第11章光电信号处理方法共24页
《光电信号处理》PPT课件
同步累积器的原理框图
同步累积器的原理框图如图所示:
V1(t) 同步开关
输出 累积器
V2(t) 触发信号
其中V1（t）为输入信号，V2（t）为与V1（t）周期相同的参 考信号，同步开关受V2（t）产生的控制信号控制，能保证V1 （t）在累积器中同相地累积起来。
26
注意: 在实际应用同步累积法的时候，必须注意满足三个条件： （1） 信号应重复 （2） 有适当的累积器 （3） 能做到同相累积 要保证做到同相累积则要根据不同的被检测信号波形， 确定不同的参考信号。
9
4.4.2最大信噪比原理
为获得最大的输出信噪比，考虑系统频率函数与输入信号之 间的关系。
Si(jω) Si(t) Wi(ω)=N0,Pni(t)
信号处理系统 So(jω) So(t) Hi(jω) Hi(t) Pno(t),Wo(ω)
td时刻系统输出的功率信噪比
S N
P.O
| SO (td ) |2 PN
V1 (t) Vs1 (t) Vs1 sin(1t 1 )
参考为：V2 (t) V2 sin(2t 且2 ) 1 2
则
V1 (t) V2 (t) Vs1V2 sin(t 1 ) sin( t 2 )
Vs1V2 2
[cos(1
2 )
cos(2
t
1
2 )]
29
两信号相乘后，通过积分器进行积分。
32
4.4.7 相关检测法
1 引言 为了将被噪声所淹没的信号检测出来，人们研究各种信 号及噪声的规律，发现信号与信号的延时相乘后累加的 结果可以区别于信号与噪声的延时相乘后累加的的结果， 从而提出了“相关”的概念。 由于相关的概念涉及信号的能量及功率，因此先给出功 率信号和能量信号的定义。
光电信号处理方法
光电信号的增强
光电信号的增强主要通过光电倍增管、 雪崩二极管等器件实现，这些器件可 以在放大信号的同时，进一步提高信 号的信噪比。
增强后的光电信号可以更好地满足后 续处理的需求，提高整个光电系统的 性能和可靠性。
03 光电信号的数字化处理
数字信号处理的基本概念
数字信号
将连续时间信号转换为离散时间信号的过程。
小波变换
将信号分解成不同频率的子信号，可以对信号进行多尺度分析。
04 光电信号的调制与解调
调制与解调的基本概念
调制
将低频信号转换为高频信号的过程， 以便传输或处理。
解调
将调制后的高频信号还原为低频信号 的过程。
模拟调制技术
AM（调幅）
通过改变载波的振幅传递信息。
FM（调频）
通过改变载波的频率传递信息。
微型化
利用人工智能和机器学习等技术，实现光 电信号处理的智能化和自主化。
随着微纳技术的发展，光电信号处理将朝 着微型化的方向发展，实现更小体积、更 低功耗的系统。
02 光电信号的采集与预处理
光电信号的采集
1
光电信号的采集是光电信号处理的第一步，其目 的是将光信号转换为电信号，以便后续处理。
2
常用的光电信号采集器件包括光电二极管、光电 晶体管、光电池等，它们能够将光信号转换为电 流或电压信号。
光电信号处理
利用电子学和信息处理技术对光电信号进行采集、传 输、转换、增强、分析和理解的过程。
光电信号处理的应用领域
光学通信
利用光电信号处理技术实现高速、大容量的信息 传输。
环境监测
利用光电信号处理技术实现对大气、水质等环境 参数的实时监测。
ABCD
生物医学成像
光电探测与信号处理PPT文档共27页
光电检测技术的特点：
