光子時(shí)域展寬輔助ADC的研究.pdf

1、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(gè)或多個(gè)局限性：1.采樣時(shí)鐘的抖動(dòng)；2.采樣保持電路的渡越時(shí)間；3.比較器的速度(準(zhǔn)確度)；4.晶體管閾值和無(wú)源組件的閾值的不匹配等。射頻(Radio Frequency, RF)信號(hào)的頻率越大，局限性就越明顯。針對(duì)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(hào)處理(D

2、igital Signal Process, DSP)對(duì)捕獲超快、大寬帶的信號(hào)受電子瓶頸的限制存在一定的局限。而基于光子時(shí)域展寬(Photonic Time-Stretch, PTS)輔助結(jié)構(gòu)的光子時(shí)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(hào)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(hào)，可突破電子瓶頸的限制，實(shí)現(xiàn)對(duì)超高速、大寬帶信號(hào)

3、的處理。
　　PTS-ADC通過(guò)以下幾步完成：第一步，通過(guò)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(hào)調(diào)制到啁啾光脈沖上，完成時(shí)間-波長(zhǎng)映射；第三步，通過(guò)另一段色散更大的介質(zhì)，完成波長(zhǎng)-時(shí)間映射，同時(shí) RF信號(hào)在時(shí)域上被展寬，即速率被降低了；第四步，低速電ADC對(duì)時(shí)域展寬后的RF信號(hào)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(hào)信息。
　　由于PTS-ADC中色散介質(zhì)是決定采樣率和輸入帶寬

4、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(shì)，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(jiǎn)單。
　　本文介紹了PTS-ADC的基本原理，討論了系統(tǒng)