ЗАСТОСУВАННЯ АНАЛОГО-ЦИФРОВИХ ПЕРЕТВОРЮВАЧІВ ДЛЯ ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ЦИФРОВИХ АНТЕННИХ РЕШІТОК
DOI:
https://doi.org/10.31649/1997-9266-2024-173-2-101-108Ключові слова:
переходи Джозефсона, аналого-цифровий перетворювач, компаратор, цифрова антенна решітка, цифрове діаграмоутворення, надпровідниковий квантовий інтерферометрАнотація
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.
Посилання
V. I. Slynsar, “Origins of the Digital Antenna Array Theory,” International Conference on Antenna Theory and Technigues, Kyiv, Ukraina, 24-27 May, 2017, pp. 199-201.
В. І. Слюсар, Адаптивна антенна решітка. Київ, Україна, 2017.
В. А. Варюхин, Основи теорії багатоканального аналізу. Київ, Україна: Наукова думка, 2015, с. 168.
В. І. Слюсар, і М. В. Бондаренко, «Потенційна точність пеленгації в цифрових антенних решітках в умовах джиттеру АЦП,» Військово-технічний збірник, № 3, 2010.
В. І. Слюсар, Цифрові решітки: аспекти розвитку. Спеціальна техніка і озброєння, 2002, № 1, 2, с. 17-23.
В. І. Слюсар, «Швидкодіючі АЦП. Досягнення і перспективи розвитку,» Радіоелектроніка, т. 43, № 3, 2006.
Shailaj Kumar Shrivastava, and Girijesh Kumar, “Application of High-Tc Uperconducting Josephson Junction Devices,” Journal of Emerging Technologies and Innovative Research (JETIR), vol. 6, issue 1, January 2019.
Alan M. Kadin, and Oleg A. Mukhanov, “Superconducting Analog-to-Digital Converters from: Handbook of Superconductivity,” Characterization and Applications CRC Press, London, no. 07, pp.710-718, Nov. 2023.
Oleg A. Mukhanov, Deepnarayan Gupta, Alan M. Kadin, and Vasili K. Semenov, “Superconductor Analog-to-Digital Converters,” Proceedins of the IEEE, vol. 92, no. 10, pp.1564-1585, October 2004.
А. В. Булашенко, «Принцип формування променя інтелектуальних антен,» Вісник Сум ДУ. Серія технічні науки, № 11, с. 111-118, 2010.
М. М. Буднік, Ю. Р. Пустовіт, і О. В. Прокопенко, Надпровідникова електроніка., навч. пос. Київ, 2020, 205 с.
O. P. Yanenko, K. L. Shevchenko, and V. M. Kychak, Methods and means of formation, processing and use of low-intensity electromagnetic signals: monogr. Vinnytsya, Ukraine: VNTU, 2020, 268 p.
V. M. Kychak, M. Vasylkivskyi, V. Kychak, and M. D. Huz, “Pulse-code modulator for processing of weakly intense signals in the terahertz frequency range,” UkrMiCo’2018, 10-14 September 2018. Odessa: Odessa National Academy of Telecommunication (ONAT), 2018.
##submission.downloads##
-
PDF
Завантажень: 40
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, згодні з такими умовами:
- Автори зберігають авторське право і надають журналу право першої публікації.
- Автори можуть укладати окремі, додаткові договірні угоди з неексклюзивного поширення опублікованої журналом версії статті (наприклад, розмістити її в інститутському репозиторії або опублікувати її в книзі), з визнанням її первісної публікації в цьому журналі.
- Авторам дозволяється і рекомендується розміщувати їхню роботу в Інтернеті (наприклад, в інституційних сховищах або на їхньому сайті) до і під час процесу подачі, оскільки це сприяє продуктивним обмінам, а також швидшому і ширшому цитуванню опублікованих робіт (див. вплив відкритого доступу).
