生源を設けたことを特徴とする請求項３又は４に記載の超伝導デジタル／アナログコンバータ。
【請求項６】
前記基準周波数源として広い地域に伝播される基準周波数又は時間信号から復元した共通の基準周波数源を設け、電圧発生の条件設定は、インターネットを含む通信手段によって遠隔操作できることを特徴とする請求項５に記載の超伝導デジタル／アナログコンバータ。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の超伝導デジタル／アナログコンバータを用いたことを特徴とする超精密直流電圧発生装置。
【請求項８】
請求項７に記載の超精密直流電圧発生装置により発生した超精密電圧をもとに平衡検出法を用いることを特徴とする直流電圧校正装置。
【請求項９】
請求項７に記載の超精密直流電圧発生装置により得られた電圧発生の条件設定は、インターネットを含む通信手段によって遠隔操作できることを特徴とする遠隔直流電圧校正装置。
【請求項１０】
請求項１乃至６いずれかに記載の超伝導デジタル／アナログコンバータを用いて高速スイッチングを行うことを特徴とする電圧波形発生装置。
【請求項１１】
請求項６に記載の超伝導デジタル／アナログコンバータ又は請求項１０に記載の電圧波形発生装置を用いることにより、同一の基準周波数又は時間信号を受信できる広い地域にわたって共通の電圧波形発生を遠隔制御することを特徴とする遠隔制御電圧波形発生装置。
【請求項１２】
請求項６に記載の超伝導デジタル／アナログコンバータ、請求項１０に記載の電圧波形発生装置又は請求項１１に記載の遠隔制御電圧波形発生装置を用いて正弦波形を基準にすることを特徴とする交流電圧標準器。
【請求項１３】
請求項１２に記載の交流電圧標準器により得た交流電圧を基準にし、交流電圧発生および校正の条件設定は、インターネットを含む通信手段によって行い、同一の基準周波数または時間信号を受信できる広い地域にわたって遠隔操作できることを特徴とする遠隔交流電圧校正装置。
【請求項１４】
請求項７に記載の超精密直流電圧発生装置により得られた直流電圧を装置内部基準源とすることを特徴とする機器。
【請求項１５】
請求項７に記載の超精密直流電圧発生装置により得られた直流電圧を装置内部基準源とし、その電圧発生の条件設定は、インターネットを含む通信手段によって行い、同一の基準周波数または時間信号を受信できる広い地域にわたって遠隔制御できることを特徴とする機器協調運用システム。
【請求項１６】
請求項７に記載の超精密直流電圧発生装置を用いて前記超伝導デジタル／アナログコンバータより順次発生した基準直流電圧を測定機器で測定し、測定結果から前記測定機器の特性を評価することを特徴とする特性評価装置。
【請求項１７】
請求項7に記載の超精密直流電圧発生装置により得られた電圧発生の条件設定は、インターネットを含む通信手段によって遠隔制御し、同一の基準周波数または時間信号を受信できる広い地域にわたって配置された複数の測定機器の特性を遠隔測定することを特徴とする遠隔測定システム。
【請求項１８】
請求項１０に記載の電圧波形発生装置により得られた電圧波形を内部基準源とすることを特徴とする機器。
【請求項１９】
請求項１１に記載の遠隔制御電圧波形発生装置より得られた電圧波形を装置内部基準源とし、該電圧波形の条件設定は、インターネットを含む通信手段によって行い、同一の基準周波数または時間信号を受信できる広い地域にわたって遠隔制御できることを特徴とする機器協調運用システム。
【請求項２０】
ＳＮＳ型超伝導接合アレー集積回路の一種である超伝導デジタル／アナログコンバータの処理方法において、前記ＳＮＳ型超伝導接合アレー集積回路の接合アレーに照射するマイクロ波周波数を制御することにより、接合数の組み合わせ（接合数比は２0，２1，２2，・・・，２n）によって決まる変換分解能（ｂｉｔ数）を得ることを特徴とする超伝導デジタル／アナログコンバータの処理方法。
【請求項２１】
前記接合アレーを複数組設けて接合アレー群を作製し、該接合アレー群の各々に独立にバイアスして極性を決め、かつ独立にマイクロ波周波数を制御して照射することによって発生電圧を制御し、前記接合アレー群を直列接続して電圧加算をすることにより変換分解能（ｂｉｔ数）を高めることを特徴とする請求項２０に記載の超伝導デジタル／アナログコンバータの処理方法。
【請求項２２】
前記接合アレーの固定数に固定周波数のマイクロ波を照射して一定電圧を得る第１のグループと、該接合アレーの接合数の組み合わせ（接合数比は２0，２1，２2，・・・，２n）および周波数を制御することによってステップ電圧を得る第２のグループとの電圧出力を直列接続して加算をすることによって変換分解能（ｂｉｔ数）を高めることを特徴とする請求項２１に記載の超伝導デジタル／アナログコンバータの処理方法。
【請求項２３】
前記照射するマイクロ波の周波数ステップ幅を換えることにより、前記変換分解能（ｂｉｔ数）を任意に変えることを特徴とする請求項２１又は２２に記載の超伝導デジタル／アナログコンバータの処理方法。
【請求項２４】
前記固定周波数のマイクロ波と可変周波数のマイクロ波を、基準周波数源をもとに１０-10程度の周波数制御を行い、該周波数制御の周波数源を共通化するマイクロ波発生源を用いることを特徴とする請求項２２又は２３に記載の超伝導デジタル／アナログコンバータの処理方法。
【請求項２５】
前記基準周波数源として広い地域に伝播される基準周波数又は時間信号から復元した共通の基準周波数源を用い、かつ電圧発生の条件設定は、インターネットを含む通信手段によって遠隔操作できることを特徴とする請求項２４に記載の超伝導デジタル／アナログコンバータの処理方法。
【請求項２６】
請求項２０乃至２５のいずれかに記載の超伝導デジタル／アナログコンバータの処理方法を用いたことを特徴とする超精密直流電圧発生方法。
【請求項２７】
請求項２６に記載の超精密直流電圧発生方法により発生した超精密電圧をもとに平衡検出法を用いることを特徴とする直流電圧校正方法。
【請求項２８】
請求項２６に記載の超精密直流電圧発生方法により得られた電圧発生の条件設定は、インターネットを含む通信手段によって遠隔操作できることを特徴とする遠隔直流電圧校正方法。
【請求項２９】
請求項２０乃至２５いずれかに記載の超伝導デジタル／アナログコンバータの処理方法を用いて高速スイッチングを行うことを特徴とする電圧波形発生方法。
【請求項３０】
請求項２５に記載の超伝導デジタル／アナログコンバータの処理方法又は請求項２９に記載の電圧波形発生方法を用いることにより、同一の基準周波数または時間信号を受信できる広い地域にわたって共通の電圧波形発生を遠隔制御することを特徴にする遠隔制御電圧波形発生方法。
【請求項３１】
請求項２５に記載の超伝導デジタル／アナログコンバータの処理方法、請求項２９に記載の電圧波形発生方法又は請求項３０に記載の遠隔制御電圧波形発生方法を用いて正弦波形を基準にすることを特徴とする交流電圧標準方法。
【請求項３２】
請求項３１に記載の交流電圧標準方法により得た交流電圧を基準にし、交流電圧発生および校正の条件設定は、インターネットを含む通信手段によって行い、同一の基準周波数または時間信号を受信できる広い地域にわたって遠隔操作できることを特徴とする遠隔交流電圧校正。
【請求項３３】
請求項２６に記載の超精密直流電圧発生方法を用いて前記超伝導デジタル／アナログコンバータより順次発生した基準直流電圧を測定機器で測定し、測定結果から前記測定機器の特性を評価することを特徴とする特性評価方法。
