光接收机灵敏度共48页文档
光接收机特性指标——灵敏度PPT资料优秀版
✈海底通信系统：尽可能减少中继站数目以提高可靠性并容易维护。 ✈海底通信系统：尽可能减少中继站数目以提高可靠性并容易维护。
灵敏度，dBm
——灵敏度
理想光接收机灵敏度
灵敏度是衡量光接收机性能的综合指标。
02.理想光接收机灵敏度
理想光接收机：假设光检测器的暗电流为零，放大器完全没有噪声，系
统可以检测出单个光子形成的电子—空穴对所产生的光电流。灵敏度只
理想光接收机：假设光检测器的暗电流为零，放大器完全没有噪声，系统可以检测出单个光子形成的电子—空穴对所产生的光电流。
在限定误码率的条件下，决定灵敏度的主要因素有传输速率、光检测器、前置放大器的特性，特别是噪声特性。
✈海底通信系统：尽可能减少中继站数目以提高可靠性并容易维护。
✈海底通信系统：尽可能减少中继站数目以提高可靠性并容易维护。
受光检测器的量子噪声限制。
理想光接收机的灵敏度
波长μm
ห้องสมุดไป่ตู้
1.31
1.55
速率Mb/s
34
140
140
622
灵敏度dBm
-71.1
-63.8
-65.7
-59.2
03.灵敏度影响因素
在限定误码率的条件下，决定灵敏度的主要因素有传输速率、光检测器、 前置放大器的特性，特别是噪声特性。 光接收机的噪声：
✈光电检测器噪声 ✈电子放大器噪声 ✈光源谱线的随机性与单模光纤色散相互作用形成的模分配噪声。
通信技术专业教学资源库 深圳职业技术学院
《光纤通信技术》课程
光接收机特性指标 ——灵敏度
主讲：赵晓吉
课程团队：马晓明 赵晓吉 吴粤湘 林琪
目录
01 灵敏度定义 02 理想光接收机灵敏度 03 灵敏度影响因素
【实用】光接收机的灵敏度和动态范围PPT文档
通信技术专业教学资源库 广州民航职业技术学院
谢谢
测量次数
接收最小 光功率 （mw)
误码率
1 1.0
3X10-9
2
3
1.3 1.2
1X10-9 4X10-10
4 1.4
3X10-10
5 1.1
2X10-9
6
7
1.2 1.3
1X10-9 1X10-9
8 1.2
1X10-9
9 1.3
1X10-9
解：
PR
10lg (1.3
+
1.2
+
1.4
+
1.2 + 1mW
• 因为光接收机的输入光信号不是固定不变的，为了保证系统正常 工作，光接收机必须有一个动态范围，也就是说光接收机必须具 备适应输入信号在一定范围内的能力。低于或高于这个动态范围， 都会产生较大的误码。
下面请同学们完成两个计算。
1、对某光接收机进行了多次测量，测量结果如下表，该传输系统要求误码率小 于10-9，求该接收机的灵敏度。
(dBm)
光接收机的动态范围
• 光接收机的动态范围是指在保证系统误码率指标的条件下，接收 机的最低输入光功率（dBm）和最大允许输入光功率（dBm）之 差（dB）。该值越大越好。即
D＝10
l
g
Pmax 103
10
l
g
Pmin 103
10 lg Pmax (dB) Pmin
光接收灵敏度的测试方法
光接收灵敏度的测试方法
1. 直接测量法，就好像给光接收灵敏度来个“面对面”的检测！比如，把光信号直接输入到接收设备中，然后看看它能接收得多灵敏呀！
2. 比较测量法，这就像比赛一样！找个已知灵敏度的参考设备，和要测试的一起比一比，不就知道谁更厉害啦！比如说，让它们同时接收相同的光信号，谁的表现更好，一目了然呀！
3. 替代测量法，哎呦，就好比找个替身来感受一下！用一个已知特性的替代物去模拟光信号，看接收设备怎么反应，是不是很有趣呢？
4. 积分测量法，这不就是把所有的光信号都“攒”起来嘛！通过长时间积分光信号来确定灵敏度，就好像一点点积累能量一样呢。
比如在一个时间段里持续测量，最终得出结果哦！
5. 动态测量法，哇塞，就像追逐光的脚步一样动态变化！实时观察光接收灵敏度在不同条件下的变化，这多刺激呀！就像看一场精彩的演出一样。
