免费在线.倍增因子G（APD雪崩二极管）;高场区考虑APD内阻r，上式可得：;具体是指：耗尽层内，光子入射每次产生的一次电子-空穴对，统计上是互不相关；而且在电场作用下，每个一次电子-空穴对与原子碰撞游离出二次电子-空穴对也不相关。 这种随机性造成的附加噪声，称为F(G) 表达式：;5.1.13 光检测器与前置放大器的噪声;一、光电检测器与前置放大器的噪声 n2(t)=n2Q(t)+n2b(t)+n2a(t)+n2e(t) n2(t) :总噪声 n2Q(t):光电检测器散粒噪声，电流iQ(t)造成的噪声电压 n2b(t):并联电阻Rb上的热噪声，电流ib(t)造成的噪声电压 n2a(t):前置放大器输入端并联噪声，电流ia(t)造成的噪声电压 n2e(t):前置放大器输入端串联噪声，电压源ea(t)形成的噪声电压;总噪声：有4种噪声组成，进行如下分析： 1.散粒（量子）噪声 n2Q(t) 与光电探测器输出平均电流有关，其关系： I (t) = * P(t) I (t) :光检测器产生的光生电流平均值 η：量子效率 ； e: 电子电量； g:电子-空穴对数 P(t): 入射光功率； h*f ：入射光能； 注意： η*e h*f ;g2=F(G)G2 I=ηeP0/hf;PIN：ID1=0 ID2≈4*10-8A APD: ID1≈10-11(A) ID2≈10-8(A);4.总噪声：（以电流形式写出） i2N(t)=i2Q(t)+i2T(t)+i2D1(t)+i2D2(t) 暗电流iD1，漏电流iD2很小，忽略 则：n2N(t)=i2N(t)=i2Q(t)+i2T(t) =2eIBG2F(G) + （APD管）;1.热噪声（Rb） 2.沟道跨导 3.散粒噪声;场效应管噪声电压或电流均方值（相当于1Ω上的噪声功率） n2FN= B+4KT B+4KT [2πB(Cd+Ci FET)]2 ;主要噪声;BJT：总噪声：n2BN= B+2e (1+ )2B +2eIc[2πBre(Cd+CiBJT)]2 +2eIbB 三、两者比较 例题一：取光接收机带宽B=10MHz，并联源电阻RS=100KΩ，场效应管制造缺陷系数p=2,跨导gm=4mΩ,等效电容CT=Cd+CiFET=15PF,绝对温度取室温时，得T=290K，波尔兹曼常数K=1.38*10-23 J/K 可得： 1、并联源电阻的热噪声：4KTB/RS = 1.6*10-18(A2) 1Ω电阻 2、沟道噪声中与带宽成一次方关系的部分为： 4KTB = 5.6*10-21(A2);3、沟道噪声中与带宽成三次方关系的部分： 4KT[2πB(Cd+CiFET)]2 * = 1.6*10-17(A2) 总的噪声功率为上述三项之和： n2FN≈1.8*10-17(A2) 例题二： 仍取光接收机的带宽B=10MHz,并联源电阻RS=100KΩ,晶体管电流放大倍数β0=70，集电极电流I0=1mA,等效输入电容CT=Cd+CiBJT=15pf.将这些数据带入前面各式中，可得： 1、并联源电阻的热噪声为: 4KTB/RS =1.6 * 10-18(A2) 2、集电极电流的分配噪声/散粒噪声中与带宽成一次方关系的部分： 2e (1+ )2B=6.5 * 10-19(A2);集电极电流的分配噪声中与带宽成三次方关系的部分为： 2eIc[2πBre(Cd+CiBJT)]2 =7.5 * 10-19(A2) 基极区体电阻的热噪声或基极偏流的散粒噪声为： 2eIb=4.6 *10-17(A2) 总功率为上四项之和： n2BN≈4.8 * 10-17(A2) 比较上述结果可以得出以下结论： 1、B≤10MHz时系统，FET作为前置放大器的第一级有源器件 2、B≥30MHz-50MHz以上系统，选BJT作为前置放大有源器件 由于带宽增加，基区电阻热噪声提高，决定系统热噪声（2eIbB）增加，FET沟道噪声与带宽三次方成正比;3、选FET选跨导gm大，输入电容CiFET小的管子 由三次方式： = 令Q= = Q: 品质因数 Q与噪声反比。 