【請求項３４】
請求項２６に記載の超精密直流電圧発生方法により得られた電圧発生の条件設定は、インターネットを含む通信手段によって遠隔制御し、同一の基準周波数または時間信号を受信できる広い地域にわたって配置された複数の測定機器の特性を遠隔測定することを特徴とする遠隔測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超伝導デジタル／アナログコンバータ（ＤＡＣ）及びその処理方法に関し、より詳細には、ＳＮＳ型超伝導接合アレー集積回路の一種である超伝導デジタル／アナログコンバータ及びその処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＳＮＳ（超伝導金属−常伝導金属−超伝導金属）型超伝導接合アレー集積回路の一種である超伝導ＤＡＣにおいて、変換分解能（ｂｉｔ数）は接合の数の組み合わせ（接合数比は２0，２1，２2，・・・，２n）によって決まる。すなわち、分解能を高めようとすれば、接合の数を増やし、接合の数の組み合わせを増やすほかない（参考文献：H. Yamamori, M. Itoh, H. Sasaki, and A. Shoji, “Fabrication of all-NbN digital-to-analog converters for a programmable voltage standard, ISEC’01）。この文献でNbNを採用している理由は、冷凍冷却器で動作可能なこと、すなわち、液体ヘリウム環境より高温で動作可能な特性を得るためである。）
このような従来方法では、接合の数を増やし、接合の数の組み合わせを増やしたとしても直流バイアス印加用の引き出し線や端子増加が制約となり、分解能向上に限界があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このように、分解能の向上を図るためには、以下のような課題を解決することが必要である。
１）ＳＮＳ型超伝導接合アレー集積回路の一種である超伝導ＤＡＣにおいて、接合アレーに照射するマイクロ波を制御して等価的に分解能を向上させること。（接合数およびその組み合わせ数増加による分解能向上に伴う制約（電流バイアス端子や高周波流出防止用チョークコイルの増加によるレイアウトの制約など）なしに分解能を向上させる。）
２）上述したＤＡＣにおいて、マイクロ波を制御して分解能を任意に設定すること。
３）上述したＤＡＣによる発生電圧または発生波形は、同一の基準周波数または時間信号を受信できる広い地域にわたって共通の精度が得られるものとすること。
４）上述したＤＡＣによる発生電圧または発生波形は、通信手段によって同一の基準周波数または時間信号を受信できる広い地域にわたって遠隔制御できるものとすること。
５）上述したＤＡＣによる発生電圧または発生波形を基準とし、同一の基準周波数または時間信号を受信できる広い地域にわたって遠隔校正できるものとすること。（この方法により、現行のトレーサビリティ体系のように垂直型ヒエラルキーではなく、水平型トレーサビリティ体系を実現でき、垂直型ヒエラルキーにともなう精度の劣化が避けられる。また、校正に要する時間も短縮できる。）
６）上述したＤＡＣによる発生電圧または発生波形を装置の内部基準源とし、同一の基準周波数または時間信号を受信できる広い地域にわたって装置を遠隔制御あるいは複数の装置を協調制御すること。
７）上述したＤＡＣにより順次発生する基準電圧を測定機器で測定し、測定機器の特性を評価する。上記４）の手段により、同一の基準周波数または時間信号を受信できる広い地域にわたって測定機器の特性を遠隔測定すること。
【０００４】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、ＳＮＳ型超伝導接合アレー集積回路の一種である超伝導ＤＡＣにおいて、接合アレーに照射するマイクロ波を制御して等価的に分解能を向上させるようにした超伝導デジタル／アナログコンバータ及びその処理方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、ＳＮＳ型超伝導接合アレー集積回路の一種である超伝導デジタル／アナログコンバータにおいて、前記ＳＮＳ型超伝導接合アレー集積回路の接合アレーに照射するマイクロ波周波数を制御する制御手段と、該制御手段により接合数の組み合わせ（接合数比は２0，２1，２2，・・・，２n）によって決まる変換分解能（ｂｉｔ数）を得る取得手段とを備えたことを特徴とする。なお、制御すべきマイクロ波周波数幅Δｆは分解能に応じてＡＣジョセフソン効果の基本式から求められる。［実施例１、図１］
【０００６】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記接合アレーを複数組設けてなる接合アレー群と、該接合アレー群の各々に独立にバイアスして極性を決め、かつ独立にマイクロ波周波数を制御して照射することによって発生電圧を制御する制御手段と、前記接合アレー群を直列接続して電圧加算をする加算手段とを備え、前記変換分解能（ｂｉｔ数）を高めるようにしたことを特徴とする。［実施例２、図４］
【０００７】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記接合アレーの固定数に固定周波数のマイクロ波を照射して一定電圧を得る第１のグループと、該接合アレーの接合数の組み合わせ（接合数比は２0，２1，２2，・・・，２n）および周波数を制御することによってステップ電圧を得る第２のグループと、前記第１のグループと前記第２のグループとの電圧出力を直列接続して加算する加算手段とを備え、前記変換分解能（ｂｉｔ数）を高めることを特徴とする。［実施例２、図４］
【０００８】
また、請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載の発明において、前記照射するマイクロ波の周波数ステップ幅を換える変換手段を設け、前記変換分解能（ｂｉｔ数）を任意に変えることを特徴とする。［実施例３］
また、請求項５に記載の発明は、請求項３又は４に記載の発明において、前記固定周波数のマイクロ波と可変周波数のマイクロ波を、基準周波数源をもとに１０-10程度の周波数制御を行い、該周波数制御の周波数源を共通化するマイクロ波発生源を設けたことを特徴とする。
【０００９】
また、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、前記基準周波数源として広い地域に伝播される基準周波数又は時間信号（例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）のクロック信号）から復元した共通の基準周波数源を設け、電圧発生の条件設定は、インターネットを含む通信手段によって遠隔操作できることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれかに記載の超伝導デジタル／アナログコンバータを用いたことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の超精密直流電圧発生装置により発生した超精密電圧をもとに平衡検出法を用いることを特徴とする。［実施例４、図５］
【００１２】