6. 光谱测量法，嘿，这可是对光的“全身检查”呀！分析不同波长的光下的接收灵敏度，就像是对光进行细致的“解剖”呢。
例如研究在各种颜色的光照射下，接收设备会有什么样不同的表现呀！
我觉得呀，这些测试方法都各有各的奇妙之处，利用它们可以很好地了解光接收灵敏度呢！。
光纤通信原理第三章3 光接收机灵敏度
v0 :"0" 码时输出电压的均值; v1 :"1" 码时输出电压的均值; D : 判决电平; f 0 ( x) :"0" 码时输出电压的概率密度 f1 ( x) :"1" 码时输出电压的概率密度
“0”码误判为“1”码的概率：
E01 =
“1”码误判为“0”码的概率：
E10 =
总误码率 BER
BER = P(0)E01 + P(1)E10
BER = P(0)E01 + P(1)E10
一般线路编码：P(0)=P(1) 则：
1 BER = ( E01 + E10 )
2
3.判决电平与灵敏度的计算
为使误码率最小
E01 = E10
D - V0 = V1 - D = Q
0
1
BER =
误码率和Q的对应关系
灵敏度的计算：
1. 从要求达到的误码率→Q值；
2. 计算出 0 和 1 → V0和V1;
3. 由光电检测器的响应度和放大器的传递 函数求出输入端“1”和“0”码时接收光功 率；
4. 求出平均光功率。
P(0)和P(1)分别表示码流中“０”码和“１”码出现的概
放大器的噪声是高斯分布的白噪声； 光电变换是泊松分布的随机过程； 雪崩倍增过程则是一个非常复杂的 随机过程。
1.高斯近似假设
放大器的噪声是概率密度函数为高斯函 数的白噪声
f ( x) =
v : 均值;
2: 放大器输出端的总噪声功率
2 =
2
Vna
简化计算： PIN 和APD近似为高斯分布
的随机过程
放大器噪声与检测器噪声之和的概率 密度函数仍为高斯函数
实验04-Opticsystem分析光接收机灵敏度的影响因素
实验04: 利用Optisystm 分析光接收机灵敏度的影响因素 一、实验目的1. 了解影响光接收机灵敏度的因素。
2. 通过仿真实验观察信号比特速率和消光比对接收机灵敏度的影响。
二、实验原理影响接收机灵敏度的因素有：放大器噪声、光电检测器噪声、比特速率、输入波形、消光比。
1. 灵敏度与消光比的关系：消光比（EXT ）是发射机的性能指标，是由于光源的不完善调制所引起。
它的定义为：1log10全全P P EXT =（dB ），EXT 越小，不仅使有效信号的光功率减小，而且使接收机中检测器的散粒噪声加大，从而影响接收机的灵敏度。
2.接收机灵敏度与比特速率的关系 z 的定义为22322200(2)2t E I E b t C S T kK z S I S I e R R Te π⎛⎫=+++ ⎪⎝⎭ 当系统的比特速率较高，前置放大器的输入电阻又较大时，z 的量值往往由上式中的后一项所决定，这时1z T -∝（若比特速率很低时，这关系式不一定成立），因此，接收机灵敏度与比特速率的关系如下：当用PIN 光电二极管作检测器时3/2min p T -∝ （4.5分贝/比特率倍程）当用Si APD 作检测器，且工作在最佳雪崩增益时（0.5x ≈）7/6min p T -∝ （3.5分贝/比特率倍程）三、实验配置图四、实验步骤1. 按照图搭建仿真配置图2. 将单信道光发射机模块中的消光比改为10dB3. 衰减器从17dB以0.1dB步长递增4. 观察并记录误码仪中的误码率，根据BER≤10-9得出该光接收机的灵敏度。
Extinct ratio:10dB 比特率：1GE,测量灵敏度。
误码率光功率（dbm）可变光衰值17dB 7.29797E-12 -20.117.1dB 2.07185e-11 -20.28Extinct ratio:10dB 比特率：2GE,测量灵敏度。
