ЗАСТОСУВАННЯ АНАЛОГО-ЦИФРОВИХ ПЕРЕТВОРЮВАЧІВ ДЛЯ ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ЦИФРОВИХ АНТЕННИХ РЕШІТОК

Анотація

Для підвищення ефективності цифрових антенних решіток запропоновано використовувати аналого-цифрові перетворювачі радіосигналів на базі явища надпровідності та ефекту Джозефсона. Проведено аналіз систем цифрового діаграмоутворення. Показано, що застосування запропонованого підходу дасть можливість здійснювати безпосереднє оброблення сигналів на несучих частотах  сантиметрових і міліметрових хвиль. Такий підхід дає можливість виключити у приймальному модулі змішувачі частоти, гетеродини та фільтри проміжних частот.

Для побудови надпровідного АЦП запропонована паралельна схема з реалізацією компараторів на базі надпровідникових квантових інтерферометрів. На виході такого АЦП формується цифровий код Грея. У випадку використання такої схеми зі зростанням вхідного сигналу кожний компаратор переходить через декілька порогів і у разі застосування кодів Грея тільки один з вихідних бітів змінюється між послідовними числами. Тому коди Грея є менш чутливими до помилок, які виникають через невеликі розбіжності порогів компаратора. Це дає можливість зменшити ймовірність бітових помилок. В результаті проведеного аналізу показано, що для побудови компараторів доцільно використовувати генератори одноквантових імпульсів на одиничних переходах Джозефсона з безгістерезисною вольт-амперною характеристикою, що дає можливість отримати високу часову роздільну здатність.

Проведено дослідження залежності часової роздільної здатності від параметрів переходу Джозефсона, а саме товщини діелектрика, відносної діелектричної проникливості та щільності критичного струму. Показано, що роздільна здатність може становити одиниці — десяті долі пікосекунди і це дає можливість використовувати такі пристрої для оброблення сигналів на частотах в кілька сотень ГГц. Часова роздільність змінюється зі зміною щільності критичного струму переходу Джозефсона і товщини діелектрика і майже не залежить від відносної діелектричної проникності.

Проведено оцінювання чутливості компаратора на базі одиничного переходу Джозефсона. Отримано аналітичний вираз, який дає можливість оцінити вплив параметрів еквівалентної схеми переходу Джозефсона, а саме електростатичної ємності, нелінійної провідності та критичного струму на чутливість компаратора. Проведені дослідження показали, що чутливість може становити одиниці нА, що значно перевищує чутливість аналогічних схем на базі напівпровідників.