また、請求項９に記載の発明は、請求項７に記載の超精密直流電圧発生装置により得られた電圧発生の条件設定は、インターネットを含む通信手段によって遠隔操作できることを特徴とする。［実施例５、図６］
【００１３】
また、請求項１０に記載の発明は、請求項１乃至６いずれかに記載の超伝導デジタル／アナログコンバータを用いて高速スイッチングを行うことを特徴とする。［実施例６、図７］
【００１４】
また、請求項１１に記載の発明は、請求項６に記載の超伝導デジタル／アナログコンバータ又は請求項１０に記載の電圧波形発生装置を用いることにより、同一の基準周波数又は時間信号を受信できる広い地域にわたって共通の電圧波形発生を遠隔制御することを特徴とする。［実施例７、図８］
【００１５】
また、請求項１２に記載の発明は、請求項６に記載の超伝導デジタル／アナログコンバータ、請求項１０に記載の電圧波形発生装置又は請求項１１に記載の遠隔制御電圧波形発生装置を用いて正弦波形を基準にすることを特徴とする。［実施例８、図５］
【００１６】
また、請求項１３に記載の発明は、請求項１２に記載の交流電圧標準器により得た交流電圧を基準にし、交流電圧発生および校正の条件設定は、インターネットを含む通信手段によって行い、同一の基準周波数または時間信号を受信できる広い地域にわたって遠隔操作できることを特徴とする。［実施例９、図６］
【００１７】
また、請求項１４に記載の発明は、請求項７に記載の超精密直流電圧発生装置により得られた直流電圧を装置内部基準源とすることを特徴とする。［実施例１０、図９］
【００１８】
また、請求項１５に記載の発明は、請求項７に記載の超精密直流電圧発生装置により得られた直流電圧を装置内部基準源とし、その電圧発生の条件設定は、インターネットを含む通信手段によって行い、同一の基準周波数または時間信号を受信できる広い地域にわたって遠隔制御できることを特徴とする。［実施例１１、図１０］
【００１９】
また、請求項１６に記載の発明は、請求項７に記載の超精密直流電圧発生装置を用いて前記超伝導デジタル／アナログコンバータより順次発生した基準直流電圧を測定機器（例えば、アナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ））で測定し、測定結果から前記測定機器の特性を評価することを特徴とする。［実施例１２、図１１］
【００２０】
また、請求項１７に記載の発明は、請求項7に記載の超精密直流電圧発生装置により得られた電圧発生の条件設定は、インターネットを含む通信手段によって遠隔制御し、同一の基準周波数または時間信号を受信できる広い地域にわたって配置された複数の測定機器の特性を遠隔測定することを特徴とする。［実施例１３、図１２］
【００２１】
また、請求項１８に記載の発明は、請求項１０に記載の電圧波形発生装置により得られた電圧波形を内部基準源とすることを特徴とする。［実施例１０、図９］
【００２２】
また、請求項１９に記載の発明は、請求項１１に記載の遠隔制御電圧波形発生装置より得られた電圧波形を装置内部基準源とし、該電圧波形の条件設定は、インターネットを含む通信手段によって行い、同一の基準周波数または時間信号を受信できる広い地域にわたって遠隔制御できることを特徴とする。［実施例１１、図１０］
【００２３】
また、請求項２０に記載の発明は、ＳＮＳ型超伝導接合アレー集積回路の一種である超伝導デジタル／アナログコンバータの処理方法において、前記ＳＮＳ型超伝導接合アレー集積回路の接合アレーに照射するマイクロ波周波数を制御することにより、接合数の組み合わせ（接合数比は２0，２1，２2，・・・，２n）によって決まる変換分解能（ｂｉｔ数）を得ることを特徴とする。
【００２４】
また、請求項２１に記載の発明は、請求項２０に記載の発明において、前記接合アレーを複数組設けて接合アレー群を作製し、該接合アレー群の各々に独立にバイアスして極性を決め、かつ独立にマイクロ波周波数を制御して照射することによって発生電圧を制御し、前記接合アレー群を直列接続して電圧加算をすることにより変換分解能（ｂｉｔ数）を高めることを特徴とする。
【００２５】
また、請求項２２に記載の発明は、請求項２１に記載の発明において、前記接合アレーの固定数に固定周波数のマイクロ波を照射して一定電圧を得る第１のグループと、該接合アレーの接合数の組み合わせ（接合数比は２0，２1，２2，・・・，２n）および周波数を制御することによってステップ電圧を得る第２のグループとの電圧出力を直列接続して加算をすることによって変換分解能（ｂｉｔ数）を高めることを特徴とする。
【００２６】
また、請求項２３に記載の発明は、請求項２１又は２２に記載の発明において、前記照射するマイクロ波の周波数ステップ幅を換えることにより、前記変換分解能（ｂｉｔ数）を任意に変えることを特徴とする。
【００２７】
また、請求項２４に記載の発明は、請求項２２又は２３に記載の発明において、前記固定周波数のマイクロ波と可変周波数のマイクロ波を、基準周波数源をもとに１０-10程度の周波数制御を行い、該周波数制御の周波数源を共通化するマイクロ波発生源を用いることを特徴とする。
【００２８】
また、請求項２５に記載の発明は、請求項２４に記載の発明において、前記基準周波数源として広い地域に伝播される基準周波数又は時間信号から復元した共通の基準周波数源を用い、かつ電圧発生の条件設定は、インターネットを含む通信手段によって遠隔操作できることを特徴とする。
【００２９】
また、請求項２６に記載の発明は、請求項２０乃至２５のいずれかに記載の超伝導デジタル／アナログコンバータの処理方法を用いたことを特徴とする。
【００３０】
また、請求項２７に記載の発明は、請求項２６に記載の超精密直流電圧発生方法により発生した超精密電圧をもとに平衡検出法を用いることを特徴とする。
【００３１】
また、請求項２８に記載の発明は、請求項２６に記載の超精密直流電圧発生方法により得られた電圧発生の条件設定は、インターネットを含む通信手段によって遠隔操作できることを特徴とする。
【００３２】
また、請求項２９に記載の発明は、請求項２０乃至２５いずれかに記載の超伝導デジタル／アナログコンバータの処理方法を用いて高速スイッチングを行うことを特徴とする。
【００３３】
また、請求項３０に記載の発明は、請求項２５に記載の超伝導デジタル／アナログコンバータの処理方法又は請求項２９に記載の電圧波形発生方法を用いることにより、同一の基準周波数または時間信号を受信できる広い地域にわたって共通の電圧波形発生を遠隔制御することを特徴にする。
【００３４】
また、請求項３１に記載の発明は、請求項２５に記載の超伝導デジタル／アナログコンバータの処理方法、請求項２９に記載の電圧波形発生方法又は請求項３０に記載の遠隔制御電圧波形発生方法を用いて正弦波形を基準にすることを特徴とする。
【００３５】
また、請求項３２に記載の発明は、請求項３１に記載の交流電圧標準方法により得た交流電圧を基準にし、交流電圧発生および校正の条件設定は、インターネットを含む通信手段によって行い、同一の基準周波数または時間信号を受信できる広い地域にわたって遠隔操作できることを特徴とする。
【００３６】
また、請求項３３に記載の発明は、請求項２６に記載の超精密直流電圧発生方法を用いて前記超伝導デジタル／アナログコンバータより順次発生した基準直流電圧を測定機器で測定し、測定結果から前記測定機器の特性を評価することを特徴とする。
【００３７】
