增益和噪声
光纤放大器增益及噪声指数测试分析方法
光纤放大器增益及噪声指数测试分析方法摘要：光纤通信技术具有成本低、损耗低、高安全及不受电磁干扰等特点，光纤放大器有效的解决了光信号传输中的衰减，在光纤密集组网中广泛应用。
光纤放大器是实现光信号放大、延长传输距离的最佳手段，应用极广。
光纤放大器的增益及噪声指数指标直接影响着信号传输质量。
本文阐述了一种基于光谱分析仪的光纤放大器增益及噪声指数测试分析方法，详细介绍了光纤放大器光谱测试方法及核心参数的提取及分析。
关键词:光纤放大器 EDFA 增益特性噪声指数0 引言光纤通信以其良好的通信质量和巨大的带宽资源成为骨干传输的必然选择，是主流的通信媒介。
随着人们对通信业务的需求急剧增长，对信息的传输提出了越来越高的要求，但是由于光纤本身的散射和吸收等因素的影响，使得信号在传输的过程中严重失真，限制了传输的距离。
20世纪80年代末光纤放大器的出现，有效的解决了信号衰减的问题。
光纤放大器可以直接在光域放大光信号，并具有高增益、偏振无关、无串扰、低噪声系数和低插入损耗等优点[1-3]。
光放大器的出现使得全光网的实现成为可能。
光纤通信技术正向着超高速、大容量通信系统发展，并且逐步向全光网络演进[4]。
1 光纤放大器光纤放大器的运作机理与光源类似。
光纤放大器按照原理的不同大体上分为两类：传输型光纤放大器和掺杂型光纤放大器。
传输型光纤放大器利用光纤中的受激散射现象，在泵浦光的作用下，使得光纤内的信号放大。
与传输性光纤放大器相比，这两种放大器都是依靠光激励来实现，但它们的光放大工作原理不相同。
在掺杂型光纤放大器中，EDFA是性能优异、技术最成熟、应用最广泛的光纤放大器。
1988年，低损耗的掺铒光纤技术已相当成熟，并达到实用水平。
它的研制成功是光纤通信领域内的一次革命[5]。
1.1.EDFA工作原理掺铒光纤中的铒离子工作原理是以爱因斯坦的光受激辐射理论为理论基础的。
在泵浦光的作用下，铒离子先由基态E1跃迁到激发态E3或E2，跃迁到激发态E3（寿命约为1μs）的粒子迅速以非辐射跃迁的形式由泵浦态跃迁至亚稳态E2。
功率增益噪声-1
●在射频和微波系统中，由于反射的普遍存在和理想开路、短路难以获得,●低频电路中常用的电压和电流测量变得很不现实，因此功率的测量得到了广泛的应用功率、增益、噪声和非线性是描述射频电路最常用的指标，有必要在涉及电路之前作一介绍。
功率单位简介无线电波的发射功率是指在给定频段范围内的能量，通常有两种衡量或测量标准：1、功率(W) : 相对1瓦（Watts ）的线性水准。
例如，WiFi 无线网卡的发射功率通常为0.036W，或者说36mW。
2、功率( dBm)：相对1毫瓦（milliwatt ）的比例水准。
例如WiFi 无线网卡的发射功率为15.56dBm 。
两种表达方式可以互相转换：1、dBm = 10 x log[ 功率mW]也可以用/里的一个mw与dBm在线转换器进行方便的转换●绝对功率的dB表示为了计算的方便，通信和微波工程中信号的功率或强度基本上用对数形式来表示。
1)dBmdBm是一个表征功率绝对值的单位。
计算公式为：P(mw) dBm=10lg()1mw以为单位例如信号功率为x W，利用dBm表示时其大小为：X1000mwP(dBm)=10lg()1mw[例1] 如果发射功率P为1mw，折算为dBm后为0dBm。
[例2] 对于40W的功率，按dBm单位进行折算后的值应为：10lg（40W/1mw)=10lg（40000）=10lg4+10lg10+10lg1000=46dBm。
2）dBw计算公式；x W，利用dBw表示时其大小为：XwP(dBW)=10lg()1w3）dBm与dBw的关系例如：1W等于30dBm，等于0dBW。
相对功率的dB表示天线和天线增益在无线系统中，天线是无线基站发送功率的最后一个射频部件，被用来把电流波转换成电磁波。
如果向各个方向发射的能量都相等，则形成全向覆盖的全向天线，一般采用鞭状天线或螺旋天线。
形成定向扇区的定向天线，在转换过程中还可以对发射和接收的信号进行“放大”，通信中一般使用平板天线实现这种能量放大，由多个天线单元组成，形成比较高的天线增益。
噪声增益曲线和运放开环增益曲线
噪声增益曲线和运放开环增益曲线一、概述1.1 什么是噪声增益曲线噪声增益曲线是描述放大器输入端与输出端噪声之间的传递特性的曲线。
在放大器频率范围内，噪声增益曲线可以揭示出放大器对输入信号中的各种频率成分的响应，进而影响放大器的噪声性能。
1.2 什么是运放开环增益曲线运放开环增益曲线描述了运放输出电压与输入电压之间的增益关系。
通过分析运放的开环增益曲线，可以了解到运放的增益衰减情况，从而为放大器的设计提供重要的参考依据。
二、噪声增益曲线的作用与意义2.1 揭示放大器在不同频率下的噪声传递特性噪声增益曲线可以清晰地展现出放大器在不同频率下对噪声的放大情况，从而帮助工程师们分析放大器在实际工作中可能遇到的噪声问题。
2.2 为放大器的噪声性能分析提供重要依据通过噪声增益曲线的分析，可以客观地评估放大器的噪声性能，并为放大器的优化设计提供有力的支持。
三、运放开环增益曲线的作用与意义3.1 了解运放在不同频率下的增益特性运放开环增益曲线可以清晰地揭示出运放在不同频率下的增益衰减情况，为工程师们提供了重要的理论基础。
