本文選題：光子時域展寬輔助模數(shù)轉(zhuǎn)換器 + 調(diào)制�。� 參考：《電子科技大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：傳統(tǒng)電模數(shù)轉(zhuǎn)換器(Analog to Digital Converter, ADC)作為連接模擬世界和數(shù)字世界的橋梁,通常存在著以下一個或多個局限性：1.采樣時鐘的抖動；2.采樣保持電路的渡越時間；3.比較器的速度(準(zhǔn)確度)；4.晶體管閾值和無源組件的閾值的不匹配等。射頻(Radio Frequency, RF)信號的頻率越大,局限性就越明顯。針對電ADC所存在的局限,研究者們做了大量的工作。但是,寬帶系統(tǒng)中僅使用電域的數(shù)字信號處理(Digital Signal Process,DSP)對捕獲超快、大寬帶的信號受電子瓶頸的限制存在一定的局限。而基于光子時域展寬(Photonic Time-Stretch,PTS)輔助結(jié)構(gòu)的光子時域展寬輔助模數(shù)轉(zhuǎn)換器(Photonic Time-Stretched ADC,PTS-ADC)作為一種新型的電光ADC,將高速的RF信號進(jìn)行降速預(yù)處理,以低于奈奎斯特采樣率的速率捕獲RF信號,可突破電子瓶頸的限制,實現(xiàn)對超高速、大寬帶信號的處理。PTS-ADC通過以下幾步完成：第一步,通過一段色散介質(zhì)給光脈沖引入啁啾；第二步,電光調(diào)制器將快速的RF信號調(diào)制到啁啾光脈沖上,完成時間-波長映射；第三步,通過另一段色散更大的介質(zhì),完成波長-時間映射,同時RF信號在時域上被展寬,即速率被降低了；第四步,低速電ADC對時域展寬后的RF信號以低于奈奎斯特采樣率的速率進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換,恢復(fù)出原始的超快速信號信息。由于PTS-ADC中色散介質(zhì)是決定采樣率和輸入帶寬的重要因素之一。為此,本論文提出一種基于混合雙軸芯和凹陷型包覆結(jié)構(gòu)光子晶體光纖(hybrid structure of Dual-Concentric-Core and Depressed-Clad PCF, DCC-DEC-PCF)的高速PTS-ADC方案。借助DCC-DEC-PCF高色散值和低損耗的優(yōu)勢,PTS-ADC可獲得更高的采樣速率和輸入帶寬,而且引入損耗低、結(jié)構(gòu)簡單。本文介紹了PTS-ADC的基本原理,討論了系統(tǒng)的噪聲特性,完成了數(shù)學(xué)公式推導(dǎo),建立了系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,仿真了基于雙邊帶(Double Sideband, DSB)調(diào)制和單邊帶(Single Sideband, SSB)調(diào)制的PTS-ADC的頻率傳輸特性、諧波失真、殘余相位失真、時間帶寬積等,并進(jìn)行了分析比較。另外,針對時域展寬后的RF信號光的信號功率小導(dǎo)致的探測難度大的問題,分析了相干探測及包絡(luò)去除算法的方式探測及處理RF信號。
[Abstract]:As a bridge between analog world and digital world, traditional analog to digital converter Analog to Digital Converter, ADC) usually has one or more of the following limitations: 1. The jitter of the sampling clock. The transit time of the sample-and-hold circuit is 3. The speed of the comparator. The mismatch between transistor threshold and passive component threshold, etc. The greater the frequency of radio frequency, the more obvious the limitation. In view of the limitations of electrical ADC, researchers have done a lot of work. However, in wideband systems, only digital signal processing (DSPs) in power domain is limited to capture ultra fast and large wideband signals are limited by electronic bottleneck. As a new type of electro-optic Time-Stretched, the Photonic Time-Stretch-Based (PTS-based) Photonic Time-Stretch-Based (PTS-based) Photonic Time-Stretch-Based Auxiliary Converter (PTD), as a new type of electro-optic ADCA, preprocesses high speed RF signals to capture RF signals at a rate lower than the Nyquist sampling rate. It can break through the limitation of electronic bottleneck and realize the processing of ultra-high speed and large wideband signal. PTS-ADC is accomplished by the following steps: the first step is to introduce chirp to the optical pulse through a section of dispersive medium; the second step, The electro-optic modulator modulates the fast RF signal onto the chirped optical pulse to complete the time-wavelength mapping. The third step is to complete the wave-time mapping through another medium with greater dispersion, while the RF signal is broadened in time domain. That is, the rate is reduced, and in the fourth step, low-speed electrical ADC converts the RF signal at a rate lower than the Nyquist sampling rate to recover the original super-fast signal information. Dispersion medium is one of the important factors to determine the sampling rate and input bandwidth in PTS-ADC. In this paper, a high speed PTS-ADC scheme based on hybrid structure of Dual-Concentric-Core and Depressed-Clad PCF (DCC-DEC-PCF) is proposed. With the advantage of high dispersion value and low loss of DCC-DEC-PCF, PTS-ADC can obtain higher sampling rate and input bandwidth, and the introduction loss is low and the structure is simple. This paper introduces the basic principle of PTS-ADC, discusses the noise characteristics of the system, deduces the mathematical formula, establishes the mathematical model of the system, and simulates the frequency transmission characteristics of the PTS-ADC based on the double Sideband modulation and the single Sideband (SSBs) modulation. Harmonic distortion, residual phase distortion and time bandwidth product are analyzed and compared. In addition, aiming at the difficulty of detecting RF signal caused by low signal power, the methods of coherent detection and envelope removal algorithm are analyzed to detect and process RF signal.
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN792

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本文編號：1916146