また、請求項３４に記載の発明は、請求項２６に記載の超精密直流電圧発生方法により得られた電圧発生の条件設定は、インターネットを含む通信手段によって遠隔制御し、同一の基準周波数または時間信号を受信できる広い地域にわたって配置された複数の測定機器の特性を遠隔測定することを特徴とする。
【００３８】
このような構成を採ることにより、本発明は、ＳＮＳ型超伝導接合アレー集積回路の一種である超伝導デジタル／アナログコンバータ（ＤＡＣ）において、複数の組の接合アレー集団を作り、それぞれに独立にバイアスして極性を決め、かつ独立にマイクロ波周波数を制御して照射することによって発生電圧を制御し、それらを直列接続して電圧加算をする方法で変換分解能（ｂｉｔ数）を向上させることができる。
【００３９】
また、マイクロ波源の基準周波数は、原子周波数基準源または広い地域に伝播される基準周波数または時間信号（例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）のクロック信号など）から復元する。周波数基準源を上述した広域伝播周波数または時間信号から得て、電圧発生の条件（バイアス電流や照射周波数など）設定はインターネットを含む通信手段によって遠隔操作し、遠隔校正や測定機器特性の遠隔測定し、このＤＡＣを組み込んだ機器の遠隔制御、協調動作を可能にすることができる。
【００４０】
つまり本発明は、ＳＮＳ型超伝導接合アレー集積回路の一種である超伝導デジタル／アナログコンバータ（ＤＡＣ）において、複数の組の接合アレー集団を作り、それぞれに独立にバイアスして極性を決め、かつ独立にマイクロ波周波数を制御して照射することによって発生電圧を制御し、それら直列接続して電圧加算をする方法で変換分解能（ｂｉｔ数）を向上させることを特徴とする方法及びその装置に係るもので、照射するマイクロ波周波数ステップ幅によって変換分解能は任意に設定できる。
【００４１】
制御すべきマイクロ波周波数幅Δｆは、分解能に応じてＡＣジョセフソン効果から求まり、
Δｆ＝（ΔＶ・ＫJ-90）／ｎ  ・・・（１）
である。ここで、ΔＶは変換分解能に対応する電圧幅、ｎは接合数、ＫJ-90はジョセフソン定数（４８３５９７．９ＧＨｚ／Ｖ）である。
【００４２】
また、その周波数基準源を広い地域に伝播される基準周波数または時間信号（例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）のクロック信号）から復元する場合は、このＤＡＣから得られる直流電圧あるいは電圧波形は共通の精度であるので、条件設定をインターネットなどの最新の通信手段をもってすれば、広い地域にわたって遠隔校正が可能になる。（現行のトレーサビリティ体系のように垂直型ヒエラルキーではなく、水平型トレーサビリティ体系を実現でき、垂直型ヒエラルキーにともなう精度の劣化が避けられる。また、校正に要する時間も短縮できる。）
【００４３】
同様に、周波数基準源をＧＰＳクロックから復元したＤＡＣ出力電圧を装置（例えば、半導体製造用電子ビーム露光装置などの超精密機器）内部基準源とし、条件設定をインターネットなどの最新の通信手段をもってすれば、遠隔操作が可能であり、また、複数の機器の協調動作が可能になる。
【００４４】
ＳＮＳ型超伝導接合において、電極に超伝導（Ｓ）、トンネル障壁に常伝導金属（Ｎ）を用いたもので、接合の静電容量が無視できるためこれに起因する動作不安定を大幅に減少できる。このためＳＩＳ（超伝導金属−絶縁体−超伝導金属）接合に比較して大幅に電流密度を増加させることが可能で臨界電流を大きくすることができる。これによって定電圧ステップの電流幅が大きくなり雑音耐性が大幅に向上する。一方、１接合あたりの電磁波の減衰が大きい。ＳＮＳ型超伝導接合の具体例としては、Ｎｂ／ＰｄＡｕ／Ｎｂ，ＮｂＮ／ＴｉＮ／ＮｂＮなどがある。
【００４５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
［実施例１］
図１は、本発明の超伝導デジタル／アナログコンバータ（ＤＡＣ）の一実施例を示すブロック図で、周波数制御によるＤＡＣの分解能を向上させるためのブロック図である。
【００４６】
図中符号１は、原子周波数基準源またはＧＰＳクロックなどからの復元した周波数基準源、２はマイクロ波シンセサイザ（約１８ＧＨｚ−７０ＭＨｚ）、３はＳＮＳ型超伝導接合群（接合数比は２0，２1，２2，・・・，２n）、４は高周波流出防止用チョークコイル群、５は終端抵抗、６は接地端子、７は電流バイアス端子群、８は外部と通信機能を有するコントローラ、９は電流バイアス回路、１０は冷凍冷却器または液体ヘリウム容器、１１はＤＡＣ出力端子である。
【００４７】
ＳＮＳ型超伝導接合アレー集積回路の接合アレーに照射するマイクロ波周波数を制御することにより、接合数の組み合わせ（接合数比は２0，２1，２2，・・・，２n）によって決まる変換分解能（ｂｉｔ数）を得る。
【００４８】
ACジョセフソン効果とは、端的の言えばF／Ｖ変換である。すなわち、周波数がACジョセフソン効果によって電圧に変換されると考えてよい。図１の周波数基準源１は、通常は原子(CsまたはRb)周波数基準源または遠隔校正の目的でＧＰＳクロックなどからの復元した周波数基準源を用いる。その基準源をもとにしてマイクロ波周波数安定化技術と周波数合成技術を組み合わせたマイクロ波シンセサイザ２を構成する。ＳＮＳ型超伝導接合群３に表１の周波数を照射するためには一点の周波数だけを出力するのでなく、広い周波数範囲にわたる出力が可能なマイクロ波シンセサイザでなければならない。
【００４９】
コントローラ８は外部との通信機能をもち、表１の組み合わせを実現するように遠隔操作により２のマイクロ波シンセサイザの周波数、および電流バイアス回路９を制御（ＳＮＳ型超伝導接合群から任意のグループを選択）する。４はマイクロ波シンセサイザ出力を超伝導接合群に効率よく吸収させるための高周波流出防止用チョークコイル群、５は超伝導接合群に照射した残渣マイクロ波を吸収する終端抵抗、６は接地端子、７は電流バイアス回路９の電流バイアス回路出力である電流バイアス端子群である。
【００５０】
ここでは、１０Ｖの振幅を有する８ｂｉｔＤＡＣを例にして以下に説明する。ジョセフソン接合に照射するマイクロ波周波数を低価格で実現できる１８ＧＨｚとする。この場合、１接合あたりの発生電圧は（次数ｎ＝１として）ＡＣジョセフソン効果で、Ｖ＝ｎｆ／ＫJ-90より３．７２２１００５３×１０-5Ｖであるので、１０Ｖを発生するために必要な接合数は１０／（３．７２２１００５３×１０-5）＝２６８，６６５．５個である。
【００５１】
この数に近くて２8＝２５６で割り切れる接合数は２６８，８００個である。すなわち、接合の最小単位を１，０５０として、その２0，２1，２2，・・・，２8倍の群にわけ、その組み合わせによって等しい幅の階段状のステップ電圧（ΔＶ＝０．０３９０６２５Ｖ）を発生させる。最上位のｂｉｔはすべての接合数を加算した状態である（この時、照射すべきマイクロ波周波数は１７．９９０９９３３ＧＨｚ）。ここまでは通常のＳＮＳ型超伝導ＤＡＣの設計手法である。
【００５２】
この構成のままで、周波数を制御して等価的に分解能を向上させる（ビット数を増加させる）方法を以下に説明する。