5.将单信道光发射机模块中的消光比改为15dBExtinct ratio:15dB 比特率：1GE,测量灵敏度。
光纤通信_实验3实验报告接收机灵敏度和动态范围测量实验
课程名称：光纤通信实验名称：实验3 接收机灵敏度和动态范围测量实验姓名：班级：学号：实验时间：指导教师：得分：一、实验目的1、了解和掌握光收端机灵敏度的指标要求和测试方法。
2、掌握误码仪的使用方法。
二、实验器材主控&信号源模块25 号光收发模块23 号光功率计 & 误码仪模块三、实验原理光接收机的性能指标主要包括灵敏度和动态范围。
（1）灵敏度灵敏度是光端机的重要特性指标之一，它表示了光接收机接收微弱信号的能力，是系统设计的重要依据。
光接收机灵敏度的定义是：在给定误码率或信噪比条件下，光接收机所能接收的最小平均光功率。
在测灵敏度时应注意 3 点：1、在测量光接收机灵敏度时，首先要确定系统所要求的误码率指标。
对不同长度和不同应用的光纤数字通信系统，其误码率指标是不一样的。
例如，在短距离光纤数字通信系统中，要求误码率一般为，而在 420km 数字段中，则要求每个中继器的误码率为。
对同一个光接收机来说，当要求的误码率指标不同时，其接收机的灵敏度也就不同。
要求误码率越小，则灵敏度就越低，即要求接收的光功率就越大。
因此，必须明确，对某一接收机来说，灵敏度不是一个固定不变的值，它与误码率的要求有关。
测量时，首先要确定系统设计要求的误码率，然后再测该误码率条件下的光接收机灵敏度的数值。
2、要注意光接收机灵敏度定义中的光功率是指最小平均光功率，而不是指任何一个在达到系统要求的误码率时所对应的光功率。
因此，要特别注意“最小”的概念。
所谓“最小”，就是指当接收的光功率只要小于此值，误码率立即增加而达不到要求。
应该指出，对某一接收机来说，光功率只要在它的动态范围内变化，都能保证系统要求的误码率。
但灵敏度只有一个，即接收机所能接收的最小光功率。
3、灵敏度指的是平均光功率，而不是光脉冲的峰值功率。
这样，光接收机的灵敏度就与传输信号的码型有关。
码型不同，占空比不同，平均光功率也不同，即灵敏度不同。
在光纤数字传输系统中常用的 2 种码型 NRZ 码和 RZ 码的占空比分别为100%和 50%。
光接收灵敏度
(1). APD 光接收机灵敏度的一般表达式 由（1.5.13）与（1.5.19）式知，当判决点为“0”码时，判决点总的噪声功率（包 括雪崩噪声与热噪声）为：
(1.5.23）
N0=
hυ G x Em
η
Σ1
− 2
I1
+
⎜⎜⎝⎛
hυ η
⎟⎟⎠⎞ 2
Z G2
上式中的第二项即热噪声的表达式，已经折算到光接收机的输入端。
0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50
Σ1
1.0727 1.1330 1.2281 1.3761 1.6079 1.9803 2.6062 1.0412 1.0961 1.2030 1.4087 1.8228 2.7455 5.1563
Pe =
1× 2
1
2π
d − v0
∫ N0 −∞
Z2
−
e
2 dz +
1×
2
1
2π
∫+∞
v1−d
N1
Z2
−
e 2 dz
Z2
∫ = 1
+∞ −
e 2 dz
2π Q
Q = v1 − v0 N1 + N0
假定在光脉冲为“0”码时，光脉冲的光功率为 0（实际情况是光功率很小，此 处忽略；若考虑其影响则对灵敏度稍有劣化，近 1dB），则光接收机的输出瞬时电压也 为 0。此外与热噪声的表达类似，应该把输出瞬时信号电压 v1 折算到光接收机的输入 端进行表示；于是 v1 的含义发生变化，成为“1”码光脉冲的光能量 Em，上式变为：
光接收机灵敏度问题的研究和提高方案
• 纤传输系统性能的表征$而产生误码的原因是由于数字光接 收机接收的信号受到码间干扰和噪声的影
