【摘 要】
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随着数字信号处理技术的快速发展,雷达、电子侦察、高速通信等工程领域对模数转换器(analog-to-digital converters,ADC)的带宽、速率和精度的要求越来越高。光子模数转换器(
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随着数字信号处理技术的快速发展,雷达、电子侦察、高速通信等工程领域对模数转换器(analog-to-digital converters,ADC)的带宽、速率和精度的要求越来越高。光子模数转换器(photonic analog-to-digital converters,PADC)克服了电子ADC中的“电子瓶颈”,具有超大采样宽带,高采集精度,满足不同波段应用的可重构性等优势,成为未来模数转换器发展的方向。在本文的工作中,我们提出了一种新型的多通道并行解复用光子模数转换系统。该系统既利用主动锁模激光器(actively mode-locked laser,AMLL)获得高速低抖动的光采样时钟,又通过基于马赫-增德尔双输出调制器(dual-output Mach-Zehnder modulator,DOMZM)的并行解复用方案有效缓解了后端电量化器的带宽和速率压力,达到了宽带高精度性能。本文还介绍了将该架构PADC应用在雷达接收机中的性能研究。具体研究内容从以下四个方面展开:(1)梳理和介绍了四种主要的光子模数转换技术原理及国内外研究现状,并对比其优缺点。通过对最新研究动态的跟踪,了解更大采样率和更高精度是未来光子模数转换系统的两个重要研究方向。(2)研究了光子采样ADC的基本原理,探讨了为实现高速、高精度目标常采用的两种多通道复用技术和存在的多通道失配问题以及雷达应用中的带通采样基本原理。(3)详细介绍了多通道并行解复用方案的基本原理和采样率为25.6GS/s的八通道并行解复用PADC的架构设计以及系统样机的实现方案。分析和测试了该PADC存在的多通道失配程度,并对其进行校正。实验测试结果表明该PADC的有效比特位数在X波段和Ka波段的载频输入下分别达到了7.8位和6.9位。(4)通过将实现的宽带高精度PADC应用在雷达接收机中,进行了雷达收发原理实验,探究了宽带高精度PADC中通道失配问题对雷达接收性能的影响。实验测试结果表明该雷达接收机在接收带宽为3.6GHz的X波段线性调频信号时距离分辨率达到6.4cm。
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