3.2 为运放的稳定性分析提供参考依据通过分析运放的开环增益曲线，可以及时发现运放在特定频率下的增益过大或过小的问题，从而为运放的稳定性分析提供重要的参考依据。
四、噪声增益曲线与运放开环增益曲线的关系4.1 两者在理论上的相关性噪声增益曲线和运放开环增益曲线在某种程度上都揭示了放大器的传递特性或增益特性，因此在理论上存在一定的相关性。
4.2 两者在实际工程中的通联在实际工程中，工程师们往往会综合考虑噪声增益曲线和运放开环增益曲线的分析结果，从而全面评估放大器的性能，并进行合理的优化设计。
五、结论5.1 本文阐述了噪声增益曲线和运放开环增益曲线的基本概念和作用意义。
5.2 通过深入分析噪声增益曲线和运放开环增益曲线，可以更好地了解放大器的工作特性，从而为放大器的设计和应用提供重要的理论支持。
六、噪声增益曲线和运放开环增益曲线在放大器设计中的应用6.1 对于放大器设计的影响在放大器的设计过程中，噪声增益曲线和运放开环增益曲线的分析是至关重要的。
第7章 射频放大器的稳定性、增益和噪声(吉大通信)
（2）若(|S22|>1，则史密斯圆图中心点 在稳定区域外。分两种情况。
① 若输入稳定判别圆包含史密斯圆图 中心点（如图7.3（c）所示），ΓS的稳定 区域是史密斯圆图单位圆内输入稳定判别 圆外的区域，是图7.3（c）中的阴影区。 ② 若输入稳定判别圆不包含史密斯圆 图中心点（如图7.3（d）所示），ΓS的稳定 区域是史密斯圆图单位圆内输入稳定判别圆 内的区域，是图7.3（d）中的阴影区。
第7章 射频放大器的稳定性、 增益和噪声
在放大器的设计中，需要考虑的因素 很多，其中最重要的就是稳定性、增益和 噪声。本章将对上述问题的特性作系统讨 论，以便下一章集中讨论各类放大器的设 计。
7.1
放大器的稳定性
7.2
放大器的增益
7.3
输入、输出电压驻波比
7.4
放大器的噪声
7.1 放大器的稳定性
7框图
放大器的功率增益有多种定义，它们 取决于放大器的运行机制。现分别对与增 益相关的不同功率给予定义。
图7.11 单级放大器及信号流图
1. 转换功率增益
2. 资用功率增益
3. 功率增益
功率增益为
4. 单向化功率增益
7.2.2 最大功率增益
可以采用固定功率增益法设计放大器， 此时预期的放大器功率增益为GP，这一期 望的值小于GPmax。也可以采用固定资用功 率增益法设计放大器，此时预期的放大器 资用功率增益为GA，这一期望的值小于 GAmax。
（1） 固定功率增益法 （2）固定资用功率增益法
7.3 输入、输出电压驻波比
在很多情况下，放大器的特性用输入 和输出电压驻波比描述，而且电压驻波比 必须保持在特定指标之下。信源与晶体管 之间及晶体管与负载之间的失配程度对驻 波比有影响，下面讨论失配因子及电压驻 波比。
2010 EDFA增益谱与噪声系数
HRJ
EDFA的增益：随增益介质长度变化
• 当泵浦光足够强时，长为L的EDFA最大增益为：
Gm ax e eL
• 其中ρ为稀土元素的浓度，σe是信号发射截面
增益降低 吸收区
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0
L
同向泵浦
在一定的长度之后，由于泵浦没有 足够能量在放大器的后部产生足够 的粒子数反转，增益开始下降。在 非泵浦区，吸收大于增益。
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OTDR原理与测试
光放大器概述 掺铒光纤放大器结构及其增益 放大器噪声
实验测试
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insensitive • Low distortion and low noise (NF<5dB)
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掺铒光纤放大机制
• 原理：把泵浦光能量转化为信号光能量 • 工作范围：1300 ~ 1560 nm
SIGNAL PHOTON 1550 nm
Amplified Signal 1550 nm
FUNDAMENTAL STATE
FUNDAMENTAL STATE
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EDFA结构
运算放大器噪声增益
运算放大器噪声增益
在我们平常的设计中很少用到噪声增益这个概念，由于它通常并不是多么的重要，忽视它对我们的设计也不会造成太大的影响，所以我们很少考虑它。
但是有些时候我们经常在这个问题上出错，这时我们就要仔细考虑一下了。
来看这样的一个电路：
首先我们把两个开关都拨到上面的时候称为CASE1，都拨到下面的时候称为CASE2。
这也就是我们平常所说的同相放大电路和反向放大电路。
在CASE1的状况下,信号增益为1+R1/R2,在CASE1的状况下,信号增益为-R1/R2,这两个电路的反馈是一样的，反馈系数都是R2/(R1+R2)，所以他们的噪声增益都是(R1+R2)/R2。