• 响$产生了很大的畸变(因此$消除码间干扰和减小随机噪声 的影响$可以提高数字光接收机系统的性
• 能指标(目前虽然有消除码间干扰及减小噪声影响的各种最 佳准则和设计方法$但在实际使用中的效
• 由于灵敏度表示光接收机调整到最佳状态时能够接 收微弱光信号的能力，因此提高灵敏度意味着能够接收 更微弱的光信号。测试时应注意以下几点。
第二十一页，共35页。
• (1)在测量光接收机灵敏度时，首先要确定系统所要求 的误码率指标。对不同长度和不同应用的数字光纤通信 系统，其误码率指标是不一样的。例如，在短距离数字 光纤通信系统中，要求误码率一般为10的负9次方，而 在420km数字段中，要求每个中继器的误码率为10的负 11次方。对同一个光接收机来说，当要求的误码率指标 不同时，其接收机的灵敏度也就不同。当误码率的要求 给定之后，接收机的灵敏度越低，则要求接收的光功率 就越大。因此必须明确灵敏度对某一接收机来说并不是 一个固定不变的值，它与误码率的要求有关。测试时， 首先要确定系统设计要求的误码率。然后测得该误码率 条件下的光接收机灵敏度的数值。
码出现的概率。利用上述的方法，依据 v1 ， v0 与入射光功率的关系，可以从所需要达 到的误码率求灵敏度，也可以从输入光功 率的大小求得误码率。
第二十页，共35页。
• 灵敏度反映了接收机接收微弱信号的能力，是衡量接 收机性能的重要综合指标之一。灵敏度一般表示在接收 机调整到最佳状态时所能接收到的最小信号幅度。对于 光接收机来说，灵敏度通常用Pr表示，单位为dBm。它 表示在保征通信质量(限定误码率或是信噪比)的条件下， 光接收机所需要的最小平均接收光功率<P>mim，用数 学表达式可表示为 （4-10）
光纤通信第三章3-接收机灵敏度
系统升级与维护
兼容性
当考虑升级光纤通信系统时，必须确保新接 收机与现有系统的其他部分兼容。这包括与 发送器、中继器和网络的兼容性。不兼容的 设备可能导致信号质量下降、通信中断或其 他不可预测的行为。
维护和修理
在光纤通信系统的运营期间，接收机可能需 要定期维护和修理。这可能涉及清洁光学元 件、检查连接器和电缆、以及更换损坏的组 件等任务。为了确保系统的可靠性和稳定性 ，必须采取适当的维护措施并快速修理任何
光纤通信第三章接收机灵敏度
目
CONTENCT
录
• 接收机灵敏度的定义 • 接收机灵敏度与系统性能的关系 • 提高接收机灵敏度的方法 • 接收机灵敏度与其他参数的关系 • 实际应用中的考虑因素
01
接收机灵敏度的定义
定义
接收机灵敏度是指接收机在特定噪声背景下，能够检测到的最小 信号功率。它反映了接收机对微弱信号的检测能力。
影响因素
01
02
03
04
噪声水平
接收机的内部噪声和外部噪声 都会影响其灵敏度。内部噪声 主要由电子器件的热噪声和散 粒噪声引起，外部噪声则包括 环境噪声和邻近信道的干扰噪 声。
动态范围
动态范围是指接收机在保证一 定性能指标下，能够接收的最 大信号功率与最小信号功率之 比。动态范围越大，表示接收 机能够在较大的信号变化范围 内保持稳定的性能。
100%
噪声来源
主要包括散弹噪声、热噪声和激 光器自发辐射噪声等。
80%
信噪比改善
通过降低噪声、提高信号功率或 降低系统带宽等方法可以提高信 噪比，从而提高接收机灵敏度。
动态范围
动态范围
系统正常工作所需的输入信号功率范围，即最大可承受的信号功率与 阈值信号之间的差值。
光接收机的指标——灵敏度和动态范围