例として、最上位ビットを更に８ビットに分割（全体で１６ビットにする）場合、Δ（ΔＶ）＝１．５２５８７８９０６×１０-4Ｖであるから、この分割幅ひとつ減少に対応するマイクロ波周波数は、１７．９９０７１８７８ＧＨｚ（周波数差は２７４．５２ＫＨｚ）である。この場合のステップＭ、接合数ｎ、分割ステップｍ、発生電圧、接合アレーへの照射マイクロ波周波数の対応を表１に示す。
【００５３】
【表１】
0003735710.tif 000002
【００５４】
低次のステップになるに従い、照射する周波数が低くなり、この例では最下位ステップの場合、７０．２７７３１７ＭＨｚになる。このように、１０ＭＨｚから１８ＧＨｚまで１Ｈｚ分解能で周波数設定可能なマイクロ波シンセサイザ２があれば十分に実現可能である。
【００５５】
負の電圧は、接合アレーに印加するバイアス電流の極性を負にすることにより実現できる。最上位ステップにおいては周波数設定分解能、最下位ステップにおいては最低設定可能周波数によって制約されるので、分解能向上はそれらの双方の条件をみたす範囲で可能である（それらの双方の条件をみたす範囲の境界が分解能向上限界となる。）。
【００５６】
図２は、ＧＰＳクロック信号から基準周波数の復元に係るブロック図で、図中符号２１はアンテナ、２２はＧＰＳ受信機、２３はタイムインターバル（Time Interval）カウンタ、２４はデジタルループフィルタ、２５はＯＣＸＯ（Oven Controlled X’tal Oscillator）、２６は分周器を示している。
【００５７】
アンテナ２１でＧＰＳ信号電波（中心周波数fc=1.575 GHz, 拡散帯域2.046 MHz）を集め、ＧＰＳ受信機２２で受信し、世界共通時に連動した1秒間に一回のパルス信号ＵＴＣ（Universal Time Coordinated）1 pps (Pulse per second)を復元する。一方でＯＣＸＯ（Oven Controlled X’tal Oscillator）２５は１０MHｚを発振し、その出力を分岐して分周器２６でＯＣＸＯの1秒間に一回のパルス信号を作る。タイムインターバル（Time Interval）カウンタ２３に両方の信号を入力し、ＧＰＳ受信機から復元した信号を基準信号とみなしてＯＣＸＯパルス信号との差のデジタル信号を検出する（タイムインターバルカウンタはアナログ位相同期回路における位相検出回路(ＰＬＬ；Phase Locked Loop)の役目を果たす）。
【００５８】
検出したデジタル信号を、デジタルループフィルタ２４を介してＯＣＸＯに帰還（フィードバック）する。一巡する負帰還回路はいわゆるデジタル信号処理型ＰＬＬであり、デジタルループフィルタはループの位相と利得を制御して系を最適動作させる。このデジタル信号処理型ＰＬＬにより、ＯＣＸＯはＵＴＣ 1ppsに位相同期され、現在の技術レベルでは1x10-11/dayより良い精度の基準信号を復元できる。
【００５９】
［実施例２］
上述した実施例１により、理論的にはもとの８ビット構成のままで周波数制御により等価的に分解能を向上させることができるが、しかしながら、以下のような課題がある。
【００６０】
１）装置構成要素として、最下位ステップを実現するために広い周波数範囲のマイクロ波シンセサイザが必要である。この種のマイクロ波シンセサイザは高価であるのでコストが高くつく。
２）分解能が向上（ビット数が増加）するにつれて接合アレー群に直流電流バイアス端子数が増加し、パターン設計上の制約になる。
３）ＳＮＳ接合アレー群に直流電流バイアスするためにマイクロ波がバイアス回路に流出しないようにチョークコイルを設ける必要がある。チョークコイルは周波数特性があるために、一般に広い周波数範囲の電波を阻止できない。すなわち、実施例１のように広い周波数範囲の電波を印加する場合、周波数帯域によっては電波が接地側に流出して振幅が低下する不具合が発生する。
４）ここでは、狭い周波数範囲のマイクロ波シンセサイザと固定マイクロ波発振器を併用することで上述した課題を克服し、かつ実施例１より分解能を向上させようとするものである。
【００６１】
図３は、本発明の超伝導デジタル／アナログコンバータ（ＤＡＣ）の実施例２（その１）を説明するためのブロック図で、マイクロ波シンセサイザの構成ブロック図である。図中符号３１は外部通信機能を有するコントローラ、３２は原子周波数基準源またはＧＰＳクロックなどからの復元した周波数基準源、３３はマイクロ波シンセサイザ（約２．０１ＧＨｚ−２．５５４GＨｚ）、３４は固定周波数マイクロ波発振器（１９．９９９９１３１５ＧＨｚ）、３５は周波数混合器（Mixer）、３６は周波数フィルタ（帯域通過型フィルタまたは低域通過型イルタ）、３７はマイクロ波増幅器（約１８ＧＨｚ−１７．４５ＧＨｚ）、３８は可変マイクロ波周波数ｆ１（約１８ＧＨｚ−１７．４５ＧＨｚ）出力端子、３９はマイクロ波増幅器（１９．９９９９１３１５ＧＨｚ）、４０は固定マイクロ波周波数ｆ２（１９．９９９９１３１５ＧＨｚ）出力端子である。
【００６２】
上述した図３は、実施例２を低コストで実現することを目的とした２出力をもつマイクロ波源装置のブロック図である。一つは周波数基準源３２（前述のように原子周波数基準源またはＧＰＳ信号から復元した周波数基準源）をもとに周波数合成したマイクロ波シンセサイザ３３と、おなじく周波数基準源３２をもとに周波数安定化した固定周波数マイクロ波発振器３４の周波数を周波数混合器３５で混合(Mixing)し、その差周波数のみを選択する帯域通過フィルタ３６を通過した出力を増幅器３７で増幅する。
【００６３】
出力３８は、周波数可変型のマイクロ波シンセサイザ出力（ｆ１）を出力する。また、固定周波数マイクロ波発振器３４の出力を増幅器３９で増幅し、出力４０は固定周波数マイクロ波周波数（ｆ２）を出力する。コントローラ３１は外部通信機能をもち、図３のマイクロ波シンセサイザ機能を遠隔制御できる。本来は2台のマイクロ波源により二つのマイクロ波信号を得るべきところであるが、本マイクロ波源は必要な２つの信号を1台の装置で得ることができるのでコストダウンと装置の簡潔化に寄与する。
【００６４】
表１からわかるように、低ステップになるに従い接合数が少なくなるのでマイクロ波周波数差を大きくする必要がある。この周波数差を小さくする（例えば、１８ＧＨｚから１６ＧＨｚ程度まで）ことによりマイクロ波源のコストを安くすることができる。この場合、Ｍ＝１６ステップまでなら分解能向上可能であるが、それ以下のステップはできないことになり、所要電圧範囲全体にわたる分解能向上ができないことになる。
【００６５】
このような課題を解消するために、二組の接合アレー集団を作り、それぞれに独立にバイアスして極性を決め、かつ独立にマイクロ波周波数を制御して照射することによって発生電圧を制御し、それら直列接続して電圧加算をする方法で変換分解能（ｂｉｔ数）を向上させる。
【００６６】
まず、負のオフセット電圧を作る。表１から周波数範囲が１６−１８ＧＨｚの範囲にあるのは１．２５Ｖ以上であるから、最下位ステップでもその周波数範囲を使うために−１．２５Ｖのオフセット電圧を作る。負電圧は負のバイアスで生じる。接合数を３０，２２５個とすると、照射すべき周波数は
ｆ＝（１．２５／３０，２２５）×ＫJ-90＝１９．９９９９１３１５ＧＨｚ
である。
【００６７】
最下位のステップを作る場合は、もう１組の表１の接合アレーにマイクロ波を照射して得た電圧と加算する。いま仮に、表１の１ステップ（８ビット相当）をさらに６５，５３６分割（１６ビット相当）、合計２４ビットのＤＡＣ（振幅１０Ｖ）を実現するものとする。
【００６８】
