基于双路采样非相干叠加的微波信号光量化技术

改进了现有的基于强度调制型移相的微波光量化方案,新方案简化了系统结构,不再需要互补输出的强度调制器,显著提高了工作带宽,并进行了实验验证.新方案采用双路强度调制进行采样,通过调节2个可调光衰减器,对2路采样信号进行非相干叠加来实现系统中传输特性曲线的相移.实验演示了8通道(16个量化等级)的移相光量化系统,用20 GHz重复频率的光脉冲对2.5 GHz的正弦信号进行最化,从量化值可以得到较好的正弦拟合曲线,证明了方案的可行性.     

全光模数转换器中基于拉曼自频移的光量化

采用分步傅里叶方法对广义薛定谔方程进行数值求解,研究了光子晶体光纤(PCF)中拉曼自频移用于全光模数转换器(ADC)中的光量化过程.计算结果表明,脉宽300 fs,中心波长1550 nm的高斯脉冲入射到长15 m的光子晶体光纤中,入射脉冲峰值功率在110～180 W之间变化时,由拉曼自频移形成的拉曼孤子的中心波长随功率近似线性变化,有60 nm的动态变化范围,可以达到3 bit的量化精度.     

一种采用并行光强度调制器的模数转换方法

提出了一种采用并行光强度调制器实现移相光量化的方法。利用对光强度的衰减实现量化曲线的相移,解决了现有移相光量化方案中相位调制器对环境、温度较为敏感,量化曲线相移控制精度以及脉冲走离的问题。采用两个铌酸锂强度调制器并行连接,每个光耦合器分成4个通道,每个通道中插入光衰减器,通过调节光衰减器实现通道间调制曲线的相移,构成8通道4 bits的光量化器。实验中对10 GHz的正弦信号进行了光量化测试,量化结果的有效比特数(ENOB)为3.7 bits,仅低于理想分辨率0.3 bits。实验结果表明该方案可行,与一般移相光量化方案相比,具有较高的有效比特数。     

采用强度调制标记信道的改进级联全光量化方案

提出了一种改进的级联全光量化方案,以提高全光模数转换器的量化分辨率。通过使用一路附加的被强度调制器调制的标记通道,可实现对超宽带信号的8 bit以上高量化分辨率。利用所提出的方案对20 GHz射频信号实现了数字化,仿真结果表明,其无杂散动态范围可高达53.76 dBc,有效量化分辨率为8.18 bit。     

基于锁模脉冲源和高速光开关的时分抽样模数转换

提出了一种基于锁模脉冲源和高速光开关的时分抽样模数(A/D)转换系统。使用高重复频率、窄脉宽的锁模脉冲串对射频信号进行抽样,利用高速光开关进行时分复用,将高采样率的信号转换为并行的多路低采样率信号,以适应现有的电模数转换器进行量化和编码,并且通过改变光开关的频率,可以灵活地改变解复用后每路信号的频率。系统的优点在于可扩展性高,只需一个锁模脉冲源。使用10 GHz重复频率的锁模脉冲和1.25 GHz的高速光开关验证了系统方案的可行性。利用实验中得到的采样点可以较好地恢复出时域信号,并且得到了各个频率的频谱图。其信噪比可达32.02 dB,等效于5.03 bit的有效比特数。     

一种10位50MHz流水线模数转换器的设计

采用每级1.5 bit和每级2.5 bit相结合的方法设计了一种10位50 MHz流水线模数转换器。通过采用自举开关和增益自举技术的折叠式共源共栅运算放大器,保证了采样保持电路和级电路的性能。该电路采用华润上华(CSMC)0.5μm 5 V CMOS工艺进行版图设计和流片验证,芯片面积为5.5 mm2。测试结果表明:该模数转换器在采样频率为50 MHz,输入信号频率为30 kHz时,信号加谐波失真比(SNDR)为56.5 dB,无杂散动态范围(SFDR)为73.9 dB。输入频率为20 MHz时,信号加谐波失真比为52.1 dB,无杂散动态范围为65.7 dB。     

用于视频图像传感器的12 bit 60 MS/s流水线模数转换器

介绍了一种12 bit 60 MS/s流水线模数转换器(ADC),该转换器使用采样保持电路,将连续变化的模拟信号通过一定时间间隔的采样,以实现信号的准确量化,利用增益自举运放提高信号建立的线性度;采用每级1.5 bit精确度的流水线结构实现冗余编码,降低比较器失调电压对精确度的影响,同时提出一种新型的消除静态功耗的预放大比较器结构。该流水线ADC芯片采用华力55 nm 互补金属氧化物(CMOS)工艺进行电路和版图设计。对后仿真结果进行快速傅里叶变换(FFT)分析得到：动态参数无杂散动态范围(SFDR)为86.18 dB,信噪比(SNR)为72.91 dB,信纳比(SNDR)为72.8 dB,有效位数(ENOB)为11.72 bit。     