光接收机的指标——灵敏度和动态范围光接收机的灵敏度和光接收机的动态范围是光接收机的两个重要指标．1．光接收机灵敏度光接收机灵敏度这个指标，是描述接收机被调整到最佳状态时，在满足给定的误码率指标条件下，接收机接收微弱信号的能力．上述这种能力的描述，可以用以下三种物理量来体现．(1)最低接收平均光功率．(2)每个光脉冲中最低接收光子能量．．(3)每个光脉冲中最低接收平均光子数．本书将采用工程常用的物理量：最低平均光功率．这就是说，光接收机的灵敏度，是在满足给定的误码率指标条件下，最低接收平均光功率Pmin．工程上光接收机灵敏度中的光功率常用相对值来描述，即用dBm来表示式中，Pmin——在满足给定的误码率指标条件下以瓦表示的最低接收光功率；——指lmW光功率．从物理概念上来看，上述这种灵敏度定义也是容易理解的：如果一部光接收机在满足给定的误码率指标下所要求的最低平均光功率低，说明这部接收机在微弱的输入光条件下就能正常工作，显然，这部接收机的性能是好的，是灵敏的．同样，从物理概念上也容易理解，限制接收机的灵敏度的主要因素是噪声，由于接收机存在噪声（这将在后面讨论），因而，为了保证正常接收，就需要有足够大的输入功率．2．接收机的动态范围光接收机的动态范围D，是在保证系统的误码率指标要求下，接收机的最低输入光功率（用dBm来描述）和最大允许输入光功率（用dBm来描述）之差(dB)，即式中，就是上面所讲的接收机灵敏度．之所以要求光接收机有一个动态范围，是因为当环境温度变化时，光纤的损耗将产生变化；随着时间的增长，光源输出光功率亦将变化；也可能因一个按标准化设计的光接收机工作在不同的系统中'从而引起接收光功率不同，因此要求接收机有一个动态范围．低于这个动态范围的下限（即灵敏度），如前所述将产生过大的误码；高于这个动态范围的上限在判决时亦将造成过大的误码．显然，一台质量好的接收机应有较宽的动态范围．3.6.3 光接收机的噪声1.研究光接收机噪声的目的在一个完整的光纤通信系统中，光接收机是它的重要组成部分．可以想像，在满足误码率（或信噪比）指标要求下，如果需要输入接收机的光功率低，则表明这个光接收机的灵敏度高，性能好．那么为什么光接收机的输入功率不能无限制地降低呢？显然，是受到了系统中噪声的限制．为了研究光接收机的性能，就需研究光纤通信系统的噪声，首先是从接收机这端引入的噪声．2．光接收机噪声的主要来源(1)光电检测器引入的噪声光电检测器在工作时，一方面将接收到的光信息量转变为电的信息量；另一方面，在上述这种转变过程中，又将一系列与信息无关的随机变化的量带人信息量中，这种随机变化量主要有以下三种。
光接收端灵敏度及饱和测试
-39.2734403 -39.7988864 0.525446134
-39.1952904 -39.8189597 0.623669308
应用线形方程推导误码率概念问题点
1.1000颗材料够不够论证经验值 2.加严后经验值怎么去算 3.取三点区间范围。
目前百兆、千兆三点误码范围分别如下：
百兆 第一点 第二点 第三点 0.7e-5~0.7e-6 0.5e-6~0.8e-7 10^-8（推算后直接读误码） 千兆 0.5e-4~0.1e-5 0.8e-6~0.5e-7 10^-9（推算后直接读误码）
三点可以重新定义，第三点也可以改为向前两点一样判断一个区间。
应用线形方程推导误码率概念问题点
1.1000颗材料够不够论证经验值 2.加严后经验值怎么去算 3.取三点区间范围。 建议： 1.论证材料按照1000颗去做（1000个良品） 2.加严经验值取推导灵敏度值-第三点灵敏度值的最大值 3.建议百兆、千兆三点误码范围分别如下： 百兆 第一点 第二点 0.5e-5~0.5e-6 0.5e-6~0.5e-7 千兆 0.5e-4~0.5e-5 0.5e-6~0.5e-7
公司目前测试方法
1.跑秒测试
调节接收端光功率，在出现误码后增大光功率直到没有误码的某 一点连续等待一定时间无误码及为测试灵敏度值。
2.步进方法测试
连续按照等待1秒无误码调节接收端光功率直到接收端出现误码， 减去相隔数量级经验值及为测试灵敏度值
3.应用线形方程测试
取固定三点的误码率(BER),利用log(-log(BER))与对应光功率成线 形关系原理,按照第一点和第二点,第一点与第三点做两条直线,推算 相对应误码率点对应的光功率.