1. 高精度 2. 高速度 3. 远距离，大量程 4. 非接触测量 ① 接触测量力易引起误差的场合适用 ②无法用接触的方法测量（远程、高温、危险） 5. 空间分辨率高 6. 实时测量 7. 信息处理和运算能力强
光电检测的基本方法
1. 直接作用法：直接获得被测物理量
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
No. 8，72~73
当充填高度h 偏差太大时，光电接头没有电信号，即由执行机 构将包装物品推出进行处理。
若包装物品规定底色为白色， 在产品包装前先由光电检测色质， 物品泛黄时就有比较电压差输出，接通电磁阀，由压缩空气将 泛黄物品吹出。
利用反射式光电传感器可以检测布料的有无和宽度。利用遮挡 式光电传感器检测布料的下垂度,其结果可用于调整布料在传送 中的张力。
0
t
0
t
¢
U
¢1< ¢2 ¢1 ¢2 ¢1 ¢2 ¢1 ¢2
0
t
0
t
相敏检波器：
ui
乘法器
滤波器
uO
uR
u i E i s 1 t i 1 n E i s 2 f 1 i t 1 n
u R E R s 2 t i 2 n E i s 2 f 2 i t 2 n
5. 大气光学（光谱） 气象雷达，粉尘检测，光谱分析
6. 天文观测 哈勃望远镜
光电探测系统的信号处理与分析研究
光电探测系统的信号处理与分析研究随着现代科技的发展，光电技术已经广泛应用于各个领域。
在光电探测方面，为了获取更加精确的信号，信号处理与分析的技术显得尤为重要。
光电探测系统通常由光源、物体、光电传感器以及信号处理器构成。
其中，信号处理的过程是将光信号转换为电信号，然后对电信号进行处理和分析。
因此，信号处理的质量和效率直接影响光电探测系统的性能。
信号处理的过程中，首先需要进行信号的放大，以便更好地识别出信号中的细微变化。
信号放大的方式主要有模拟放大和数字放大两种。
模拟放大是将信号直接通过放大电路进行放大，而数字放大则是先将信号转换为数字信号，然后再进行数字放大。
由于数字放大具有更高的精度和可调性，因此在现代光电探测系统中，数字放大已成为主流技术。
在信号放大之后，需要进行信号的滤波处理。
信号的滤波处理是对信号中的噪声进行过滤，使得信号更加纯净。
滤波处理的方式主要有低通滤波和高通滤波两种。
低通滤波可以过滤掉高频噪声，而高通滤波则可以过滤掉低频噪声。
在实际应用中，根据信号的特点和需求，可以选择不同的滤波方式。
随着技术的不断进步，信号处理技术也在不断发展。
目前，一些先进的信号处理技术已经被应用到光电探测系统中。
例如，小波变换、时频分析、自适应滤波等技术都可以使得信号处理更加精确和高效。
除了信号处理之外，分析也是光电探测系统中非常重要的一个环节。
信号分析可以帮助人们更好地理解信号的特征和含义，从而提高光电探测系统的性能。
常用的信号分析方法包括时域分析、频域分析、时频分析等。
时域分析是对信号在时间轴上的变化进行分析。
常用的时域分析方法有峰值检测、均值滤波、微分和积分等。
峰值检测可以用于检测信号中的极大值和极小值，均值滤波可以用于过滤掉信号中的细小波动，微分和积分则可以用于求取信号的变化率和变化量。
频域分析是对信号在频率轴上的特征进行分析。
常用的频域分析方法有傅里叶变换和功率谱分析等。
傅里叶变换可以将信号从时域转换为频域，并且可以分析信号中各个频率成分的贡献，功率谱分析则是求取信号在各个频率上的功率。
《微机原理与接口技术》课件第11章
11.2 开 关 量 接 口
11.2.1 光电子器件