而增益带宽积的表达式为GBP=Gn*B,所以两种状况下的带宽是一样的。
这里我们可以看出，这对反向放大器是很不利的。
信号放大了R1/R2倍，带宽却减小了1+R1/R2倍。
所以当我们在设计运放电路时，在增益带宽积的问题上只考虑电路的噪声增益就可以了，而与电路的放大模式无关。
分析模拟电路必需熟悉到：什么增益、稳定性、带宽之类，都是电路自身的内因,而输入信号一类的是外因。
所以同相放大器和反相放大器其实是一个电路，两者的带宽其实应当完全一样，那一点点
差异是别的缘由。
同相放大器和反相放大器归一，才有了所谓的噪声增益。
噪声测量三种方法
噪声系数测量的三种方法本文介绍了测量噪声系数的三种方法：增益法、Y 系数法和噪声系数测试仪法。
这三种方法的比较以表格的形式给出前言在无线通信系统中，噪声系数(NF) 或者相对应的噪声因数(F) 定义了噪声性能和对接收机灵敏度的贡献。
本篇应用笔记详细阐述这个重要的参数及其不同的测量方法。
噪声指数和噪声系数噪声系数有时也指噪声因数(F) 。
两者简单的关系为：NF = 10 * log10 (F)定义噪声系数(噪声因数) 包含了射频系统噪声性能的重要信息，标准的定义为：从这个定义可以推导出很多常用的噪声系数(噪声因数)公式。
下表为典型的射频系统噪声系数：Category MAXIMProducts NoiseFigure*Applications OperatingFrequencySystemGainLNA MAX26400.9dB Cellular, ISM400MHz ~1500MHz15.1dBLNA MAX2645HG: 2.3dBLG: 15.5dB WLLWLL3.4GHz ~ 3.8GHz3.4GHz ~ 3.8GHzHG: 14.4dBLG: -9.7dBMixer MAX268413.6dB LMDS, WLL 3.4GHz ~ 3.8GHz1dB Mixer MAX998212dB Cellular, GSM825MHz ~ 915MHz 2.0dBReceiverSystemMAX2700 3.5dB ~ 19dB PCS, WLL 1.8GHz ~ 2.5GHz<80dBReceiver System MAX210511.5dB~15.7dBDBS, DVB950MHz ~2150MHz<60dB*HG= 高增益模式，LG= 低增益模式噪声系数的测量方法随应用的不同而不同。
从上表可看出，一些应用具有高增益和低噪声系数( 低噪声放大器(LNA) 在高增益模式下) ，一些则具有低增益和高噪声系数(混频器和LNA 在低增益模式下)，一些则具有非常高的增益和宽范围的噪声系数(接收机系统) 。
低噪声放大器 核心参数
低噪声放大器核心参数
低噪声放大器的核心参数主要包括增益、带宽、噪声系数和输入/输出阻抗。
以下是对这些参数的详细解释：
1. 增益：低噪声放大器的增益是指输入信号经过放大器后的输出信号幅度与输入信号的幅度之间的比例关系。
增益通常用分贝（dB）表示。
高增益意味着放大器可以有效地放大微弱输入信号。
2. 带宽：低噪声放大器的带宽是指放大器能够有效放大输入信号的频率范围。
带宽通常以赫兹（Hz）表示。
较大的带宽意味着放大器可以传输更高频率的信号。
3. 噪声系数：低噪声放大器的噪声系数是指放大器引入的噪声对输入信号的影响程度。
噪声系数通常用分贝（dB）表示，数值越低表示放大器的性能越好。
在设计低噪声放大器时，尽量选择具有较低噪声系数的放大器，以保持信号的准确性和质量。
4. 输入/输出阻抗：低噪声放大器的输入阻抗是指放大器对输入信号源的负载效应，输出阻抗是指放大器驱动负载的能力。
较高的输入阻抗意味着放大器对输入信号源的负载效应较小，较低的输出阻抗意味着放大器可以有效地驱动负载。
这些核心参数是设计和选择低噪声放大器时需要考虑的重要因素，需要根据具体的应用需求和信号特征进行合理选择。
放大器噪声分析与ADC相关参数理解
一．关于PGA的增益与噪声的关系：图1 INA128频谱密度曲线对于上图1中的频谱密度，并错误地认为输出噪声会随着增益变化下降。
输出噪声将随着增益的提高而一直增加。
因此正确的结论是输入级和输出级在低增益时都会引起噪声，但在高增益时输入级是带来噪声的主要原因。
由于在高增益时噪声问题通常会引起人们的注意，因此集成电路设计人员针对低噪声优化了输入级。
这与低输出噪声级时的重要程度不一样，因为输入级通常是主要原因。
IC设计人员不会优化输出级噪声性能来保持放大器的静态电流尽可能地低。
表1 INA333噪声分析表1 说明了输入级噪声如何在高增益时成为主要噪声。
下式为仪表放大器的噪声计算公式：RTO=G*RTI例如，AD620A 的噪声典型值规定为 eni＝9 nV/√Hz 和 eno ＝72 nV/√Hz。
因此，AD620A 工作在增益为10 条件下的RTI 总噪声计算如下：二．ADC峰峰值分辨率与有效分辨率大多数应用不希望在系统输出时看到码闪烁。
例如，对于电子秤应用，无闪烁位数很重要。
可以将ADC产生的数字字截断，使得在电子秤监视器上看不到闪烁位。
无噪声分辨率或峰峰值分辨率是根据数据手册给出的噪声值计算出的。