接收机过载测试
YD/T 1111.1-2001 缓慢增加光可变衰减器的衰减量，减少被测模块的输入光功率，并使误 码率优于1 × 10−10稳定4分钟 生产测试： 被测模块接收端输入饱和规格光功率，等待5秒没有出现误码判断为饱 和合格。
光接收机灵敏度
Q
vth b
BER Pe Q
1
Q/ 2
e
x2
dx
2
其中
1 1 e Q / 2 Q 1 erf 2 2 Q 2
Q vth boff bon vth
描述接收机性能
off
2
on
e
y2
erf x
光检测器的选择：要视具体应用场合而定。 A. pin光电二极管具有良好的光电转换线性度，不需要高的工 作电压，响应速度快。 B. APD最大的优点是它具有载流子倍增效应，一般来说其探 测灵敏度特别高，但需要较高的偏置电压和温度补偿电路。 从简化接收机电路考虑，一般情况下多喜欢采用pin光电 二极管作光探测器。EDFA + pin同样可以带来高灵敏度。 前置放大器
眼图
7.3.2 光检测器的量子极限
定义：量子效率为1，没有暗电流(即没有光的时候没有电子空 穴对产生)，对于达到特定误码率时的最小接收机功率称为量 子极限。
在这种极限条件下，所有的参数都是理想的，检测器性能仅受 限于光检测过程的统计特性 (量子噪声) 。假设在时间 t内有一 个能量为 E 的光脉冲落在光检测器上，在时间 t内产生的电子 空穴对的均值为：
图 7.1 数字光接收机方框图
光接收机的前端
光信号 光检测器 前置放大器
偏压控制
前端：由光电二极管和前置放大器组成 作用：将耦合入光电检测器的光信号转换为时变光生电流， 然后进行预放大(电流信号到电压信号的转换)，以便 后级作进一步处理。前端是光接收机的核心 要求：低噪声、高灵敏度、足够的带宽
器件的选择
(b)
(a)
BER与信噪比的关系曲线
光接收机调试介绍详解演示文稿
RFOG的网络结构
机房设备
野外网络
下行信号 有线电视
混 合
光分路器 光发模块
光分路器
双向业务
设备
下行信号
上行信号
光收模块
光中继器
RFOG光机 RFOG光机
楼内网络
用 户 终 端
第23页，共49页。
单光中继器结构及实样
第24页，共49页。
双中继器实样
第25页，共49页。
回传光链路
有光AGC 功能
电平有利于抑制噪声，但降低了动态适应性
关断电平同样要兼顾到信号的最低电平和噪声电平，关 断电平要低于信号最低电平，但要高于噪声电平。
若关断电平高于信号最低电平，部分信号可能会被截断， 关断电平低于噪声电平则光信号会长时间打开或关不断
第18页，共49页。
RFOG使用
RFOG在同一时刻只有一台光机有光信号输出，所 以可将多路回传光信号合成一路，由一块模块进 行接收
0.1
单位
db
5mw/1v
-13
-12
-11
-10
-9
-8
-7
-6
-5
-4
-3
2mw/1v
-17
-16
-15
-14
-13
-12
-11
-10
-9
-8
-7
1mw/1v
-20
-19
-18
-17
-16
-15
-14
-13
-12
-11
-10
1mw/2v
-23
-22
接收灵敏度
接收机灵敏度是指给定接收机解调器前要求信噪比的条件下，接收机所能检测的最小信号电平。
与输出信噪比、接收天线等效噪声温度及接收机本身噪声都有关系，而不能用高斯白噪声等效所有可能的噪声。