总结： a）当接收机带宽≤30MHz，较小时要选用FET管且gm大，CiFET小； b) 当接收机带宽≥30MHz,要选用BJT管 ;5.1.15 前置放大器电路类型选择;差别：Rf作用：1、等于高阻型的Rb 2、光检测器的负载。 二、两种放大器带宽 高阻型 跨阻型 BHZ= = BTZ= = RT=Ra//Rb Ri= //Ra//Rb CT=Cd+Ca Ra大,BHZ窄,对传脉冲码不利， Ri减小，BTZ增加，噪声不会 均衡器补偿波形失真 增加太多 ;三、前置放大器增益 1、高阻型： G(B)Hz = 2、跨阻型： G(B)TZ = 3、两者比较：令 Rf=Rb ;结论： 高阻型增益〉跨阻型1.4倍 跨阻型B增加，但增益下降为代价 四、两种前置放大器电路的噪声 比较结果 1、电路噪声谱密度(在带宽B内对频率微、积分) 跨阻型放大器接收机的电路噪声谱密度，比高阻型多出了一项 I2TZ- I2HZ= e2a2*( + ) 2、输入噪声电流均方值 ： i2TZ - i2HZ = e2a2*( + )B ;谱密度与电流均方值比较结果相同 电路噪声与 e2a2成正比，而与Rf 、RT、 A1成反比 通过加大Rf或者RT、 A1等办法，可以减小跨阻抗放大器接收机的电路噪声。 五、结论： 1、放大器的反馈并不改变噪声特性。 2、高阻抗前置放大器的带宽不能太宽。否则热噪声增加，不适应传输高速脉动码。 3、跨阻型带宽高于高阻型，并且带宽可调（Rf） 跨阻型增益降低 2 倍，但对稳定性却有好处。 关键抓住上述特性;其次： a）Rf选择合适，应加补偿Rf’,Cf’ b) 密勒电容Cu ,使总噪声中与带宽B成三次方关系的部分 增加[(1+A1)Cu]2;不讲 ;4KTBFa RS;二、最佳信噪比—量子极限 产生噪声：量子噪声、热噪声。 设RS很大，散粒、热噪声=0 。并有R0=ηe/hf 和 I=ηeP0/hf 因此，给定S/N后可求出POMIN的值。 P0MIN即为量子噪声下接收机的灵敏度，称为量子极限。 要求：灵敏度不超过这个量子极限 三、图解法计算模拟光接收机的灵敏度 考虑计算麻烦，采用图解法，估算值;光缆电缆：S/N 〉43dB；广播电视：S/N 50dB; 多数：S/N 25dB不能接收。 数字通信系统：信噪比：S/N=20dB, 误差概率小于10-6 S/N=22dB, 误差概率小于10-11 一般数字传输系统：其误差概率为10-9已经足够 对于模拟传输系统要求：S/N=40dB 对于数字传输系统要求：S/N=25dB §5.9 数字光纤传输系统中的误码率 一、误码率的基本概念 1、误码率 漏码：指接收端应出现“1”码时，却出现“0”码 ;假码：接收端本来应该出现“0”码时刻却出现“1”码 误码：指漏码与假码之和 误码率：误码总数与总发送码数目之比 即： 误码率= = = + =漏码概率+假码概率 2、用脉冲能量表示二进制码元 光纤通信传输“1”码和“0”码 “1”码时，输出光电流Im→PMAX “0”码时，输出光电流I0→PMIN;对于“1”码和”0”码用光脉冲能量表示b 又设系统传输的比特率等于带宽B，码元间隔为T’即T’= 入射到光电检测器的光功率为： P(t)=Σbkhp(t-KT’) 接收机中前放、主放、均衡器、均有储能元件。 ;输出电压成正比：UOUT(t)=Σbkhout(t-Kt’) hout(t): hout(t)=hp(t)*hfe(t)*heq(t) 为了避免码间干扰，应满足条件： hout(0)=1 hout(t-Kt’)=0 当t=kT’,k≠0 3、漏码、假码判决 门限电压D称判决电压（电流） 对输出信号进行抽样，大于UD时，bk=1 小于UD时，bk=0;若传输码bk=0，而抽样电平大于UD时，”0”→”1” ， 假码； 若传输码bk=1，而抽样电平小于UD时，”1”→”0” ， 漏码； 误码率=假码概率+漏码概率 二、误码率数学表达式： 1、误码率的概率密度分布： 噪声概率分布近似为高斯分布 , “０”码时，Ｖ＝ｂmin 假码概率（“0”判“1”） Pr,0= ∫∞De dv σ02 : ”0”码时，接收机输出端 总噪声电压的均方值 ;σ02 =NW(bmin)= ( )2{ * [bminI1+bmax(Σ1-I1)]+ } Z: 放大器噪声因子 同理漏码概率： Pr,1= ∫D-∞e dv σ12 ：”1”码时接收机输出总噪声均方值。 σ12 =NW(bmax)= ( )2{ * [bmaxΣ1+ } 经扰码或编码数字光纤通信系统中，Pr,0≈Pr,1 Pr=0.5Pr,0+0.5Pr,1 假码 漏码;三、误码率与参量Q关系 Pr,0=Pr,1 有Q= = Q= 当bmin=0 时， 2Q= 另外，由Pr,0=Pr,1= 由图可以看到：Pr=10-9时，Q=6 Pr=10-15时，Q=7.9 ;对于数字通信系统 由S/N已知→Q→Pr 反之 由Pr→Q→S/N §5.10 数字光接收机灵敏度 一、数字光接收机的灵敏度 灵敏度：给定Pr下，接收机调整在最佳工作状态时，接受微弱光 信号的能力。 二、数字光接收量子极限 模拟系统： = 数字系统：条件：系统无热噪声，无外来和内部干扰，频带B=∞ 在系统要求Pr条件下，光接收机仅接受量子噪声限制接受灵敏度称为量子极限。;1、最低平均光子数表示量子极限 设”1”码光脉冲能量Ea，”0”为0 要求系统误码率为10-19，则有量子极限 Ea=21 2、用最低平均光功率 Pr,0=Pr,1 Preq= = =10.5 §5.11 放大器噪声因子z、传输比特率B等因素对数字光接 收机灵敏度的影响 一、放大器噪声因子Z对灵敏度的影响;τ：衡量放大器质量好、坏的重要参数，反映放大器热噪声大小 PIN : bmin∝ τ0.5 APD : bmax ∝τX/2+2x=τ1/6 (x=0.5，过剩噪声指数) 结论： １、PIN管：热噪声影响灵敏度，应选用高输入阻抗的FET器件 2、APD管：在高码速时，选用BJT作为参数 二、传输速率B对灵敏度的影响 传输速率提高，放大器噪声与B三次方成正比增加 PIN：Preq ∝T’-3/2 T’:1/B APD：Preq ∝T’-7/6 结论：传输速率提高时，光接收机灵敏度则下降

　　2、成为VIP后，下载本文档将扣除1次下载权益。下载后，不支持退款、换文档。如有疑问请联系我们。

　　3、成为VIP后，您将拥有八大权益，权益包括：VIP文档下载权益、阅读免打扰、文档格式转换、高级专利检索、专属身份标志、高级客服、多端互通、版权登记。

　　4、VIP文档为合作方或网友上传，每下载1次， 网站将根据用户上传文档的质量评分、类型等，对文档贡献者给予高额补贴、流量扶持。如果你也想贡献VIP文档。上传文档

　　高温合金行业深度报告：航空发动机与燃机双轮驱动，步入高景气成长赛道.pdf

　　原创力文档创建于2008年，本站为文档C2C交易模式，即用户上传的文档直接分享给其他用户（可下载、阅读），本站只是中间服务平台，本站所有文档下载所得的收益归上传人所有。原创力文档是网络服务平台方，若您的权利被侵害，请发链接和相关诉求至 电线) ，上传者