Neue Technologie zum Transport von Hochfrequenz (RF) durch optische Methoden entwickelt

Ein neu entwickelter Prototyp im Rahmen des Next-Generation Photonic Analog-to-Digital Converters (NG-PADC)-Projekts, der eine sofortige Frequenzmessung, Erzeugung und Übertragung von Hochfrequenz (RF) durch optische Methoden durchführen kann, könnte verschiedene Sektoren revolutionieren und schnellere digitale Technologien ermöglichen Kommunikation, verbesserte Satellitenkommunikation, bessere medizinische Bildgebung und photonische Radare.Analog-Digital-Wandler (ADCs) sind entscheidende Komponenten für die Entwicklung der nächsten Generation fortschrittlicher digitaler Empfänger. Die Einschränkung elektronischer ADCs (EADCs) besteht darin, dass ihre vertikale Auflösung bei hohen Bandbreiten beeinträchtigt wird. Es gibt zwei mögliche Ansätze, dieses Problem durch Photonik zu lösen.

Wenn HF auf eine spektral reichhaltige optische Impulsquelle moduliert wird, kann sie im optischen Bereich durch ein dispersives Medium gestreckt werden, wodurch hochfrequente HF-Signale effektiv in niederfrequente Signale umgewandelt werden. Dies reduziert die Anforderungen an die Eingangsbandbreite des Back-End-ADC um ein Vielfaches des Streckungsfaktors des optischen Impulses. Der andere photonische Ansatz besteht darin, eine optische Uhr zu verwenden, deren zeitliche Schwankungen (Timing-Jitter) viel geringer sind als die einer elektronischen Uhr; was mit einem kurzgepulsten Laser möglich ist. HF-Signale mit hoher Bandbreite können, wenn sie mit stabilen optischen Taktgebern abgetastet werden, im Vergleich zu elektronischen Taktgebern eine viel höhere effektive Bitzahl (ENOB) liefern. Es verfügt über einen zeitgestreckten photonischen ADC mit einer effektiven Bandbreite, die zwölfmal höher ist als der EADC, was die Digitalisierung von Signalen mit einer viel höheren Präzision ermöglicht.Ein vom IIT Madras mit Unterstützung des IMPRINT-Programms des Science, Engineering, Research Board (SERB) entwickeltes NG-PADC ist mit einem zeitgestreckten photonischen ADC ausgestattet, dessen effektive Bandbreite zwölfmal höher ist als die eines entsprechenden EADC, was die Probenentnahme ermöglicht Signal mit höherer Bandbreite mit EADCs mit effektiv geringerer Bandbreite.Sie haben mit Signalen hoher Bandbreite für die digitale kohärente Kommunikation gearbeitet, bei denen die spektrale Skalierungseffizienz aufgrund der begrenzten ENOB von EADCs eine Herausforderung darstellt, und versucht, nach grundlegenden Lösungen für dieses Problem zu suchen.„Unsere Zusammenarbeit mit DRDO hat uns das Vertrauen gegeben, diese Lösungen zu entwickeln, da wir festgestellt haben, dass die Radarsignalverarbeitung auch durch die verfügbare Elektronik begrenzt ist. Auch unser Industriepartner wandte sich mit ähnlichen Anforderungen an uns. „So kam all diese Expertise für die Entwicklung von NG-PADC zusammen“, so die Wissenschaftler.Die Wissenschaftler haben sich mit Lightmotif Automation aus Hyderabad zusammengetan, um die Technologie den Menschen zugänglich zu machen.



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