GSM的接收灵敏度为-102dbm，一般系统接收到的信号电平低于-100dbm就不能正常通话。
接收机灵敏度是指给定接收机解调器前要求信噪比的条件下，接收机所能检测的最小信号电平。
SNR是指输出信号与同时输出的噪声的功率比值。
Rx 是接收（Receive ）的简称。
无线电波的传输是“有去无回”的，当接收端的信号能量小于标称的接收灵敏度时，接收端将不会接收任何数据，也就是说接收灵敏度是接收端能够接收信号最小门限。
接收灵敏度仍然用dBm 表示，通常WiFi 无线网络设备所标识的接收灵敏度（如-83dBm) ，是指在11Mbps 的速率下，误码率（Bit Error Rate ）为10 -5 (99.999%) 的灵敏度水平。
无线网络的接收灵敏度非常重要，例如，发射端的发射能量为100mW 或20dBm 时，如果11Mb 速率下接收灵敏度为－83dBm ，理论上传输的无遮挡视距为15km ，而接收灵敏度为－77dBm 时，理论上传输的无遮挡视距仅为15Km 的一半（7.5km ），或者相当于发射端能量减少了1/4 ，既相当于
25mW ，或14dBm。
光纤通信原理第三章4 影响接收机灵敏度的主要因素
S () Hof () Ham ()Heq () = A()
均衡网络的传递函数为：
（1）可变均衡器 原理图
等效图
4.眼图分析法
眼图：
均衡电路输出的随机脉冲序列输 入到示波器的Y轴；
时钟信号作为外触发信号.
一个实际输出的眼图
眼图
Formation of eye diagram
Transmitter “eye” mask determination
Eye diagram degradations
Computer Simulation of a distorted eye diagram
模型化的眼图
§5.2 动态范围和自动增益控制（AGC） 电路
1.接收机的动态范围 接收机的动态范围：
§4 影响接收机灵敏度的主要因素
放大器噪声 比特率 占空比 消光比
1.放大器噪声对接收机灵敏度的影响 性能好的PIN散粒噪声和暗电流噪
声可以忽略，APD则不能忽略。
降低放大器的噪声是提高接收机 灵敏度的关键之一。
对于ＡＰＤ：
•信号功率在倍增的过程中被放大G2 倍，
但散粒噪声被放大了G2+x倍。
•放大器的噪声是与Ｇ无关的。
2.放大器电压自动增益控制电路
自动增益控制方法：
改变放大器本身的参数，使增益发生变 化
在放大器级间插入可变衰减器，使增益 发生变化
常用的AGC电路有：
采用双栅极场效应管的AGC控制电路 改变差分放大器工作电流的AGC电路 分流式控制电路 输入端插入电控衰减器的控制方式
§5.3再生电路
作用： 把放大器输出的升余弦波形恢复成数
在滤波前需要对信号进行非线性处理
光接收机灵敏度测试
• • • • •
可调光衰的简介 特点 性能指标 使用简介 注意事项
可调光衰的简介
• OAT-V型光可变衰减器是高精度光学器件，可以准确的进行光功率的 衰减，适用于光纤各领域的测试系统和系统试验。下图是其面板图：
特点
– 插入损耗小； – 衰减范围大； – 衰减量稳定、可靠、精度高；
性能指标
工作波长（nm） 衰减范围（db）
Over!! Thank you!!!