光电技术应用于计算机系统是当前一种较新的趋势，在信 号传输和存储等环节中，可有效地应用光信号。例如，在电话 与计算机网络的信息传输，声像演播用的CD或VCD，计算机光 盘CD－ROM，甚至于在船舶和飞机的导航装置、交通管理设备 中均采用现代化的光电子系统。光电子系统的突出优点是，抗 干扰能力较强，传输速率极高，而且传输损耗小，工作可靠。 它的主要缺点在于，光路比较复杂，光信号的操作与调制需要 精心设计。光信号和电信号的接口需要一些特殊的光电转换器 件，下面分别予以介绍。
4) 多路转换开关 在生产过程中，要监测或控制的模拟量往往不止一个，尤 其是数据采集系统中，需要采集的模拟量一般比较多，而且不 少模拟量是缓慢变化的信号。对这类模拟信号的采集，可采用 多路模拟开关切换，使多个模拟信号共用一个A/D转换器进行 采样和转换，以降低成本。
5) 采样保持电路 在数据采样期间，保持输入信号不变的电路称为采样保持 电路。由于输入模拟信号是连续变化的，而A/D转换器完成一 次转换需要一定的时间，这段时间称为转换时间。不同的A/D 转换芯片，其转换时间不同。对于变化较快的模拟输入信号， 如果在转换期间输入信号发生变化，就可能引起转换误差。 A/D转换芯片的转换时间越长，对同样频率模拟信号的转换精 度的影响就越大。所以，在A/D转换器前面要增加一级采样保 持电路，以保证在转换过程中，输入信号的值不变。
0.4～1
1～2
2.0～2.2
2～4
5～10
2.0～2.2
1～3
3～8
2.2～2.4
0.5～3
1.5～8
发光二极管的另一种重要用途是将电信号变为光信号，通 过光缆传输，然后再用光电二极管接收，再现电信号。图11.5表 示一发光二极管发射电路通过光缆驱动一个光电二极管电路。 在发射端，一个0～5 V的脉冲信号通过300 Ω的电阻作用于发光 二极管(LED)，这个驱动电路可使LED产生一数字光信号，并作 用于光缆。由LED发出的光约有20％耦合到光缆。在接收端传 送的光中，约有80％耦合到光电二极管上，以致在接收电路的 输出端可复原为0～5 V电平的数字信号。
信号处理方法
信号处理方法信号处理是指对信号进行采集、处理、分析和解释的过程。
在现代科技发展中，信号处理方法被广泛应用于通信、图像处理、生物医学工程、雷达、声音处理等领域。
本文将介绍几种常见的信号处理方法，包括滤波、傅里叶变换、小波变换和自适应信号处理。
首先，滤波是一种常见的信号处理方法。
滤波器可以通过增强或者抑制信号的某些频率成分来改变信号的特性。
在通信系统中，滤波器可以用来去除噪声，提高信号的质量；在图像处理中，滤波器可以用来平滑图像、增强图像的边缘等。
常见的滤波器包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。
其次，傅里叶变换是一种重要的信号处理方法。
傅里叶变换可以将一个时域信号转换为频域信号，从而可以分析信号的频率成分。
傅里叶变换在音频处理、图像处理和通信系统中都有着广泛的应用。
通过傅里叶变换，我们可以得到信号的频谱信息，从而可以进行频域滤波、频域分析等操作。
另外，小波变换是一种近年来备受关注的信号处理方法。
小波变换可以将信号分解为不同尺度的小波函数，从而可以同时获得信号的时域和频域信息。
小波变换在信号压缩、信号去噪、图像处理等领域有着广泛的应用。
与传统的傅里叶变换相比，小波变换可以更好地适应非平稳信号的分析和处理。
最后，自适应信号处理是一种针对信号动态特性的处理方法。
自适应滤波器可以根据信号的实时特性自动调整滤波器的参数，从而可以更好地适应信号的变化。