一种时间交叉采样ADC失调与增益误差校准方案

针对时间交叉采样模数转换器的失调、增益误差提出了校准方案.该方案主要通过各通道模数转换器向同一通道校准的方法,首先计算出误差参数,再根据误差参数对数字量进行校准.采用该校准方案对四通道10位640 Msps模数转换器进行校准,经MATlAB仿真,结果表明输入频率为79.14 MHz时,校准后的无杂散动态范围为75.17 dB,信噪比为55.98 dB,有效精度为9.01 bit,比较准前分别提高了24.6 dB、6.47 dB、1.08 bit.     

垂直腔半导体光放大器频率响应特性研究

从速率方程出发,利用小信号分析方法对垂直腔半导体光放大器(VCSOA)的频率响应特性进行了研究.在考虑了量子阱材料中的增益和载流子浓度之间的对数关系后,得到了VCSOA的峰值响应频率以及3 dB频率响应带宽的解析表达式.结果表明,VCSOA的频率响应特性受抽运光强度、输入光功率以及自发辐射因子的影响.     

高速光学模数转换器的研究现状及进展

高速高精度模数转换器（Analog-to-digital Converters,ADC）是现代数字信息处理系统中的关键组成部分,现有的电子模数转换器存在运行速率严重受限的难题,因此引入光学方法实现高速高精度模数转换成为研究的热点。本文重点针对高速光学模数转换器的研究现状及进展进行了探讨,并对光学辅助、光采样电量化、电采样光量化以及全光采样量化目前4种最主要的光学模数转换器的原理、结构和最新的研究进展进行了详细的介绍。     

A 4 GS/s 4 bit ADC with 3.8 GHz analog bandwidth in GaAs HBT technology

An ultra-wideband 4 GS/s 4 bit analog-to-digital converter(ADC)which is fabricated in 2-level interconnect, 1.4μm InGaP/GaAs HBT technology is presented.The ADC has a-3 dB analog bandwidth of 3.8 GHz and an effective resolution bandwidth(ERBW)of 2.6 GHz.The ADC adopts folding-interpolating architecture to minimize its size and complexity.A novel bit synchronization circuit is used in the coarse quantizer to eliminate the glitch codes of the ADC.The measurement results show that the chip achieves larger than 3.4 ENOBs with an input frequency band of DC-2.6 GHz and larger than 3.0 ENOBs within DC-4GHz at 4 GS/s.It has 3.49 ENOBs when increasing input power by 4 dB at 6.001 GHz of input.That indicates that the ADC has the ability of sampling signals from 1st to 3rd Nyquist zones(DC-6 GHz).The measured DNL and INL are both less than±0.15 LSB. The ADC consumes power of 1.98 W and occupies a total area of 1.45×1.45 mm~2.     

Densely spaced FDM coherent star network with optical signalsconfined to equally spaced frequencies

The results obtained with a fiber-optical star network using densely spaced frequency-division-multiplexing (FDM) and heterodyne detection techniques are discussed. The system consists of three optical sources transmitting around 1.28 μm, frequency-shift keying (FSK) modulated at 45 Mb/s and spaced by 300 MHz. A 4×4 optical coupler combines the three optical signals. The FDM signals, received from one of the four outputs of the coupler, are demultiplexed by a heterodyne FM receiver. The minimum received optical power needed to obtain a bit error rate (BER) of 10^-9 is -61 dBm or 113 photons/bit, which is 4.5 dB from the shot noise limit. Cochannel interference is negligible for the above channel spacing and modulation rate. The results indicate that such a system has a potential throughput of 4500 Gb/s. The results obtained with two frequency stabilization circuits used to confine these three FDM optical signals to a comb of equally spaced frequencies are also presented     

基于光频梳的超短光脉冲的产生及其在光模数转换中的应用

提出并实验验证了一种基于光频梳的超短光脉冲的产生方法。使用强度调制器和相位调制器级联直接调制直流激光得到了29条顶部功率变化小于1.5dB的光频梳。利用单模光纤色散将光频梳整形成重复频率为10GHz,脉宽为2.68ps的光脉冲。并成功用于对1～4GHz信号采样,系统的信噪比可达33.83dB,等效于5.33bit的有效比特数。     

