具备增强带宽特性的多载道Rydberg原子量子接收器
信号处理
2025-10-14 v1
摘要
Rydberg原子量子接收器(RAQR)因其超高灵敏度而在recent years受到广泛关注。尽管能够精确检测弱信号的幅度和相位，但常规RAQR因原子能级的离散性及其固有瞬时带宽限制，在准确接收宽带RF信号方面存在内在局限，这些局限阻碍了其直接应用于多载道通信和探测。为此，本文提出一种具有五个能级的多载道Rydberg原子量子接收器(MC-RAQR)结构。我们推导了MC-RAQR的幅度和相位，并提取基带电信号进行信号处理。就多载道通信和探测而言，我们分析了信道容量和到达角(AoA)和距离参数的精度。数值结果验证了我们所提出的模型，表明MC-RAQR可实现最高14 MHz的带宽，该带宽是常规RAQR的56倍。因此，信道容量和多目标探测分辨率显著提升。具体而言，MC-RAQR的信道容量是常规天线和RAQR的22倍和3倍。就探测性能而言，MC-RAQR的AoA估计均方误差(MSE)为常规RAQR的0.16%，距离估计MSE为常规天线的0.01%，显示出MC-RAQR的优异性能。这表明其与正交频分复用(OFDM)等波形相容，且在多载道信号接收方面具有显著优势。
引用
@article{arxiv.2510.10473,
title = {Multi-Carrier Rydberg Atomic Quantum Receivers with Enhanced Bandwidth Feature for Communication and Sensing},
author = {Huizhi Wang and Tierui Gong and Emil Björnson and Chau Yuen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.10473},
year = {2025}
}