自适应信号处理在通信系统、雷达系统和生物医学工程中有着重要的应用，可以有效地提高系统的性能和稳定性。
综上所述，滤波、傅里叶变换、小波变换和自适应信号处理是几种常见的信号处理方法。
它们在不同领域有着广泛的应用，可以帮助我们分析和处理各种类型的信号。
随着科技的不断发展，信号处理方法也在不断创新和完善，为我们提供了更多更强大的工具来处理信号，从而推动了科技的进步和应用的拓展。
第11章光电信号处理方法课件
3．En和In的测量Ø En－In模型应用广泛的原因是其参数En和In值容易测 量。Ø 如果Rs等于零，Et和InRs两项为零，这样得到的等效 输入噪声就是噪声电压源En ( Eni≈ En ) 。因此，在 Rs＝0的条件下测量放大器的总输出噪声，得到的就 是Au En ，总输出噪声除以增益Au就可得到En 。Ø 当Rs足够大时，Eni≈ InRs。
1. 正弦波法(1)测试原理Ø 根据等效输入噪声定义，等效输入噪声压Eni是一个与信号源串联的并等于探测器和放大器的噪声之和的噪声电压源。Ø 它把所有的放大器和输入噪声都归化到信号源处。因为信号源和噪声电压源同处一点，对于输出端，具合相同的电压传 输函数Kt。
Ø 步骤Ø ①在输出端测量总输出噪声Eno ；Ø ②测量电压传输函数Kt ， Kt＝U0／Us；
Ø 则输出信号V0为 (变频)
Ø 如果输入信号与参考信号的频率一样，即出信号是直流信号。Ø 通过调整延时电路，使 ，直流输出最大：
Ø 经过低通滤波，输出信号V0’为
§11－2 微弱光电信号处理方法Ø 在实际的光电信号探测中，常常遇到的情况是光辐射的信号非常微弱，或者背景噪声或干扰的影响很大，就使 通过光电探测器转换后得到的光电信号的信噪比(SNR) 很小，这时，仅有一个低噪声的前放是不够的，还要设 法将淹没信号的噪声尽量地减小，以便从噪声中将信号 提取出来。Ø 通常的噪声在时间和幅度变化上都是随机发生的，分布在宽的频谱范围内，与信号频谱大部分不重叠，也没有 同步关系。因此，可以采用压缩检测通道带宽的方法。 此外采用取样平均处理方法可使信号多次同步取样积累， 也可以抑制噪声。
信号处理方法
信号处理方法信号处理是一种重要的技术，它在通信、雷达、医学成像、音频处理等领域都有着广泛的应用。
在信号处理中，我们常常需要对信号进行采样、滤波、变换等操作，以提取有用信息或者改善信号质量。
本文将介绍几种常见的信号处理方法，以帮助读者更好地理解信号处理的基本原理和应用。
首先，我们来谈谈信号的采样和重构。
在数字信号处理中，我们通常需要将连续时间的模拟信号转换为离散时间的数字信号，这就需要进行采样和重构。
采样是指按照一定的时间间隔对模拟信号进行取样，而重构则是根据这些采样点重新构建出连续的数字信号。
常见的采样定理有奈奎斯特采样定理和香农采样定理，它们为信号的采样和重构提供了理论依据。
其次，滤波是信号处理中的重要环节。
滤波可以帮助我们去除信号中的噪声，平滑信号的波动，或者突出信号中的某些特征。
常见的滤波方法包括低通滤波、高通滤波、带通滤波和带阻滤波等。
这些滤波器可以通过模拟电路、数字滤波器或者软件算法来实现，具体选择哪种方法取决于应用场景和要求。
另外，变换是信号处理中的另一个重要内容。
信号的变换可以帮助我们将信号从一个域转换到另一个域，以便更好地进行分析和处理。
常见的信号变换包括傅里叶变换、小波变换、离散余弦变换等。
这些变换在频域分析、时频分析和压缩编码等方面都有着重要的应用，是信号处理中不可或缺的工具。
最后，我们还需要提及自适应信号处理方法。