首先计算信噪比(SNR)：SNR = 20log(噪声/满量程输入)ADI公司一般规定使用峰峰值分辨率或无噪声码分辨率，这是使用峰值噪声（等于均方根噪声的6.6倍）计算SNR而获得的。
从信噪比计算中可以确定精度。
SNR = 6.02N + 1.76 = 20log(峰值噪声/满量程输入) 从AD7719数据手册可知，当模拟输入范围为+2.56 V且数据更新速率为5.35 Hz时，均方根噪声等于1.25μV。
根据该数据计算信噪比：(20log((6.6 × 1.25E–6)/(2.56 × 2)) = –115.85 dB 据此计算峰峰值分辨率：115.85 = 6.02N + 1.76 => N = (115.85 – 1.76)/6.02 = 19 Bits 因此，在上述条件下，19个MSB中无闪烁位。
2010 EDFA增益谱与噪声系数
e)
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EDFA的增益：随增益介质长度变化 的增益： 的增益
• 当泵浦光足够强时，长为L的EDFA最大增益为：
Gmax = e ρσ e L
• 其中ρ为稀土元素的浓度，σe是信号发射截面
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OTDR原理与测试 原理与测试
光放大器概述 掺铒光纤放大器结构及其增益
放大器噪声
实验测试
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前置光放大：用于提高接收机的灵敏度
功率放大：增加发送功率，从而增加光纤中继距离、补偿插入 损耗和功率分配损耗 (如PON中)
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放大器的类型
光放大器按原理不同大体上有三种类型。 (1)半导体激光放大器 半导体激光放大器。其结构大体上与 半导体激光放大器 激光二极管(Laser Diode，LD)相同。 (2)掺杂光纤放大器 掺杂光纤放大器，就是利用稀土金属离子作为激光工作物质 掺杂光纤放大器 的一种放大器。 (3) 传输光纤放大器 传输光纤放大器，其中有受激喇曼散射(Stimulated Raman Scattering ，SRS) 光 纤放 大器、 受激布里渊散 射(Stimulated Brilliouin Scattering，SBS)光纤放大器和利用四波混频效应 (FWM)的光放大器等。
功率、增益、噪声和非线性
1 – ΓL 1 – ΓS 2 - S 21 -------------------------------= --------------------------2 2 1 – S 11 Γ S 1 – Γ OUT Γ L
2 2
(1)
– Power Gain (or Operating Power Gain) Gp:
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– 对于一个给定的电路 (Network)， GT 将取决于 GS 和 GL，亦即其输入和
* 时 G 达到最大值 输出匹配网络。以输入匹配网络为例，Γ S = S 11 S
1 G S, max = -------------------- ， Γ S = 1 时 GS 取最小值 0 ( 不是 0dB)。 1 – S 11 2 – 把 GS 对 GS,max 归一化 1 – ΓS 2 GS - ( 1 – S 11 2 ) g S = --------------- = --------------------------1 – S 11 Γ S 2 G S, max 因为 0 ≤ G S ≤ G S, max , 所以 0 ≤ g S ≤ 1 ，可以证明，使 gS 等于一个给定常 数的所有 ΓS 值位于同一个圆上，该圆的圆心 Cgs 和半径 rgs 分别为 C gs
2(t) + n 2(t) n 2 ( t ) = n1 2 射频集成电路设计基础 > 功率、增益、噪声和非线性 > 噪声和噪声系数
(5)
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• 噪声带宽 (Noise Bandwidth)
相机增益对图像亮度及噪音影响的定量分析
相机增益对图像亮度及噪音影响的定量分析整理人：孙荣相机增益：数字相机及图像处理专业常使用dB表示其增益，但我们在使用中，往往忽略了dB的实际意义。
单位dB(Decibel，分贝)，用来表示两个量的相对大小关系。
在工程应用中，经常替代具体的比值出现。
目的是把一个很大（后面跟一长串0的）或者很小（前面有一长串0的）的数比较简短地表示出来。
也可以理解为根据具体的应用，将比值结果重新量化定义。
图像传感应用中，dB的定义方式为：20log（甲/乙）=（）dB 其中log x 是以10为底的对数。
当然，在其他领域也有不同的定义方式，如功率上为：10log（甲/乙）=（）dB 其中log x 是以10为底的对数。
类似的还有，单位bit（有效位数）的定义方式为：lg（甲/乙）=（）dB 其中lg x 是以2为底的对数。