【外１】
0003735710.tif 000003
【００６９】
Δ（ΔＶ）＝５．９６０４６４４７８×１０-7Ｖである。この組のＭ＝３３，ｎ＝３３，６００＋１，０５０＝３４，６５０，Ｖ＝１．２５＋Δ（ΔＶ）＝１．２５００００５９６より、ｆ＝１７．４４５８２００１ＧＨｚを照射し、先に得た負のオフセット電圧−１．２５Ｖと合成（加算）することにより２４ビットの場合の最下位ステップを実現できる。
【００７０】
具体例を表２に示す。この例は正電圧の場合であるが、負の電圧は二組の接合アレー群に印加するバイアス電流の極性をそれぞれ逆転することにより実現できる。分解能は、最上位ステップにおいては周波数設定分解能、最下位ステップにおいては最低設定可能周波数によって制約される（それらの双方の条件をみたす範囲の境界が分解能向上限界となる）。
【００７１】
【表２】
0003735710.tif 000004
【００７２】
この方式においては、分解能は周波数ステップ幅の設定によって任意に変えることが可能である。分解能を３０ｂｉｔに向上させる場合の具体例を以下の表３に示す。
【００７３】
【表３】
0003735710.tif 000005
【００７４】
通常の電子デバイスを用いた場合、個々の素子のバラつきや温度特性などにより３０ビットのＤＡＣを構成しても意味をもたないが、この方法によれば絶対的に正確なＤＡＣを比較的簡単に実現できる。今日の周波数基準源の最高精度は１４桁以上あり、これを基にすればマイクロ波周波数シンセサイザの設定分解能を１０桁以上に向上させることは比較的容易であり、周波数制御による３０ｂｉｔ以上の分解能向上も可能である（これは熱雑音や熱起電力を無視できる極低温の世界では意味があるが、それらの要素が雑音となり、制約条件となる室温の世界では現実的には３０数ｂｉｔが物理的限界となろう）。
【００７５】
また表２、表３に示す実施例では以下のことが実現される。
１）ジョセフソン接合アレーに照射するマイクロ波として、限定的な周波数範囲（ここでは１８ＧＨｚから１７．５ＧＨｚ程度）のマイクロ波シンセサイザとそのローカル発振器出力を用いるのでコストを低減できる。
２）基本的なパターンレイアウトはもとのまま（この場合、８ビットＤＡＣ）で、それにオフセット分の電圧発生分のパターンを付加するのみなのでバイアス端子数やチョークコイルの増加最小限である。
３）ＳＮＳ接合アレー群に限定的な周波数範囲のみのマイクロ波のみを印加するので高周波流出防止チョークコイルの設計が実現可能である。
４）ＳＮＳ接合アレー群に印加する固定周波数マイクロ波（１９．９９９９１３１５ＧＨｚ）および周波数可変マイクロ波シンセサイザ（１８−１７．５ＧＨｚ程度）の周波数基準源を共通にしてコストを低減する。
このようにして実施例１の課題を解消することができる。
【００７６】
図４は、本発明の超伝導デジタル／アナログコンバータ（ＤＡＣ）の実施例２（その２）を説明するためのブロック図で、ＳＮＳ接合群の構成とマイクロ波の照射を示す図である。図中符号４１は可変マイクロ波周波数ｆ１（約１８ＧＨｚ−１７．４５ＧＨｚ）入力端子、４２は固定マイクロ波周波数ｆ２（１９．９９９９１３１５ＧＨｚ）入力端子、４３はＳＮＳ型超伝導接合群（接合数比は２0，２1，２2，・・・，２n）、４４は終端抵抗、４５は接地端子、４６は高周波流出防止用チョークコイル群、４７は電流バイアス端子群、４８はＳＮＳ型超伝導接合群のホルダ及び高周波シュールドケース、４９は接地端子、５０はＳＮＳ型超伝導接合、５１は終端抵抗、５２は接地端子、５３は高周波流出防止用チョークコイル群、５４は電流バイアス端子、５５はＳＮＳ型超伝導接合のホルダ及び高周波シュールドケース、５６は冷凍冷却器または液体ヘリウム容器、５７はＳＮＳ型超伝導接合群４３用の電流バイアス回路、５８はＳＮＳ型超伝導接合５０用の電流バイアス回路、５９は外部との通信機能を有するコントローラ、６０はＤＡＣ出力端子である。
【００７７】
実施例１では表１のステップ数M=1の段（この中をさらに256分割している）に見るように、最もすくない接合数（この場合1,050）で周波数制御のみで最小ビット(ＬＳＢ；Least Significant Bit)を実現しようとすると周波数可変幅が大きくなる。このため以下の問題点を生じる。
【００７８】
１）装置構成要素として、最下位ステップを実現するために広い周波数範囲のマイクロ波シンセサイザが必要である。この種のマイクロ波シンセサイザは高価であるのでコストが高くつく。
２）超伝導接合アレー群に直流電流バイアスするためにマイクロ波がバイアス回路に流出しないようにチョークコイルを設ける必要がある。チョウークコイルは周波数特性があるために、一般に広い周波数範囲の電波を阻止できない。すなわち、実施例１のように広い周波数範囲の電波を印加する場合、周波数帯域によっては電波が接地側に流出して振幅が低下する不具合が発生する。
【００７９】
図４は、これらの問題点を克服するための構成である。すなわち、ある電圧レンジ（実施例２の表２の場合、１．２５ V。ステップ数M=６４の段）から負の固定電圧を加算し、超伝導接合数の多い領域（実施例２の表２の場合、M=64で接合数６７，２００個、M=32で接合数３３，６００個）でステップ電圧を発生させ、ＬＳＢを実現する場合もマイクロ波周波数可変幅を小さく（実施例２の表２の場合、照射周波数は17.990 993 30 GHzから17.445 820 01 GHzまで）できる。したがって、チョークコイルの設計も容易になり、実現可能になる。こうすることによって上記問題の１）も２）も解決できる。
【００８０】
以下に具体的な動作を説明する。
図４の構成は、ステップ電圧発生部（左半分）と固定電圧発生部（右半分）が対になったものである。図の左半分のステップ電圧発生部の動作説明は、ほぼ図１の動作説明に準ずる。すなわち、マイクロ波入力部４１からマイクロ波シンセサイザ出力（図３の出力３８）をＳＮＳ型超伝導接合群４３に照射する。４４はＳＮＳ型超伝導接合群４３の残渣マイクロ波を吸収する終端抵抗、４５は接地端子、４６は高周波流出防止用チョークコイル群、４７は超伝導接合群の組み合わせを選択する電流バイアス端子群、４８はＳＮＳ型超伝導接合群のホルダ及びマイクロ波が空間的に伝播して右半分の超伝導接合群に干渉することを防止する高周波シュールドケース、４９は接地端子である。接地４９と出力端子６０の左側端子間にＳＮＳ型超伝導接合群４３のステップ電圧が発生する。
【００８１】
一方、固定電圧発生部は右半分であり、マイクロ波入力部４２からマイクロ波固定周波数出力（図３の出力４０）をＳＮＳ型超伝導接合群５０に照射する。５１は５０の残渣マイクロ波を吸収する終端抵抗、５２は接地端子、５３は高周波流出防止用チョークコイル群、５８は超伝導接合アレーのON/OFFを制御する電流バイアス端子、５５はＳＮＳ型超伝導接合アレーのホルダ及びマイクロ波が空間的に伝播して左半分の超伝導接合群に干渉することを防止する高周波シュールドケースである。接地４９と出力端子６０の右側端子間にＳＮＳ型超伝導接合アレー５０の一定電圧（この場合、負電圧）が発生する。それ故、端子６０の両端に発生する電圧は左半分で発生したステップ電圧と右半分で発生した一定電圧の和である。コントローラ５９は外部通信機能を備えており、マイクロ波シンセサイザ（図３）の周波数制御、電流バイアス回路５７および５８の制御を行い、表２の状態を実現する。
【００８２】