自适应信号处理是指根据信号的特性和环境的变化，动态调整信号处理系统的参数以适应不同的工作条件。
自适应滤波、自适应波束成形、自适应调制等方法都属于自适应信号处理的范畴，它们在通信系统、雷达系统和医学成像等领域都有着重要的应用。
综上所述，信号处理方法涉及到信号的采样和重构、滤波、变换和自适应处理等多个方面。
不同的应用场景和要求会对信号处理方法提出不同的需求，因此我们需要根据具体情况选择合适的方法来处理信号。
希望本文介绍的内容能够帮助读者更好地理解信号处理的基本原理和方法，为实际应用提供一定的参考。
光电通信系统中的信号处理与调制研究
光电通信系统中的信号处理与调制研究在现代通信系统中，信号处理与调制是光电通信系统中至关重要的研究领域。
光电通信系统是一种通过光信号传输信息的技术，其中的信号处理与调制环节扮演着桥梁角色，将信息从电信号转换为光信号，并在接收端将光信号转换为电信号。
本文将深入探讨光电通信系统中的信号处理与调制研究的重要性、原理和相关技术。
首先，了解信号的处理与调制在光电通信系统中的重要性是必要的。
光电通信系统是一种高速、高带宽的通信方式，能够实现高速数据传输，广泛应用于光纤通信、无线通信和卫星通信等领域。
信号处理与调制是实现光电信号的传输和接收的关键环节，它能够提高通信系统的性能和可靠性。
其次，理解信号处理与调制的原理是必不可少的。
在光电通信系统中，信号处理主要包括调制和解调两个过程。
调制是将信息从电信号转换为光信号的过程，而解调则是将光信号转换为电信号的过程。
在调制过程中，信息信号通过调制技术被转换为高频、窄带的光信号，以便在光纤中传输。
解调过程则是将接收到的光信号转换为原始信息信号，并进行解码以得到原始数据。
另外，介绍一些常见的信号处理与调制技术也是需要的。
光电通信系统中常用的调制技术有幅度调制(AM)、频率调制(FM)和相位调制(PM)等。
幅度调制是通过改变光信号的强度来传输信息，频率调制是通过改变光信号的频率来传输信息，相位调制则是通过改变光信号的相位来传输信息。
在解调过程中，常用的技术包括相干解调和非相干解调等。
相干解调是利用幅度、频率或相位信息解调光信号，而非相干解调则是通过将光信号与参考光进行光电混频来解调信号。
此外，讲述光电通信系统中的信号处理与调制研究的应用领域也是重要的。
光电通信系统广泛应用于无线通信、卫星通信、光纤通信和移动通信等各个领域。
信号处理与调制的研究对于提高系统性能、提高传输速率、降低误码率等方面都起到了重要作用。
光电通信系统的进一步发展离不开信号处理与调制技术的不断创新和完善。
最后，总结信号处理与调制研究在光电通信系统中的重要性和必要性。
光电信息处理中的信号恢复技术研究与应用
光电信息处理中的信号恢复技术研究与应用光电信息处理这玩意儿，听起来是不是特别高大上？其实啊，它就在咱们身边，而且和咱们的生活息息相关。
先给您讲讲啥是光电信息处理。
您就想象一下，有一束光，它带着各种信息，比如说颜色、亮度、方向等等。
咱们得想办法把这些信息弄清楚、整理好，这就是光电信息处理。
而信号恢复技术呢，就是在这个处理过程中，当信号变得不太清楚、不太完整的时候，咱们把它给找回来、修复好，让它重新变得有用。
我给您说个事儿，前段时间我去参加了一个科技展览。
在那里，我看到了一个特别神奇的展示。
有一家公司展示了他们新研发的高清摄像头，这摄像头可不一般，就算在光线特别暗的环境下，拍出来的画面还是特别清晰。
我就好奇啊，跟工作人员打听，原来这里面就用到了光电信息处理中的信号恢复技术。