鉴于对数的相关计算比较复杂和抽象，我们根据图像传感应用中的dB定义方式，将各类技术文档中经常出现的±10dB换算为常规的比值数据，便于理解和使用：dB数与常规比值换算表从表格中可知，当6dB时，甲为乙的2倍；-6dB时，甲为乙的0.5倍。
10dB 与-10dB相比，甲扩大为原来的10倍。
为了确认上述换算表的正确性，我们将其与一些资料进行了对比，并通过实验进行了简单的验证。
资料对比：DALSA PC30 4K相机DALSA P3 8K相机Chromasense 4k 相机由DALSA10 3.163.16倍，与换算表中的数据一致。
Chromasense 4k的技术手册中并未给出各级dB下相机的具体参数，但根据其提供的级数推断，Chromasense 4k相机的Analog Coarse Gain最高支持2倍（+6dB）的扩展。
实验验证：以DALSA P3 8K黑白相机为例，在各项环境参数相同的情况下，使用模拟增益0dB和模拟增益3dB两种状态拍图并分析：模拟增益0dB模拟增益3dB使用HALCON算子intensity(Regions, Image : : : Mean, Deviation)，对两幅图像中心相同区域的均值和方差进行统计：其中像素的灰度均值可代表图像的平均亮度：像素的灰度方差可代表图像的噪声水平：初步结论：相机模拟增益是通过调整相机响应度进而影响输出图像亮度的。
噪声系数测量的三种方法
噪声系数测量的三种方法噪声系数是指在电子设备或电路中测量的信号质量衰减与理想条件下信号质量衰减之间的比值。
噪声系数越低，表示设备或电路产生的噪声越少，信号质量损失越小。
噪声系数的测量对于评估设备性能和优化电路设计至关重要。
下面介绍三种常用的测量噪声系数的方法。
1. 热噪声法（Hot Noise）热噪声法是一种直接测量噪声系数的方法，常用于微波器件和射频（RF）电路的噪声性能测量。
该方法的基本原理是通过在待测器件或电路输入端引入一个加热元件，使其在高温状态下工作，将加热元件所产生的热噪声和待测器件的输出噪声进行对比测量。
具体步骤如下：-在待测器件或电路的输入端插入一个短截线，将其与噪声发生器连接。
-在待测器件的输出端接上一个噪声功率测量装置。
-通过调节噪声发生器的输出功率，使得待测器件的输出功率与加热元件产生的热噪声功率相等。
-测量并记录加热元件的功率和待测器件的输出功率。
通过以上步骤可以得到待测器件的热噪声功率和输出功率，从而计算出噪声系数。
2. 对比法（Noise Figure Meter）对比法是一种间接测量噪声系数的方法，适用于比较不同器件或电路的噪声性能。
该方法通过测量两个不同器件或电路的输出噪声功率和输入信号功率的比值，进而计算出噪声系数。
具体步骤如下：-将待测器件和参考器件分别与噪声源相连。
-将两个器件的输出端与噪声功率测量装置相连。
-分别测量并记录待测器件和参考器件的输出噪声功率和输入信号功率。
通过以上步骤可以得到待测器件和参考器件的输出噪声功率和输入信号功率，从而计算出噪声系数。
3. 增益-噪声法（Gain-Noise Method）增益-噪声法是一种常用的测量噪声系数的方法，适用于放大器和无源器件的噪声性能测量。
该方法通过测量待测器件的增益和噪声指标，进而计算出噪声系数。
具体步骤如下：-将待测器件的输入端与信号源相连，输出端与噪声功率测量装置相连。
-测量并记录待测器件的输出噪声功率和输入信号功率。
低噪放的主要技术指标
低噪放的主要技术指标低噪放是一种广泛应用于电子设备中的放大器，其主要作用是将微弱信号放大到足够的水平，以便于后续处理。
在实际应用中，低噪放的性能指标对于整个系统的性能至关重要。
本文将从放大器的增益、噪声系数、带宽等方面，对低噪放的主要技术指标进行详细介绍。
一、增益增益是低噪放的最基本性能指标之一，它表示了放大器输出信号与输入信号之间的比例关系。
在低噪放中，增益通常用分贝（dB）表示，即输出信号功率与输入信号功率的比值。
增益的大小直接影响到放大器的放大效果，因此在设计低噪放时，需要根据具体应用场景来确定增益的大小。
二、噪声系数噪声系数是低噪放的另一个重要性能指标，它表示了放大器输出信号中噪声功率与输入信号功率之比。
在实际应用中，噪声系数越小，说明放大器的噪声水平越低，对于微弱信号的放大效果越好。
因此，低噪放的设计中，噪声系数是一个非常重要的指标。
三、带宽带宽是低噪放的另一个重要性能指标，它表示了放大器能够放大的频率范围。
在实际应用中，带宽越宽，说明放大器能够放大的频率范围越广，对于信号的放大效果越好。
因此，在设计低噪放时，需要根据具体应用场景来确定带宽的大小。
四、稳定性稳定性是低噪放的另一个重要性能指标，它表示了放大器在不同工作条件下的输出稳定性。
在实际应用中，放大器的稳定性越好，说明其输出信号的稳定性越高，对于信号的放大效果越好。
因此，在设计低噪放时，需要考虑其稳定性，以确保其在不同工作条件下都能够保持良好的性能。
综上所述，低噪放的主要技术指标包括增益、噪声系数、带宽和稳定性等方面。
在实际应用中，需要根据具体应用场景来确定这些指标的大小，以确保低噪放能够在不同的工作条件下都能够保持良好的性能。
电子电路中的噪声抑制和信号增强方法
电子电路中的噪声抑制和信号增强方法电子电路中的噪声抑制和信号增强是提高电路性能的重要方面。
