27、RSFQ技术：电路与系统应用及制冷需求解析

RSFQ技术：电路与系统应用及制冷需求解析

1. RSFQ数字信号处理应用

1.1 应用示例

1.1.1 伪随机二进制序列发生器

在扩频通信协议中，接收器在接收数据前需将其内部代码生成器与传入信号同步。RSFQ的高速特性使得这种同步能在几个时钟周期内完成，通过提供伪随机二进制序列发生器，消除了发射器和接收器之间来回发送同步信号的需求。诺斯罗普·格鲁曼公司在这一应用上取得了良好进展。

1.1.2 网络交换机

单模光纤的传输容量超过1 Tb/s，RSFQ的速度与光纤带宽匹配良好。虽然光子适合发送信号，但它们之间的相互作用较弱，难以实现全光交换。RSFQ的光输入/输出能力为构建全光网络交换机创造了可能。诺斯罗普·格鲁曼公司展示了数据速率超过16 Gb/s的2节点SFQ交叉开关，TRW则展示了3 Gb/s的16x16设计。与纯光交换结构不同，RSFQ数据交换机可以快速重新配置。例如，对于异步传输模式（ATM）53字节（即424位）的数据包长度，OC - 192数据交换机需要每42 ns配置交叉点，光交叉点速度不够，而RSFQ电路完全能够胜任。分析表明，采用0.8 - um RSFQ技术实现的128x128通道自路由Batcher - Banyan交换核心，每个通道吞吐量接近100 Gbit，功耗约10 mW，可集成在1 cm²的芯片上。

1.1.3 软件定义无线电

利用RSFQ技术实现软件定义无线电（SDR）引起了广泛关注。SDR概念依赖于尽可能靠近天线对通信波形进行数字化，然后通过硬件和软件数字信号处理（DSP）对信号进行分类。对于半导体模数转换器（ADC），通常需要一到两级下变频和滤波，才