您想啊，在那种光线不好的情况下，摄像头接收到的光信号肯定是不完整的，有很多缺失和干扰。
但是通过这个神奇的技术，那些不清晰的、模糊的图像信息就被一点点地找回来，重新组合成清晰的画面。
就好像一个拼图游戏，本来缺了好多块，结果硬是被技术给补齐了，变得完美无缺。
那这技术都用在哪儿呢？比如说医疗领域。
医生在给病人做检查的时候，像什么 X 光、CT 扫描，得到的图像有时候会不太清楚。
这时候信号恢复技术就派上用场了，能让医生更准确地看到病人体内的情况，做出更准确的诊断。
还有天文观测。
咱们看星星看月亮，那些遥远天体发出来的光经过漫长的路程，到达地球的时候已经很微弱很模糊了。
但有了信号恢复技术，天文学家就能从这些模糊的信号里挖掘出更多的信息，了解宇宙的奥秘。
在通信领域也少不了它。
咱们打电话、上网，信号在传输过程中可能会受到干扰或者衰减。
这时候就得靠信号恢复技术来保证咱们的通话清晰、网络流畅。
再说说交通方面，现在到处都是摄像头监控路况。
要是碰上大雾天或者晚上，图像不清楚可就麻烦了。
信号恢复技术就能让监控画面保持清晰，帮助交警更好地管理交通。
不过，这技术也不是完美无缺的。
光电信号处理
如图有限正弦信号及白噪声的功率
谱密度曲线
S(f)
使用了窄带通滤波器后
输出信噪比划 信＝斜 号线 主的 峰矩 下形 的面 面 ＞1积 积
窄带通滤波器在上述（白噪声）条 Kv(f) 件下的信噪比改善为
SNIR Ps0 / Pn0 Psi / Pni
有限正弦信号 白噪声
f
Bf
f
Hale Waihona Puke 输出端信号功率Ps0：
Ps0
我们用时间函数f（t）表示信号，在一定的时间间隔里，
如 [-T/2，T/2]；把信号f（t）作用于1Ω的电阻上，电阻
所消耗的能量为：
T
E 2
0
T
f (t)2dt
2
如果
T
E
lim T
2 T
f (t) 2 dt
2
为有限值，就称信号f（t）为能量信号，E 就是f（t）所 具有的能量。
如果
T
ETl im
+
比 较 器
计 数
- 积分器
噪声
这个方法能够检测输入信噪比小于1/10的正弦波信号 的存在 。
4.4.5 同步累积法
基本原理：利用信号的重复性和噪声的随机性，对信 号重复测量多次，使信号同相地累积起来，而噪声则无 法同相累积，使信噪比得到改善。 显然，测量次数越多，则信噪比的改善越明显。
若测量次数为n，则累积的信号等于：
4.4.6 锁定接收法
锁定接收法的原理框图如下图所示:
V1(t) 窄带放大
×
∫
Vo(t)
V2(t)
图中，V1(t)为输入信号，V2(t)为参考信号。 这两个信号同时输入乘法器进行乘法运算，然后再经过积
光电信号处理共51页
由此可见，输出端信噪比得到改善，信号远大于噪声，信号 被检测出来 。
4.4.2最大信噪比原理
为获得最大的输出信噪比，考虑系统频率函数与输入信号之 间的关系。
Si(jω) Si(t) Wi(ω)=N0,Pni(t)
信号处理系统 So(jω) So(t) Hi(jω) Hi(t) Pno(t),Wo(ω)
在介绍微弱信号检测的一般方法之前，先介绍信噪比改善 （SNIR）的定义： ●信噪比改善（SNIR）是衡量弱检仪器的一项重要性能指 标。 ●信噪比改善的定义为
SNIR输 输入 出信 信＝ 噪 噪 SS0i //比 比 N Ni0