本文将详细介绍噪声抑制和信号增强的方法，并提供相关步骤和技巧。
一、噪声抑制方法：1. 降低噪声源功率- 采用低噪声元件或器件，如低噪声放大器等；- 优化电源设计，使其输出更稳定，减少噪声；- 减小噪声源与电路之间的耦合。
2. 使用滤波器- 选择合适的滤波器类型，如低通滤波器、带通滤波器等；- 设置滤波器的截止频率，使其能够滤除噪声信号；- 注意滤波器的设计参数，选择合适的阻抗匹配。
3. 加强屏蔽措施- 使用屏蔽层或屏蔽罩，减少外界干扰；- 优化布线，减小信号线与干扰源的距离；- 使用屏蔽材料或屏蔽方法，避免噪声传播。
4. 优化地线设计- 使用低阻抗连接地线；- 避免地线回路产生环路，造成环路干扰；- 分离模拟地线和数字地线，减少互相干扰。
二、信号增强方法：1. 选择高增益放大器- 根据信号强度和频率要求，选择合适的放大器；- 采用低噪声放大器，提高信号质量；- 注意放大器的线性范围，避免失真。
2. 增加前置放大器- 在信号源与主放大器之间加入前置放大器，增加信号强度；- 控制前置放大器的增益，避免过度放大。
3. 优化滤波器设计- 设置合适的截止频率和通带范围，滤除无关频率的干扰信号；- 选择合适的滤波器类型和参数，保证信号增强的效果。
4. 提高输入灵敏度- 采用高灵敏度传感器或探头，增强信号的捕获能力；- 优化信号采集电路设计，提高输入信号的灵敏度。
三、实施步骤和技巧：1. 分析电路噪声源和信号源的特性，确定噪声抑制和信号增强的重点；2. 根据电路设计要求，选择合适的方法和器件进行实施；3. 注意电路布局和连接，避免噪声传播和信号损失；4. 严格控制电路的环境温度和湿度，防止温度和湿度对电路性能的影响；5. 进行严格的测试和调试，验证噪声抑制和信号增强的效果；6. 定期进行维护和检修，保持电路的稳定性和性能。
运算放大器的稳定性(六)：电容性负载稳定性——RISO、高增益及CF、噪声增益
运算放大器稳定性第 6 部分（共 15 部分）电容性负载稳定性：R ISO 、高增益及 CF 、噪声增益作者：Tim Green ，德州仪器本系列的第六部分是新《电气工程》杂志 (Electrical Engineering ) 中“保持容性负载稳定的六种方法”栏目的开篇。
这六种方法是 R ISO 、高增益及 CF 、噪声增益、噪声增益及 CF 、输出引脚补偿 (Output Pin Compensation )，以及具有双通道反馈的 R ISO 。
本部分将侧重于讨论保持运算放大器输出端容性负载稳定性的前三种方法。
第 7 和第 8 部分将详细探讨其余三种方法。
我们将采用稳定性分析工具套件中大家都非常熟悉的工具来分析每种方法，并使用一阶分析法来进行描述。
该描述方法是：通过 Tina SPICE 环路稳定仿真进行相关确认；通过 Tina SPICE 中的 V OUT ／V IN AC 传递函数分析来进行检验；最后采用 Tina SPICE 进行全面的实际瞬态稳定性测试 (Transient Real World Stability Test)。
在过去长达 23 年中，我们在真实环境以及实际电路情况下进行了大量测算，充分验证了这些方法的有效性。
然而，由于资源的限制，本文所述电路并未进行实际制作，在此仅供读者练习或在自己的特定应用（如分析、合成、仿真、制作以及测试等）中使用。
运算放大器示例与 R O 计算在本部分中，用于稳定性示例的器件将是一种高达 +/40V 的高电压运算放大器 OPA452。
这种“功能强大的运算放大器”通常用于驱动压电致动器 (piezo actuator)，正如您可能已经猜到的那样，该致动器大多为纯容性的。
该放大器的主要参数如图 6.1 所示。
图中未包含小信号 AC 开环输出阻抗 R O 这一关键参数，在驱动容性负载时，该参数对于简化稳定性分析极其重要。
由于参数表中不含该参数，因而我们需要通过测量得出 R O 。
光纤通信传输中的噪声抑制与增益优化
光纤通信传输中的噪声抑制与增益优化光纤通信是一种高速、高带宽的通信技术，它通过光信号的传输实现信息的传送。
然而，在光纤通信中，噪声是一个常见的问题，它会降低信号的质量，导致传输性能的下降。
为了提高信号的质量和传输性能，噪声抑制和增益优化是必不可少的。
1. 光纤通信中的噪声来源与特点光纤通信中的噪声主要来自以下几个方面：1.1 热噪声：热噪声是由于光子随机撞击光纤的分子引起的，与光强和工作温度相关。
它的特点是频谱密度随频率线性增加。
1.2 插入损耗：插入损耗是指光纤中的信号在传输过程中因为衰减、散射等原因而损失的光功率。
插入损耗会影响信号的传输距离和质量。
1.3 散射噪声：散射噪声是由于光纤中的杂质导致的光信号的散射现象。
散射噪声使得光信号发生扩散，降低了信号的质量和传输效率。
2. 噪声抑制的方法与技术为了提高光纤通信的传输质量，噪声抑制是非常重要的。
以下是几种常用的噪声抑制方法与技术：2.1 硬件抑制：硬件抑制是指通过优化光纤通信系统的组件和结构来减少噪声的方法。
例如，使用低噪声放大器来提高信号的强度，使用光纤衰减器来控制信号的衰减等。
2.2 软件补偿：软件补偿是指通过算法和信号处理技术来抑制噪声。