このような構成により、接合アレーを複数組設けてなる接合アレー群と、この接合アレー群の各々に独立にバイアスして極性を決め、かつ独立にマイクロ波周波数を制御して照射することによって発生電圧を制御し、接合アレー群を直列接続して電圧加算をすることにより、変換分解能（ｂｉｔ数）を高めることができる。
【００８３】
また、接合アレーの固定数に固定周波数のマイクロ波を照射して一定電圧を得る第１のグループと、接合アレーの接合数の組み合わせ（接合数比は２0，２1，２2，・・・，２n）および周波数を制御することによってステップ電圧を得る第２のグループと、第１のグループと第２のグループとの電圧出力を直列接続して加算することにより、変換分解能（ｂｉｔ数）を高めることができる。
【００８４】
［実施例３］
上述した実施例１又は２において、周波数可変マイクロ波シンセサイザの周波数ステップをかえることにより超伝導ＤＡＣの分解能（ｂｉｔ数）を任意に設定する。
【００８５】
［実施例４］
図５は、本発明の実施例４を説明するための構成図で、平衡検出による直流電圧校正装置（電圧標準装置）を示す図である。この実施例４における基準電圧発生は、上述した実施例１又は２により得られた基準電圧を用いている。
【００８６】
図中符号６１は、上述した実施例１又は２によるＤＡＣ出力を用いた基準電圧発生器、６２はツェナー（Zener）電圧標準器などの被校正対象機器、６３は高性能デジタル電圧計（ＤＶＭ）などの平衡検出器、６４は外部と通信機能を有するコントローラである。
【００８７】
基準電圧発生器６１からの基準電圧と、被校正対象機器６２からの電圧を平衡検出器６３に入力し、平衡検出器による平衡検出法を用いて被校正対象機器６２の出力電圧を校正する。コントローラ６４は基準電圧発生器６１と被校正対象機器６２と平衡検出器６３に制御信号を送るとともに、インターネットなどの通信手段を介して外部との通信を可能とする。つまり、本発明の実施例４は、上述した実施例１〜３によって実現した電圧を基準として、被校正対象の二次電圧標準器を平衡検出法により校正するものである。
【００８８】
［実施例５］
図６は、本発明の実施例５を説明するための構成図で、直流電圧の遠隔校正装置を示す構成図である。平衡検出による直流電圧校正装置は、実施例４に示したものである。
【００８９】
図中符号７１はＧＰＳ衛星、７２，７３は実施例４に基づく地域Ａにおける電圧標準装置、７４，７５は実施例４に基づく地域Ｂにおける電圧標準装置、７６〜７８は実施例４に基づく地域Ｃにおける電圧標準装置、７９はインターネット網、８０は外部との通信機能を有するコントローラである。なお、この実施例における電圧標準装置７２〜７８は、同一のＧＰＳを望める（Common View）地域内にある。
【００９０】
上述した実施例４において、周波数基準源をＧＰＳクロックから復元し、直流電圧発生の条件（バイアス電流や照射周波数など）設定はインターネットを含む通信手段によって遠隔操作し、同一のＧＰＳ衛星７１を観測できる広い地域Ａ〜Ｃにわたって遠隔校正を行う。つまり、広い地域Ａ〜Ｃに配置されている複数の被校正対象の二次電圧標準装置７２〜７８を同一精度で校正できる。
【００９１】
［実施例６］
図７は、本発明の実施例６を説明するための構成図で、精密電圧波形発生装置の構成図である。この実施例における電圧波形発生は上述した実施例１乃至３に基づいている。
【００９２】
図中符号８１は、上述した実施例１又は２に基づくＳＮＳ型伝導ＤＡＣで、この場合の基準周波数源は、原子周波数基準源またはＧＰＳクロックなどからの復元によるものである。８２はＳＮＳ型伝導ＤＡＣの周波数及びバイアス制御用コントローラで、外部との通信機能を有している。８３はＤＡＣ出力端子、８４はＤＡＣ出力端子からの精密電圧波形発生例を示す図で、分解能が高いとなめらかな波形になる。
【００９３】
上述した実施例１乃至３において、電流バイアス切り替えや周波数設定切り替えは、短時間にできるので高速に電圧発生を制御する精密電圧波形発生装置である。
【００９４】
［実施例７］
図８は、本発明の実施例７を説明するための構成図で、遠隔制御精密電圧波形発生装置を示す構成図である。この実施例における電圧波形発生は上述した実施例６に基づいている。
【００９５】
図中符号９１はＧＰＳ衛星で、クロック信号から周波数基準源を復元する。９２，９３は実施例６に基づくＡ国における電圧波形発生装置、９４，９５は実施例６に基づくＢ国における電圧波形発生装置、９６〜９８は実施例６に基づくＣ国における電圧波形発生装置、９９はインターネット網、１００は外部との通信機能を有するコントローラである。なお、この実施例における電圧波形発生装置９２〜９８は、同一のＧＰＳを望める（Common View）地域内にある。
【００９６】
上述した実施例６において、周波数基準源をＧＰＳクロックから復元し、電圧発生の条件（バイアス電流や照射周波数など）設定はインターネットを含む通信手段によって遠隔操作し、同一のＧＰＳ衛星９１を観測できる広い地域Ａ〜Ｃにわたって共通の電圧振幅を得る遠隔制御精密電圧波形発生装置である。
【００９７】
［実施例８］
この実施例８は、上述した実施例６又は７によって精密正弦波電圧波形を発生し、それを基準とする交流電圧標準装置である。装置構成は図５に準じている。
【００９８】
［実施例９］
この実施例９は、上述した実施例８において、周波数基準源をＧＰＳクロックから復元し、直流電圧発生の条件（バイアス電流や照射周波数など）設定はインターネットを含む通信手段によって遠隔操作し、同一のＧＰＳ衛星を観測できる広い地域にわたって行う交流電圧遠隔校正装置である。広い地域に配置している複数の被校正対象の二次交流電圧標準器を同一精度で校正できる。装置構成は図６に準じている。
【００９９】
［実施例１０］
図９は、本発明の実施例１０を説明するための構成図で、精密電圧を内部基準電圧とした機器の構成図である。この実施例における基準電圧発生は上述した実施例１乃至７に基づいている。
【０１００】
図中符号１０１は外部と通信機能を有するコントローラ、１０２は上述した実施例１乃至７による基準電圧又は基準波形発生器、１０３は基準電圧からの変換器（例えば、高電圧への変換器）、１０４は機能作動器（例えば、半導体製造用電子ビーム露光装置の鏡筒（カラム））、１０５は半導体製造用電子ビーム露光装置などの機器である。
【０１０１】
上述した実施例１乃至７によって発生する精密電圧を内部基準電圧とした機器（例えば、半導体製造用電子ビーム露光装置など）である。
【０１０２】
［実施例１１］
図１０は、本発明の実施例１１を説明するための構成図で、内部電圧基準を遠隔制御することによる機器協調運用システムの構成図である。この実施例１１における基準電圧発生は上述した実施例１乃至３に基づいている。また、機器内基準電圧から機器作動までの関係は、上述した実施例１０に基づいている。
【０１０３】
図中符号１１１はＧＰＳ衛星で、クロック信号から周波数基準源を復元する。１１２〜１１８は異なる地域Ａ〜Ｃにある複数の機器で、機器の内部基準電圧発生から機能作動までは図９（実施例１０）に準じており、内部基準電圧が上述した実施例１乃至３により共通化するので協調動作が可能になる。１１９はインターネット網、１２０は外部との通信機能を有するコントローラである。なお、この実施例における複数の機器１１２〜１１８は、同一のＧＰＳを望める（Common
View）地域内にある。
【０１０４】
