Структура цифрового радиоприемного устройства с фотонным аналого-цифровым преобразователем

Аннотация

Статья посвящена определению требований к предварительной, аналоговой части приемника и его структуре при использовании фотонного аналого-цифрового преобразователя. Предметом исследования при этом является вопрос обеспечения большого динамического диапазона сигналов на входе приемника с фотонным аналого-цифровым преобразователем. Исследованы параметры и свойства фотонного аналого-цифрового преобразователя с оптическим квантованием и дискретизацией. Отличительными особенностями фотонного аналого-цифрового преобразователя является высокая частота дискретизации (порядка 100 ГГц), возможности увеличения отношения несущей к шуму и эффективного числа бит за счет усиления несущей или модулирующего сигнала и низкий коэффициент шума радиофотонных элементов. Представленные преимущества позволяют уменьшить структуру аналоговой части приемника за счет устранения смесителя и антиалайзингова фильтра, а также добиться лучшей чувствительности из-за меньшего уровня внутренних шумов. Входе исследования также выявлено ограничение динамического диапазона, накладываемое радиофотонной элементной базой. Причиной ограничения является нелинейность используемых электрооптических модуляторов и ограничение верхней границы динамического диапазона применяемыми фотоприемниками. Всё это приводит к требованиям, при которых аналоговой частью должно обеспечиваться значительное усиление принятого радиосигнала, а также реализация изменяемого коэффициента усиления. В результате представлены структурные решения в виде многоканальных схем с переключением. Принцип работы заключается в том, что каждый канал, состоящий из каскада линейных усилителей и фотонного аналого-цифрового преобразователя, имеет различный коэффициент усиления, а в блоке цифровой обработки производится сравнение и переключение каналов в зависимости от уровня сигнала. При этом уровень должен находиться в коридоре допустимых для применения фотонного аналого-цифрового преобразователя значений и в рамках динамического диапазона. Представленные структурные решения позволят реализовать радиоприемные устройства, способные принимать и обрабатывать сигнал СВЧ-диапазона без переноса сигнала на промежуточную частоту. При этом может быть достигнут требуемый уровень усиления сигнала в 105…106, позволяющий добиться уровня сигнала в 2,5…9,5 В, при котором фотонный аналого-цифровой преобразователь имеет наилучшие показатели CNR и ENOB.