例如，使用等化器来补偿光信号在传输中的失真，使用前向误差纠正（FFE）技术来补偿信号的插入损耗等。
2.3 光纤参数优化：光纤的参数对信号的传输性能有重要影响。
通过优化光纤的参数，如长度、折射率和散射损耗等，可以有效地抑制噪声。
同时，使用高纯度的光纤材料也能减少噪声的产生。
3. 增益优化的方法与技术为了提高光纤通信的传输性能和信号质量，在信号传输过程中需要对信号进行增益优化。
以下是几种常见的增益优化方法与技术：3.1 光纤放大器：光纤放大器是一种能够将光信号进行放大的器件。
通过使用光纤放大器，可以补偿光信号在传输过程中的衰减，提高信号的强度和质量。
3.2 光纤耦合器：光纤耦合器是一种能够将多个光纤的光信号耦合在一起、传输到目标位置的器件。
信道增益和信噪比信道增益是什么
信道增益和信噪比信道增益是什么当网友讨论信道增益和信噪比，我们应该都了解，有朋友想问信道增益是什么？，还有部分朋友想了解无线信道增益，这究竟是咋回事？客观上信道编码增益呢，今天给网友们说说信道增益和信噪比，让朋友们一起来了解吧。
在认知无线电中，信道增益与信噪比之间的关系？10分在认知无线电中，信道增益与信噪比之间的关系是：1、信道带宽与信道容量之间的关系为： C=Wlog阀(1+S/N) bps 式中C为信道容量，W为信道宽度，N为噪声功率，S为信号功率，S/N表示信噪比；2、信道增益状态信息。
在无线通信领域，所谓的CSI，就是通信链路的信道属性。
它描述了信号在每条传输路径上的衰弱因子，即信道增益矩阵H中每个元素的值，如信号散射（Scattering），环境衰弱（fading，multipath fading or shadowing fading），距离衰减（power decay of distance）等信息。
CSI可以使通信系统适应当前的信道条件，在多天线系统中为高可靠性高速率的通信提供了保障；3、信噪比的计量单位是dB，其计算方法是10lg(PS/PN)，其中Ps和Pn分别代表信号和噪声的有效功率，也可以换算成电压幅值的比率关系：20Lg(VS/VN)，Vs和Vn分别代表信号和噪声电压的“有效值”。
在音频放大器中，我们希望的是该放大器除了放大信号外，不应该添加任何其它额外的东西。
因此，信噪比应该越高越好。
什么是信道增益10分信道增益是指信道系数h，描述的是信道本身的衰减及衰落特性不是一回事服从瑞利分布的信道增益编程时如何取值？瑞利衰落信道（Rayleigh fading channel）是一种无线电信号传播环境的统计模型。
这种模型假设信号通过无线信道之后，其信号幅度是随机的，即“衰落”，并且其包络服从瑞利分布。
这一信道模型能够描述由电离层和对流层反射的短波信道，以及建筑物密集的城市环境。
增益和噪声
增益和噪声,什么是增益和噪声放大器的增益指放大器输出功率和输入功率的比值，单位常用“dB”（分贝）来表示。
功率放大器的输出增益随输入信号频率的变化而提升或衰减。
这项指标是考核功率放大器品质优劣的最为重要的一项依据。
该分贝值越小，说明功率放大器的频率响应曲线越平坦，失真越小，信号的还原度和再现能力越强。
天线增益是指：在输入功率相等的条件下，实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的信号的功率密度之比。
它定量地描述一个天线把输入功率集中辐射的程度。
增益显然与天线方向图有密切的关系，方向图主瓣越窄，副瓣越小，增益越高。
可以这样来理解增益的物理含义------为在一定的距离上的某点处产生一定大小的信号.对于电子线路中所标称的噪声，可以概括地认为，它是对目的信号以外的所有信号的一个总称。
最初人们把造成收音机这类音响设备所发出噪声的那些电子信号，称为噪声。
但是，一些非目的的电子信号对电子线路造成的后果并非都和声音有关，因而，后来人们逐步扩大了噪声概念。
例如，把造成视屏幕有白班呀条纹的那些电子信号也称为噪声。
可能以说，电路中除目的的信号以外的一切信号，不管它对电路是否造成影响，都可称为噪声。
例如，电源电压中的纹波或自激振荡，可对电路造成不良影响，使音响装置发出交流声或导致电路误动作，但有时也许并不导致上述后果。
对于这种纹波或振荡，都应称为电路的一种噪声。
又有某一频率的无线电波信号，对需要接收这种信号的接收机来讲，它是正常的目的信号，而对另一接收机它就是一种非目的信号，即是噪声。
在电子学中常使用干扰这个术语，有时会与噪声的概念相混淆，其实，是有区别的。
噪声是一种电子信号，而干扰是指的某种效应，是由于噪声原因对电路造成的一种不良反应。
而电路中存在着噪声，却不一定就有干扰。
在数字电路中。
往往可以用示波器观察到在正常的脉冲信号上混有一些小的尖峰脉冲是所不期望的，而是一种噪声。
但由于电路特性关系，这些小尖峰脉冲还不致于使数字电路的逻辑受到影响而发生混乱，所以可以认为是没有干扰。
2010 EDFA增益谱与噪声系数
OTDR原理与测试 原理与测试
光放大器概述 掺铒光纤放大器结构及其增益
放大器噪声
实验测试
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School of Optoelectronic Sci. & Eng.