上述した実施例１０において、周波数基準源をＧＰＳクロックから復元し、電圧発生の条件（バイアス電流や照射周波数など）設定は、インターネットを含む通信手段によって遠隔操作し、同一のＧＰＳ衛星１１１を観測できる広い地域にわたって異なった地域Ａ〜Ｃにある複数の機器１１２〜１１８を協調運用する。
【０１０５】
［実施例１２］
図１１は、本発明の実施例１２を説明するための構成図で、測定機器の特性評価装置を示す構成図である。図中符号１２１は上述した実施例１乃至７に基づく基準電圧又は基準波形発生器、１２２は例えば、デジタル電圧計（ＤＶＭ）、１２３は外部との通信機能を有するコントローラである。
【０１０６】
上述した実施例１乃至７によって発生するＤＡＣより順次発生した基準直流電圧を測定機器１２２（例えば、デジタルマルチメータ（ＤＶＭ））で測定し、その測定結果から入力アナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）の非直線性誤差、オフセット電圧誤差などの特性を評価する。
【０１０７】
また、上述した実施例１乃至７によって発生するＤＡＣより順次発生した基準直流電圧を精密な比を測定する装置（ブリッジ）などで測定し、その測定結果から比の正確さを評価する。
【０１０８】
［実施例１３］
図１２は、本発明の実施例１３を説明するための構成図で、複数の測定機器特性の遠隔測定システムの構成図である。この実施例１３における測定機器特性評価は上述した実施例１２に基づいている。
【０１０９】
図中符号１３１はＧＰＳ衛星で、クロック信号から周波数基準源を復元する。１３２〜１３８は異なる地域Ａ〜Ｃにある基準電圧発生器（実施例１乃至７に基づく）と、測定機器（実施例１２に基づく）の複数の組み合わせである。基準電圧発生が共通化できるのでそれを読み取る測定機器の特性評価が同じ評価尺度で行える。１３９はインターネット網、１４０は外部との通信機能を有するコントローラである。なお、この実施例における複数の機器１１２〜１１８は、同一のＧＰＳを望める（Common View）地域内にある。
【０１１０】
上述した実施例１２において、周波数基準源をＧＰＳクロックから復元し、直流電圧発生の条件（バイアス電流や照射周波数など）設定は、インターネットを含む通信手段によって遠隔操作し、同一のＧＰＳ衛星を観測できる広い地域にわたって異なった地域Ａ〜Ｃにある複数の測定機器１３２〜１３８の特性を遠隔測定する。
【０１１１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、以下のような効果を奏する。
１）ＳＮＳ型超伝導接合アレー集積回路の一種である超伝導ＤＡＣにおいて、接合アレーに照射するマイクロ波を制御して等価的に分解能を向上させる。接合数およびその組み合わせ数増加による分解能向上に伴う制約（電流バイアス端子や高周波流出防止用チョークコイルの増加によるレイアウトの制約など）なしに分解能を向上させることができる。
２）上述したＤＡＣにおいて、マイクロ波を制御して分解能を任意に設定できる。
３）上述したＤＡＣによる発生電圧または発生波形は同一の基準周波数または時間信号を受信できる広い地域にわたって共通の精度が得られる。
４）上述したＤＡＣによる発生電圧または発生波形は通信手段によって同一の基準周波数または時間信号を受信できる広い地域にわたって遠隔制御できる。
５）上述したＤＡＣによる発生電圧または発生波形を基準とし、同一の基準周波数または時間信号を受信できる広い地域にわたって遠隔校正できる。この方法により、現行のトレーサビリティ体系のように垂直型ヒエラルキーではなく、水平型トレーサビリティ体系を実現でき、垂直型ヒエラルキーにともなう精度の劣化が避けられる。また、校正に要する時間も短縮できる。
６）上述したＤＡＣによる発生電圧または発生波形を装置の内部基準源とし、同一の基準周波数または時間信号を受信できる広い地域にわたって装置を遠隔制御あるいは複数の装置を協調制御することができる。
７）上述したＤＡＣにより順次発生する基準電圧を測定機器で測定し、測定機器の特性を評価することができる。上記４の手段により、同一の基準周波数または時間信号を受信できる広い地域にわたって測定機器の特性を遠隔測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の超伝導デジタル／アナログコンバータ（ＤＡＣ）の一実施例を示すブロック図である。
【図２】ＧＰＳクロック信号から基準周波数の復元に係るブロック図である。
【図３】本発明の超伝導デジタル／アナログコンバータ（ＤＡＣ）の実施例２（その１）を説明するためのブロック図である。
【図４】本発明の超伝導デジタル／アナログコンバータ（ＤＡＣ）の実施例２（その２）を説明するためのブロック図である。
【図５】本発明の実施例４を説明するための構成図である。
【図６】本発明の実施例５を説明するための構成図である。
【図７】本発明の実施例６を説明するための構成図である。
【図８】本発明の実施例７を説明するための構成図である。
【図９】本発明の実施例１０を説明するための構成図である。
【図１０】本発明の実施例１１を説明するための構成図である。
【図１１】本発明の実施例１２を説明するための構成図である。
【図１２】本発明の実施例１３を説明するための構成図である。
【符号の説明】
１  周波数基準源
２，３３  マイクロ波シンセサイザ
３，４３  ＳＮＳ型超伝導接合群
４，４６，５３  高周波流出防止用チョークコイル群
５，４４，５１  終端抵抗
６，４５，４９，５２  接地端子
７，４７  電流バイアス端子群
８，３１，５９，６４  コントローラ
９，５７，５８  電流バイアス回路
１０，５６  冷凍冷却器または液体ヘリウム容器
１１，６０  ＤＡＣ出力端子
２１  アンテナ
２２  ＧＰＳ受信機
２３  タイムインターバル（Time Interval）カウンタ
２４  デジタルループフィルタ
２５  ＯＣＸＯ（Oven Controlled X’tal Oscillator）
２６  分周器
３２  周波数基準源
３４  固定周波数マイクロ波発振器
３５  周波数混合器（Mixer）
３６  周波数フィルタ
３７，３９  マイクロ波増幅器
３８  可変マイクロ波周波数出力端子
４０  固定マイクロ波周波数出力端子
４１  可変マイクロ波周波数入力端子
４２  固定マイクロ波周波数入力端子
４８，５５  ホルダ及び高周波シュールドケース
５０  ＳＮＳ型超伝導接合
５４  電流バイアス端子
６１  基準電圧発生器
６２  被校正対象機器
６３  平衡検出器
７１，９１，１１１，１３１  ＧＰＳ衛星
７２〜７８  電圧標準装置
７９，９９，１１９，１３９  インターネット網
８０，８２，１００，１０１，１２０，１２３，１４０  コントローラ
８１  ＳＮＳ型伝導ＤＡＣ
８３  ＤＡＣ出力端子
８４  精密電圧波形
９２〜９８  電圧波形発生装置
１０２，１２１  基準電圧又は基準波形発生器
１０３  変換器
１０４  機能作動器
１０５  半導体製造用電子ビーム露光装置
１１２〜１１８  機器
１２２  デジタル電圧計（ＤＶＭ）
１３２〜１３８  測定機器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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