時間波長交織光模數(shù)轉(zhuǎn)換信號校正技術(shù)研究.pdf

1、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(Analog-to-digital Converter, ADC)是將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號的器件。通信、科研等領(lǐng)域信號處理的帶寬和精度的不斷提升對模數(shù)轉(zhuǎn)換器的采樣率和精度提出了更高的要求,而數(shù)字信號的處理與儲存技術(shù)的不斷發(fā)展也為模數(shù)轉(zhuǎn)換器的發(fā)展提供了有力支撐。傳統(tǒng)的電學(xué)模數(shù)轉(zhuǎn)換器經(jīng)過了幾十年的發(fā)展其帶寬、采樣率和精度也在不斷提高,但由于電子瓶頸對電采樣時鐘抖動的限制繼續(xù)大幅提升精度變得較為困難。
　　因此近年來研究人

2、員將具有超帶寬、高穩(wěn)定性等特點的光子學(xué)技術(shù)引入模數(shù)轉(zhuǎn)換器的設(shè)計希望突破電子瓶頸的限制,進一步提高模數(shù)轉(zhuǎn)換器的性能。目前包括時間波長交織、時間拉伸等在內(nèi)的多種光模數(shù)轉(zhuǎn)換方案被提出并實驗驗證,其采樣率和精度也不斷提高,光模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的研究主要設(shè)計方案設(shè)計、器件制作和信號校正等方面。
　　本文主要研究時間波長交織光模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中的信號校正技術(shù),理論分析了其工作原理以及系統(tǒng)中各器件引入的噪聲或諧波失真等對采樣結(jié)果造成的影響;在此基礎(chǔ)上完整

3、設(shè)計了一套基于標(biāo)定的校正方案。分析了時分復(fù)用模塊的噪聲特性及其對系統(tǒng)精度的影響,探索了一種基于自適應(yīng)干擾對消技術(shù)的校正方案并通過仿真和實驗進行了驗證。
　　首先,本文介紹了時間波長交織系統(tǒng)的原理和數(shù)學(xué)模型。對光源抖動、通道不均勻性和調(diào)制器非理想性進行了數(shù)學(xué)建模,分析了它們對系統(tǒng)采樣精度的影響。
　　其次,分析設(shè)計了一種基于標(biāo)定的校正方案。通過建立的數(shù)學(xué)模型分析已知信號的采樣結(jié)果,從而進行系統(tǒng)參數(shù)的標(biāo)定并用于后續(xù)校正,分別提取

4、了通道間幅度不均勻性參數(shù)、反余弦參數(shù)、調(diào)制器波長相關(guān)性參數(shù)等。通過對采樣率8GS/s的系統(tǒng)仿真得到了6.4bit的有效比特位數(shù)。
　　最后,對時分復(fù)用模塊的噪聲特性進行了分析,建立了其對系統(tǒng)采樣結(jié)果影響的數(shù)學(xué)模型。利用其產(chǎn)生的噪聲在通道內(nèi)并能被同步探測的特點探索將數(shù)字信號處理中的自適應(yīng)干擾對消技術(shù)引入信號校正,設(shè)計了具體方案,仿真了單通道與多通道系統(tǒng)的校正結(jié)果。將標(biāo)定技術(shù)與自適應(yīng)干擾對消技術(shù)在多通道光模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)信號重構(gòu)中結(jié)合,對