HRJ
EDFA的增益谱测试 的增益谱测试
a) 按照上图所示建立好电路配置 b) 测试范围：1520～1580，2nm测一个数据（30组数据）。 OPM读数选择dBm单位 c) 先将波长调整到1530（增益峰值），调节ATT使OPM有读数， 再开始测量 d) 由于ATT产生衰减，只需将EDFA撤去，读出OPM的读数，再 将步骤2中记录的30个数据分别与其相减即为各波长下的增益 值。 e) 将上述增益值在坐标纸上绘制出来，即为EDFA的增益谱。
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ASE噪声 噪声
信号光和ASE噪声一同输入到光检测器中进行检测，各种频率 分量相互拍频：
2 iPD = ℜPopt ∝ (Es + En ) = Es2 + En + 2 Es En 2
增益降低 吸收区
0
L
同向泵浦
在一定的长度之后，由于泵浦没有 足够能量在放大器的后部产生足够 的粒子数反转，增益开始下降。在 非泵浦区，吸收大于增益。
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OTDR原理与测试 原理与测试
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增益和噪声,什么是增益和噪声
放大器的增益指放大器输出功率和输入功率的比值，单位常用“dB”（分贝）来表示。
功率放大器的输出增益随输入信号频率的变化而提升或衰减。
这项指标是考核功率放大器品质优劣的最为重要的一项依据。
该分贝值越小，说明功率放大器的频率响应曲线越平坦，失真越小，信号的还原度和再现能力越强。
天线增益是指：在输入功率相等的条件下，实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的信号的功率密度之比。
它定量地描述一个天线把输入功率集中辐射的程度。
增益显然与天线方向图有密切的关系，方向图主瓣越窄，副瓣越小，增益越高。
可以这样来理解增益的物理含义------为在一定的距离上的某点处
产生一定大小的信号.
对于电子线路中所标称的噪声，可以概括地认为，它是对目的信号以外的所有信号的一个总称。
最初人们把造成收音机这类音响设备所发出噪声的那些电子信号，称为噪声。
但是，一些非目的的电子信号对电子线路造成的后果并非都和声音有关，因而，后来人们逐步扩大了噪声概念。
例如，把造成视屏幕有白班呀条纹的那些电子信号也称为噪声。
可能以说，电路中除目的的信号以外的一切信号，不管它对电路是否造成影响，都可称为噪声。
例如，电源电压中的纹波或自激振荡，可对电路造成不良影响，使音响装置发出交流声或导致电路误动作，但有时也许并不导致上述后果。
对于这种纹波或振荡，都应称为电路的一种噪声。
又有某一频率的无线电波信号，对需要接收这种信号的接收机来讲，它是正常的目的信号，而对另一接收机它就是一种非目的信号，即是噪声。
在电子学中常使用干扰这个术语，有时会与噪声的概念相混淆，其实，是有区别的。
噪声是一种电子信号，而干扰是指的某种效应，是由于噪声原因对电路造成的一种不良反应。
而电路中存在着噪声，却不一定就有干扰。
在数字电路中。
往往可以用示波器观察到在正常的脉冲信号上混有一些小的尖峰脉冲是所不期望的，而是一种噪声。
但由于电路特性关系，这些小尖峰脉冲还不致于使数字电路的逻辑受到影响而发生混乱，所以可以认为是没有干扰。
当一个噪声电压大到足以使电路受到干扰时，该噪声电压就称为干扰电压。
而一个电路或一个器件，当它还能保持正常工作时所加的最大噪声电压，称为该电路或器件的抗干扰容限或抗扰度。
一般说来，噪声很难消除，但可以设法降低噪声的强度或提高电路的抗扰度，以使噪声不致于形成干扰。
下面重点讲一下放大电路内部噪声的来源和特点
放大电路的内部噪声主要来源于包括输入变换在内的电阻热噪声和放大器件的噪声。
（一）电阻的热噪声
一个电阻在没有外加电压时，电阻材料的自由电子要作无规动，他的一次运动过程，会在电阻两端产生很小的电压，就一段时间来看，出现正负电压的概率相同，因而两端的平均电压为零。
但就一瞬时来看，电阻两端电压的大小和方向是随机变化的。
这种因热而产生的起伏电压称为电阻的热噪声。
噪声电压是随机变化的，无法确切地写出它的数学表达式。
而大量的实践和理论分析已经找出它们的规律性，可以用概率特性和功率谱密度来描述。
例如，电阻热噪声电压un(t)具有很宽的频谱，它从零开始连续不断，而且各个
频率分量是相等的如下图所示：
因此,电阻热噪声可以用功率谱的形式来表征。
即热噪声的频谱在极宽的频带内具有均匀的功率谱密度。
根据热运动理论和实践证明,电阻热噪声功率谱密度为S(f)=4kTR 式中,k为波尔兹曼常数。
k=1.38×10 -23
J/K;T为电阻的绝对温度值(K)。
电阻的热噪声可以用一个噪声电压源和一个无噪声的串联电阻R等效,也可以用一个噪声电流源和一个元噪声的电导g并联等效。
因功率与电压或电流的方均值成正比,电阻热噪声也可以看成是噪声功率源。
(二)晶体三极管的噪声
晶体三极管的噪声主要有四个来源。
1.热噪声
2.散粒噪声
由于少数载流子由发射极通过PN结注入基区时,在单位时间内注人的载流子数不同,是随机起伏的。
这种起伏会影响到集电极电流的起伏,由此引起的噪声叫散粒噪声。
3.分配噪声
晶体管发射区注入到基区的少数载流子中,一部分经过基极区到达集电极形成集电极电流,一部分在基极区复合。
载流子复合时,其数量是随机起伏的。
分配噪声就是集电极电流随基区载流子复合数量的变化而变化
所引起的噪声。
4.闪烁噪声
闪烁噪声又称为1/f噪声。
它主要在低频(几千赫以下)范围起主要作用。
这种噪声产生的原因与半导体材料制作时表面清洁处理和外加电压有关,在高频工作时通常不考虑它的影响。
(三)场效应管的噪声
在场效应管中,因为其工作原理不是少数载流子的运动,所以散粒噪声的影响很小,主要是沟道电阻产生的热噪声。
沟道热噪声通过沟道和栅极间电容的稿合作用在栅极上感应的噪声,还存在闪烁噪声。
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