●从数学表达式看，SNIR似乎是噪声系数NF的倒数，但 实质上两者是有差别的。 ●噪声系数是对窄带噪声而言的，并且得到结论NF≥1。 这个结论的产生是由于假设了输入噪声的带宽小于或等 于放大系统的带宽； ●实际上输入噪声的带宽要大于放大系统的带宽，因而噪 声系数NF便有可能要小于1，同时又考虑到实际的情况， 因此而给出信噪比改善的概念。
2.微弱信号检测的途径
根据噪声的特性和不同信号的特点，微弱信号检测的途径一 般有三条： ●一是降低传感器与放大器的固有噪声，尽量提高其信噪比； ●二是研制适合弱检原理并能满足特殊需要的器件； ●三是研究并采用各种弱信号检测技术，通过各种手段提取 信号。 这三者缺一不可。
4.4.1信噪比改善（SNIR）
E 2
f2
n0 f`1
K v 2E B n 2 iidf
(K v 2 为 常 数 )
Kv2EBn2ii
(f2 f1)
K
2 v
E
2 ni
Bi
B
由上式可以看出：
●噪声输出总功率与系统的带宽成正比。
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二、噪声的测量
➢ 为了确定放大器的噪声性能，了解电路是否达到 预期的性能要求，就要实际测量放大器输出的噪 声；要确定放大器的En－In模型参量，也要实际 测量噪声的大小。
➢ 实际上，噪声分布在整个系统上，但总的噪声效 果会反映到输出端。因为信号处于放大器的输入 端，所以把放大器和输入网络的所有噪声都包括 到等效输入噪声参数中是符合逻辑的。
第十一章 光电信号处理方法
➢ 光电信号作为信息的一种载体，具有信息容量大、易于控制、 便于远距离传送、可高速处理等特点。在科学研究、人类生活、 生产的各个领域都得到了广泛的应用。
➢ 在光电探测系统中，探测器输出的电信号通常很微弱，一般仅 为微伏数量级，只有被充分放大和各种处理后才能记录下来， 因此，信号放大与处理电路是光电探测系统中的重要组成部分。
➢ 步骤
➢ ①在输出端测量总输出噪声Eno ； ➢ ②测量电压传输函数Kt， Kt＝U0／Us； ➢ ③求出等效输入噪声Ein。
(2)正弦波法噪声测试系统的组成
➢பைடு நூலகம்用正弦波法需要测量总输出噪声和电压传输增益，需要的仪 器设备有：正弦波信号发生器、衰减器、低噪声放大器、滤 波器和均方根电压表等。
➢ ①正弦波信号发生器 为了使测量精确，要求发生器输出的 信号微弱，因此宜选用输出功率小的信号发生器，以免发生 器的辐射信号过强而影响测量。
➢ ④模拟源电阻Rs 其大小等于被测电路在实际过程中所接的 信号源的源电阻。
➢ ⑤被测器件或被测电路 适用于测量单个晶体管、集成电路 或一个完整的放大器的噪声。
➢ ⑥低噪声前置放大器 因为被测器件或放大器的输出噪声往往 很弱，大约是微伏数量级或者更低。因此，用普通仪表测量是 有困难的，必须后接低噪声放大器，要求其噪声愈低愈好。
➢ 等效输入噪声Eni的测量基本方法有两种：正弦波 法和噪声发生器法。
1. 正弦波法
(1)测试原理 ➢ 根据等效输入噪声定义，等效输入噪声压Eni是一个与信号源
串联的并等于探测器和放大器的噪声之和的噪声电压源。 ➢ 它把所有的放大器和输入噪声都归化到信号源处。因为信号
源和噪声电压源同处一点，对于输出端，具合相同的电压传 输函数Kt。
➢ ②交流电压表 用于测量信号发生器输出电压的大小，应当 用宽频带的电压表。
➢ ③低阻抗衰减器 用于衰减信号发生器传输过来的信号，因 为被测量的低噪声放大器增益往往很高，必须把振荡器的信 号降到最小，以便避免放大器过载。并且可提供一个低的输 出阻抗，相当于一个低阻抗的电压源。衰减器安装在屏蔽盒 内。
➢ 前置放大器的研究十分成熟，尤其对其噪声的分析比较 详尽。