PC
上下行不分开的测试方法
ONT接收机灵敏度测试(错误方法)
SPLITER1
US 1310nm OLT Attenuator DS 1490nm
ONT
：
4
POWER METER SMB
PC
分析比较1：若采用上下行不分开的测试方法，光链路状况分析 • • • • • OLT光接收灵敏度:-28dbm ONT光接收灵敏度：-28dbm OLT强发光光功率：3dbm ONT强发光光功率：1dbm 衰减30dbm，忽略衰减器对不同波长的衰减差异，则此时ONT侧的光功 率为-27dbm，OLT侧的光功率为-29dbm，此时是由于OLT收到ONT的光 功率小于接收灵敏度导致ONT不能正常ranging，而并非由于ONT接收 OLT光功率过小不能正常ranging。
插入损耗（db） 回波损耗（db） 精度（db）
33-34接收机灵敏度-精选文档
N
p ( t ) [ ] dt 0 t h
t L 0
0
n个Pprob()的卷积
结论：光电检测过程是非常复杂的随机过程。
8
三、接收机灵敏度的精确计算 1、方法
设Ns和Nd分别为每秒钟光生和暗电流生成的电子-空穴 对数；qn是放大器的高斯噪声归一化为二次电子-空穴对数。 假设接收机为线性系统，且判决时无码间干扰，
在取样判决时刻ts输出电压：
V ( t ) Z e [ g q ] Z e X s 00 l n 00
l 1
N N s d
定义X为归一化输出信号：
X
Ns Nd l 1
g
l
qn
9
第一项概率密度函数：
[N N ] N N s d e [ N N ] s d P ( ) P g ) t n g( l N ! N 0 l 1
2）高斯近似计算 假设雪崩倍增过程的概率密度函数为高斯函数，从 而使总噪声的计算变得简单。 计算精度可保持在1dB范围内，满足工程设计的需 要。
4
二、光电检测随机过程的统计特性
1、光子计数过程
1）泊松分布 在时间间隔L内产生m个电子-空穴对的概率是均值为Λ 的泊松分布。 （光生电子-空穴对的概率密度函数）
第二项为放大器高斯噪声，概率密度为：
fqn(x )
总噪声：
1 2 an
e
2 2 an
x2
P ( x ) P ) f ( x ) t( q n
d
B E R P ( 0 ) ()x P ( 1 ) ()x 0 1 Pxd Pxd
d
所以，总噪声的概率密度函数和灵敏度的精确计算是很复 杂的。可以采用一些近似的处理方法,如切诺夫界限法、重要 性取样法等。 10
演示文稿光纤通信第三章接收机灵敏度
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放大器的噪声： 总噪声：
f qn (x)
1
x2
e 2 an2
2 an
P(x) Pt ( ) fqn (x)
d
BER P(0) d P0 (x)dx P(1) P1(x)dx
所以，总噪声的概率密度函数和灵敏度的精确计算是 很复杂的。可以采用一些近似的处理方法,如切诺夫界限 法、重要性取样法等。
空穴是泊松分布
N
Png ( gl ) Pprob ( ) Pprob ( )......
l 1
n个Pprob()的卷积
t0 L [p(t )
t0
h
0 ]dt
结论：光电检测过程是非常复杂的随机过程。
第8页，共50页。
三、接收机灵敏度的精确计算
1、方法
设Ns和Nd分别为每秒钟光生和暗电流生成的电子-空穴
L
Id ( ) Id 2 ( )
F[hT 2 (t)]
1
2
HT ( ) HT ( )
Vdd 2
e0 g 2 Id [HT ( ) HT ( )] ( )ei t
d 2
e0Id g 2 HT ( )
2 d 2
d id 2 df
e0 I d
g2
e0IdG2F (G)
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第34页，共50页。
(t)
Vout l
(t)
[Vout l
(t)]2
2
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2、光电探测器的散粒噪声
1）求
Vl out
(t)
在时隙L
t1, t2 , t3 ,...... tl ,...... tN g1, g2 , g3 ,......gl ,......gN