888nm半导体抽运的60W皮秒激光振荡器模型

为了建立一个基于888nm半导体抽运的高平均功率和高效率皮秒激光振荡器的理论模型,采用模拟计算方法和谐振腔理论、ABCD定律、自洽条件以及连续被动锁模条件,利用激光晶体Nd:YVO4对波长888nm半导体抽运源的吸收特性和元件的相关参量、合适的腔模参量、实现稳定锁模的参量进行了理论分析和计算,并通过以上研究和模拟计算得到了皮秒振荡器模型的相关数据。结果表明,在120W的抽运功率下,激光器可以输出约61.5W的皮秒激光,光光转换效率51.3%。这一理论模型的建立对高平均功率和高效率皮秒激光振荡器的实验研究起着指导作用。     

基于MATLAB的新型Pipeline ADC的建模和仿真

在MATLAB/Simulink的平台上,设计并实现了一种新的10 bit Pipeline ADC的系统仿真模型.针对2 bit,共9级的结构的精度不足以及4 bit首级结构的功耗较大的特点,提出了一种首级3 bit,共8级的结构.这种结构可以实现精度和功耗的平衡.经过系统仿真,在输入信号为10 MHz,采样时钟频率为40 MHz时,系统最大的SNR=60.36 dB,SFDR=82.177dB.创建的系统模型可为ADC系统中的误差和静态特性研究提供借鉴.     

光纤OFDM系统中的色散补偿技术研究

为了减小光纤的色度色散对光纤正交频分复用（OFDM）系统性能的影响,提出了将无线通信中的信道估计器引入光纤OFDM系统进行信道估计的色散补偿方法。在理论上分析了光纤的色度色散对于传输OFDM信号的影响,并在实验中采用梳状导频的形式,在每个OFDM码元的特定的子载波上插入导频,在接收端通过基于最小平方（LS）原则的LS估计器进行信道估计,得到了OFDM光纤传输的信道幅度响应和相位响应,通过使用LS估计器,直接调制的光OFDM信号在单模光纤中传输200km,误比特率低于10-6 ,功率代价小于2dB。结果表明,高频子载波较低频子载波更容易受到色散的影响,在光纤OFDM系统中引入信道估计器进行信道估计能够有效补偿由色度色散带来的相位偏移和幅度衰减。     

加扰技术对模数转换器性能的影响

分析了加扰技术改善ADC性能的基本原理,通过选择合适的扰动信号注入到理想量化器模型中进行仿真,验证了加扰技术能够随机化量化误差的周期性三角形分布。在加扰技术的实际应用中,首先基于10 bit 25 MS/s Pipelined ADC模型完成加扰仿真,仿真得到ADC的SFDR由74.69 dB提高到了85 dB。然后对两种ADC芯片进行加扰实验,该加扰技术使两种ADC芯片的SFDR分别提高了8.29 dB和5.97 dB。理论仿真和实验验证了加扰技术可以明显提高ADC的SFDR,为后期ADC内部集成加扰电路模块做好了准备工作。     

一种改进的OFDM水下可见光无线通信系统

在水下直流偏置光无线通信正交频分复用(UOWC-DCO-OFDM)系统中, 为了保证光信号在发射端具有较低峰均比(PAPR)并在水下可进行远距离低误比特率传输,采用了子载波预留、最小二乘算法(TR-LSA)与压扩变换相结合的方法,同时运用优化的神经网络对水下环境进行信道估计,并基于该方法在接收端设计信道均衡器,以应对水下环境对光信号的强衰减。结果表明,UOWC-DCO-OFDM系统的PAPR降低9dB,且在信噪比为10dB时误比特率低于10-3,达到水下无线光通信的误比特率标准。该系统可实现光信号水下远距离、低误比特率传输。     

一种用于时延积分CMOS图像传感器的10 bit全差分双斜坡模数转换器

为了满足时间延时积分(TDI)CMOS图像传感器转换全差分信号的需要,同时符合列并行电路列宽的限制,该文提出并实现了一种10 bit全差分双斜坡模数转换器(ADC)。在列并行单斜坡ADC的基础上,采用2个电容的上极板对差分输入进行采样,电容下极板接2个斜坡输出完成量化。基于电流舵结构的斜坡发生器同时产生上升和下降斜坡,2个斜坡的台阶电压大小相等。该电路使用SMIC 0.18 μm CMOS工艺设计实现,ADC以19.49 kS/s的采样频率对1.32 kHz的输入进行采样,仿真得到无杂散动态范围和有效位数分别为87.92 dB和9.84 bit。测试显示该ADC的微分非线性误差和积分非线性误差分别为–0.7/+0.6 LSB和–2.6/+2.1 LSB。