➢ 由于低噪声放大器性能不断提高，可供选用的种类也越 来越多，例如OP－24／27／34／37／227系列和AD797等。 因此，在低噪声前置放大器设计中，现在更多的是直接 选用性能优良的低噪声运算放大器，而一般不再单独地 进行设计。如何正确地选用适合自己目的的低噪声运算 放大器，是需要认真考虑的。
➢ ⑨均方根电压表 测量输出噪声。
2．噪声发生器法
➢ 放大器的噪声可以用比较法测量。把放大器的未知噪声电 平同噪声发生器的已知噪声电平进行比较。比较的基准是 噪声发生器，因此测量的准确度主要决定于噪声发生器的 校准。
➢ 具体测量步骤如下： ➢ (1)输入端不接噪声电压发生器，测量输出端总噪声。 ➢ (2)输入端接入一个经校正的噪声电压发生器，使输出噪声
一、放大器噪声的评价方法
1. 放大器的噪声模型
➢ 放大器内的所有噪声源都折算到输入端，这就是阻抗为零
的源噪In与声输电入压端源并En联串。联在输入端和阻抗为无限大的噪声电流
➢
放大器内部成为一个无噪声的放大器，噪声电压且En和噪 声电流In可以通过测量得到。
➢ 这样等效之后，对放大器内部噪声过程的研究可以简化为
➢ 光电信号处理的主要目的是最大限度地抑制噪声，提取信号携 带的有用信息。
➢ 步骤：信号处理电路从探测器接收到低电平信号，通过放大、 限制带宽、分离信息，再送到终端的控制装置或显示器。
§11－1 前置放大器
➢ 由于光电探测器通常所处空间有限，并且还可能处于运 动的机构上，所以在探测器上进行信号处理十分困难。
➢ ⑦模拟输出电阻R0 其大小应等于被测电路的输出电阻，用途 是当低噪声放大器及滤波电路的噪声不可忽略时，将模拟输出 电阻代替电路输出电阻，测量出低噪声放大器和滤波器以及滤 波电路的噪声，然后将测出的总输出噪声除去这两部分噪声就 得到被测电路和源电阻形成的输出躁声。
➢ ⑧滤波器 用来得到所需的噪声带宽。
➢ 进一步考虑这三个噪声源共同作用的效果，可以将它们等 效为信号源，用“等效输入噪声Eni”表示。
En 2iEt2En 2In 2Rs2
源电阻的热噪声
放大器的噪声电压源和 噪声电流源，是选择前 置放大器的依据。
3．En和In的测量
➢ En－In模型应用广泛的原因是其参数En和In值容易 测量。
➢ 如果Rs等于零，Et和InRs两项为零，这样得到的等效 输入噪声就是噪声电压源En（ Eni≈ En ）。因此， 在Rs＝0的条件下测量放大器的总输出噪声，得到的 就是Au En，总输出噪声除以增益Au就可得到En 。
➢ 解决办法：在靠近探测器的位置上放置小型前置放大器， 来放大探测器的输出信号，变换它的输出阻抗，改善分 路电容效应以展宽探测器的频带，使电信号经这些处理 后能通过低阻抗屏蔽式电缆，成功地传输到信号处理系 统的有关电路部分。
➢ 因此，前置放大器的设计要求是低噪声、高增益、低输 出阻抗、大的动态范围、良好的线性特征和较好的抗噪 声能力。此外，还要仔细地屏蔽，以消除不希望有的杂 散场信号。因此，前置放大器品质的优劣是整个信号处 理系统中最关键的部分。
分器及析的集E压成nE电－n路和In噪。In在声模电型路，中该的模作型用也，适这用种于等晶效体的管模、型电称子为管放以大
*En Ei
Et：信号源电阻
Rs
的热噪声电压
* Et
Rs：信号源电阻
~ Us
无噪声
In
Zi 放大器
*
Uno Eno
2．等效输入噪声
➢ 采用En－In模型后，一个信号源与放大器组成的系统的噪 声源可归结为三个，即En 、 In和Et。