ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК
ВЫСШЕЙ ШКОЛЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Ключевым элементом нового направления в электронике – криогенной электронике является сверхпроводниковый контакт Джозефсона SIS-типа. Появление производств сверхпроводниковых интегральных схем обусловило необходимость создания автоматизированных систем контроля параметров элементов таких схем. В связи с этим стало актуальным решение задачи разработки эффективных алгоритмов, реализующих измерение параметров в автоматическом режиме. В настоящей работе предлагается алгоритм оценки критического тока – одного из основных параметров контакта SIS-типа. Алгоритм предусматривает возбуждение контакта Джозефсона последовательностью импульсов тока треугольной формы, измерение отсчетов тока до и после достижения критического значения в пределах каждого импульса и на основе результатов измерений вычисление оценки величины критического тока. Алгоритм синтезирован на основе метода максимального правдоподобия, ориентирован на реализацию в цифровых информационно-измерительных системах, учитывает наличие шумовой составляющей в тестовом сигнале и в первичном измерительном преобразователе цифровой системы, а также дискретный характер измерительной информации. Приводятся характеристики эффективности алгоритма (величина смещения оценки, ее среднеквадратическое отклонение (СКО) и общая погрешность оценки), полученные методом статистического моделирования на ЭВМ. Показано, что наличие аддитивного шума на выходе источника, задающего тестовый ток через контакт, является ключевым требованием для обеспечения высокой эффективности алгоритма. Исследовано влияние шумов измерителя на качество оценки критического тока. Показано, что при отношении СКО шумов источника и измерителя к величине измеряемого критического тока в диапазоне от 0,005 до 0,01 общая погрешность оценки не превышает 0,9 %.

1. Гудков А. Джозефсоновские переходы: электрофизические свойства, области применения и перспективы развития // Электроника: наука, технология, бизнес. – 2014. – № S (137). – С. 65–80.
2. Stewart W.C. Current-voltage characteristics of Josephson junctions // Applied Physics Letters. – 1968. – Vol. 12, iss. 8. – P. 277–280. – DOI: 10.1063/1.1651991.
3. Тихонов В.И. Нелинейные преобразования случайных процессов. – М.: Радио и связь, 1986. – 296 с.
4. Вострецов А.Г. Оценивание периода сигнала, наблюдаемого на фоне гауссовского шума в условиях априорной неопределенности // Радиотехника и электроника. – 1997. – Т. 42, № 6. – С. 706–711.
5. Vostretsov A.G., Vasyukov V.N., Kuratov K.A. Signal period estimating in analog-digital systems // Proceedings 6th Russian-Korean International Symposium on Science and Technology, KORUS-2002. – Novosibirsk, 2002. – P. 351–354. – DOI: 10.1109/KORUS.2002.1028037.