引用本文:

蔡光辉, 邹卫文, 杨光,等:宽带高精度PADC系统中频综模块的设计与实现[J]. 光通信技术,2018,42(5):1-4.

宽带高精度PADC系统中频综模块的设计与实现

蔡光辉,邹卫文,杨 光,袁 野,陈建平

(上海交通大学 区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室,上海,200240)

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摘要:在宽带高精度光子模数转换(Photonic Analog-to-Digital Converter, PADC)系统中,频综模块主要用于驱动PADC系统中的光开关阵列来实现并行解复用功能。介绍了PADC系统中的频综模块设计与实现,通过优化设计频综模块的内部器件可以调节光开关阵列的并行解复用性能,从而改善PADC系统的量化有效比特位数(Effective Number of Bits, ENOB)。实验对比分析了不同频综模块结构对PADC系统性能的影响,在9.812GHz的微波信号输入下的量化ENOB达7.73位,证明了频综模块优化设计方案的有效性。

关键词:频综模块;光子模数转换系统;光开关;并行解复用

中图分类号:TN365 文献标志码:文章编号:1002-5561(2018)05-0001-04

DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2018.05.001

0 引言
    光子模数转换(Photonic Analog-to-Digital Con- verter, PADC)系统采用了低抖动的光脉冲序列作为采样时钟,具有高精度量化优势。与电模数转换(Electric Analog-to-Digital Converter, EADC)系统相比,PADC系统拥有更好的模数转换综合性能(采样速率、采样带宽和采样精度),可应用在不同的工程领域[1,2]。目前,PADC系统的实现主要有3种方案:基于时间拉伸原理的PADC方案[3]、基于波长-时间交织的PADC方案[4]和基于并行解复用的PADC方案[5~7]。根据实现途径的复杂度来看,基于并行解复用的PADC方案具有明显优势,这是因为其直接采用了高重复频率的低抖动光脉冲作为采样时钟,使采样输出的光脉冲序列在后端进行光电转换及量化前仅需要进行并行解复用处理。而频综模块主要用于驱动PADC系统中的光开关阵列来实现并行解复用功能,因此本文介绍PADC系统中的频综模块设计与实现:将光采样序列的参考时钟信号经过分频、放大和功分等处理,可为并行解复用系统提供所需的不同频率和不同功率的驱动信号,从而使基于并行解复用的PADC系统获得良好的多通道并行解复用功能和较高的有效比特位(Effecti- ve Number of Bits, ENOB)。

3 结束语
    本文介绍了一种应用于宽带高精度PADC系统的频综模块方案设计和实验架构。本频综模块在参考时钟的作用下,通过产生多种频率的高频信号,为PADC系统中的并行解复用模块提供驱动信号。实验测试并分析了频综模块的不同输出信号对PADC系统的并行解复用性能、量化频谱和由此计算得出ENOB等的综合影响。测试结果表明,当频综模块的输出信号满足并行解复用模块的功率要求且分频谐波受到有效抑制时,采样率为12.8GS/s的光子模数转换系统在9.812GHz的微波信号输入下的量化有效比特位数为7.73,证明了频综模块优化设计方案的有效性。