The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science (한국전자파학회논문지)

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Performance and Jitter Effects Analysis of Single Bit Electro-Optical Sigma-Delta Modulators

단일 비트 전자-광학 시그마-델타 변조기의 성능 및 지터 효과 분석

  • Nam, Chang-Ho (Agency for Defense Development) ;
  • Ra, Sung-Woong (Division of Electrical and Information Technology Engineering, Chungnam National University)
  • Received : 2012.03.12
  • Accepted : 2012.04.23
  • Published : 2012.06.30
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Abstract

Electro-optical sigma-delta modulators are the core module of digital receiver to digitize wideband radio-frequency signals directly at an antenna. Electro-optical sigma-delta modulators use a pulsed laser to oversample an input radio-frequency signals at two Mach-Zehnder Interferometer(MZI) and shape the quantization noise using a fiber-lattice accumulator. Decimation filtering is applied to the quantizer output to construct the input signal with high resolution. The jitter affects greatly on reconstructing the original input signal of modulator. This paper analyzes the performance of first order single bit electro-optical sigma-delta modulator in the time domain and the frequency domain. The performance of modulator is analyzed by using asynchronous spectral averaging of the reconstructed signal's spectrum in the frequency domain. The reference value of time jitter is presented by analyzing the performance of jitter effects. This kind of jitter value can be used as a reference value on the design of modulators.

전자-광학 시그마-델타 변조기는 안테나로부터 수신된 광대역 초고주파 신호를 직접 디지털 신호로 변환하는 디지털 수신기의 핵심 구성품이다. 전자-광학 시그마-델타 변조기는 펄스 레이저와 두 개의 마하-젠더 간섭계(Mach-Zehnder Interferometer: MZI)를 통하여 입력 신호를 초과 샘플링하고, 격자 섬유 누적기(Fiber-Lattice Accumulator: FLA)를 통하여 잡음을 감소시킨다. 고해상도의 출력 신호를 얻기 위해 양자화기 출력에는 데시메이션 필터링 과정이 추가된다. 변조기 설계시 지터는 변조기 입력 신호를 원 신호로 복원하는데 큰 영향을 미치는 요소이다. 본 논문에서는 전자-광학 1차 단일 비트 시그마-델타 변조기의 구현 과정 및 성능을 시뮬레이션을 통하여 분석한다. 전자-광학 시그마-델타 변조기 입력 신호와 출력 신호를 시간 영역에서 분석하고, 복원된 신호에 대하여 비동기 스펙트럼 평균화 방식을 사용하여 주파수 영역의 성능을 분석한다. 지터(Jitter)가 있는 레이저 신호와 지터가 없는 레이저 신호에 대하여 시그마-델타 변조기의 성능을 비교 및 분석하여, 시간 지터가 변조기 성능에 영향을 미치는 지터값을 참고치(펄스 반복 주파수가 100 GHz인 경우, 시간 지터는 100 fs 이하)로서 제시한다. 이러한 지터값은 레이저 생성기 제작시나 변조기 설계시 참고 규격치로 이용된다.

Keywords

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