طراحی و شبیه‌سازی یک مبدل آنالوگ به دیجیتال تک بیت مبتنی بر پیوند جوزفسون گسسته برای کاربرد در رادار کوانتومی مایکروویو

امروزه از جمله سریع‌ترین و دقیق‌ترین adcها با فناوری ابررسانایی در حال توسعه هستند. سرعت سوئیچ‌زنی سریع، توان مصرفی ناچیز، کوانتش طبیعی شار مغناطیسی، دقت کوانتومی و نویز کم مدارهای ابررسانایی دمای پایین، امکان تبدیل سریع و دقیق داده‌ها بین دامنه‌های آنالوگ و دیجیتال را فراهم می‌کند. از الزامات پیاده‌سازی رادارهای کوانتومی مایکروویو، دستیابی به سرعت های بالا در زیرسیستم‌هاست و فناوری های ابررسانایی از بهترین راهکارها برای رفع این ضرورت است. مبدل های آنالوگ به دیجیتال مبتنی بر ابررسانایی در گیرنده چنین راداری، سرعت بالاتری نسبت به فناوری نیمه هادی فراهم می‌کند و این مدارهای ابررسانایی قادر به دستیابی به سطوح عملکردی هستند که با هیچ فناوری حاضر دیگری قابل دستیابی نیست. در این مقاله ایده یک مبدل آنالوگ به دیجیتال ابررسانا مبتنی بر دیود سالیتانی گسسته (djfd) ارائه و تحقیق شده است. سرعت پاسخ دهی این مبدل که در ابعاد زیر1mm2 طراحی شده است، حدود 40ghz می‌باشد. این شبیه سازی در بستر نرم افزار متلب و با طراحی پارامترهای هندسی و الکتریکی قطعه انجام گرفته است و امکان پیاده سازی آزمایشگاهی مبتنی بر فناوری تمام نایوبیوم را دارد. همچنین طراحی این واحد adc به گونه‌ای است که قابلیت توسعه تعداد بیت‌ها و مجتمع‌سازی را نیز دارد. از کاربردهای این مبدل می توان به سیستم های گیرنده و فرستنده رادارهای کوانتومی برای ارسال یا دریافت سیگنال های مایکرویو اشاره کرد.

design and simulation of a one-bit analog-to-digital converter based on discrete josephson for application in microwave quantum radar

today, among the fastest and most accurate adcs with superconducting technology are being developed. the fast switching speed, low power, natural quantization of magnetic flux, quantum precision and low noise of low temperature superconducting circuits enable fast and accurate data conversion between analog and digital domains. in the field of quantum radars, access to high speeds is a necessity, and superconducting technologies partially meet these requirements. therefore, analog-to-digital converters based on superconductivity, if used in a radar receiver, can provide higher speed than semiconductor technology. these superconducting circuits are capable of achieving performance levels unattainable by any other technology. in this article, the idea of a superconducting analog-to-digital converter based on discrete josephson fluxonic diode(djfd) is presented and researched. the response speed of this converter, which is designed in dimensions below 1mm2, is about 40ghz. this simulation has been done in matlab software and by designing the geometrical and electrical parameters of the part, and it has the possibility of laboratory implementation based on all niobium technology. also, the design of this adc unit is such that it has the ability to expand the number of bits and make a complex. among the applications of this converter, we can mention quantum radar receiver and transmitter systems for sending or receiving microwave signals.