300Mbit_s光接收机灵敏度估算
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！。
光接收机灵敏度
7.1 光 接 收 机
7.1.1光接收机作用
光接收机作用是将光纤传输后的幅度被衰减、波形产生 畸变的、微弱的光信号变换为电信号，并对电信号进行放大、 整形、再生后，再生成与发送端相同的电信号，输入到电接收 端机，并且用自动增益控制电路（AGC）保证稳定的输出。
光接收机中的关键器件是半导体光检测器，它和接收机中 的前置放大器合称光接收机前端。前端性能是决定光接收机的 主要因素。
类似地，也可以得到发送的1码被误判为0的概率：
P 1 (v t) h v th p y |1 d y v th f1 (y )d y 2 1on v th e x v 2 p b o o 22 n n dv
误码率 bit-error-rate
设0和1等概率发送，且选取判决电压为 vth = (bonoff + boffon)/(off + on)：
2. 热噪声
热噪声包括检测器负载电阻及放大器发 热引起的噪声。
3. 放大器的噪声
7.2.2 光接收机的信噪比
光接收机输出端的信噪比为：
光电流信号功率 S/N光检测器噪声 放功 大率 器噪声功率
提高光接收机信噪比的措施：
（1）光检测器必须要有很高的量子效率，以 产生较大的信号功率； （2）使光检测器和放大器噪声保持尽可能低 的值。
Fig. 7.7: BER 和 Q 因子的关系曲线
例
下面分析两种传输速率 的情况：
ba) 对信于噪高比速为S8.O5N时E误T链码路率，为 OPeC=-1120速-5。率对是于62一2M个b速/s，率要为 得1.5到4相4M同b/的s 通的话电效话果的接(1收1分信 钟号才电有平一值个，误Pe码= )1，0则-5意要味求着 B每E0R.0为651秒0-1有1或一1位0-1误2，码这，就这
接收机灵敏度计算公式
接收灵敏度的定义公式摘要：本应用笔记论述了扩频系统灵敏度的定义以及计算数字通信接收机灵敏度的方法。
本文提供了接收机灵敏度方程的逐步推导过程，还包括具体数字的实例，以便验证其数学定义。
在扩频数字通信接收机中，链路的度量参数Eb/No (每比特能量与噪声功率谱密度的比值)与达到某预期接收机灵敏度所需的射频信号功率值的关系是从标准噪声系数F的定义中推导出来的。
CDMA、WCDMA蜂窝系统接收机及其它扩频系统的射频工程师可以利用推导出的接收机灵敏度方程进行设计，对于任意给定的输入信号电平，设计人员通过权衡扩频链路的预算即可确定接收机参数。
从噪声系数F推导Eb/No关系根据定义，F是设备(单级设备，多级设备，或者是整个接收机)输入端的信噪比与这个设备输出端的信噪比的比值(图1)。
因为噪声在不同的时间点以不可预见的方式变化，所以用均方信号与均方噪声之比表示信噪比(SNR)。
图1.下面是在图1中用到的参数的定义，在灵敏度方程中也会用到它们：Sin = 可获得的输入信号功率(W)Nin = 可获得的输入热噪声功率(W) = KTBRF其中：K = 波尔兹曼常数= 1.381 × 10-23 W/Hz/K，T = 290K，室温BRF = 射频载波带宽(Hz) = 扩频系统的码片速率Sout = 可获得的输出信号功率(W)Nout = 可获得的输出噪声功率(W)G = 设备增益(数值)F = 设备噪声系数(数值)的定义如下：F = (Sin / Nin) / (Sout / Nout) = (Sin / Nin) ×(Nout / Sout)用输入噪声N in表示N out：Nout = (F × Nin × Sout) / Sin其中S out = G × Sin得到：Nout = F × Nin × G调制信号的平均功率定义为S = Eb / T，其中Eb为比特持续时间内的能量，单位为W-s，T是以秒为单位的比特持续时间。
无线接收灵敏度原理分析与算法
接收灵敏度原理算法接收灵敏度是检验基站接收机接收微弱信号的能力，它是制约基站上行作用距离的决定性技术指标，也是RCR STD-28协议中，空中接口标准要求测试的技术指标之一。
合理地确定接收灵敏度直接地决定了大基站射频收发信机的性能及其可实现性。
它是对CSL系统的接收系统总体性能的定量衡量。
接收灵敏度是指在确保误比特率（BER）不超过某一特定值的情况下，在用户终端天线端口测得的最小接收功率，这里BER通常取为0.01。
接收机的接收灵敏度可以用下列推导得出：根据噪声系数的定义，输入信噪比应为：(S/N)i=NF(S/N)o其中NF为噪声系数，输入噪声功率Ni=kTB。
当(S/N)o为满足误码率小于10-2时，即噪声门限，则输入信号的功率Si即为接收灵敏度：Si=kTBNFSYS(S/N)o （1）其中：k：波尔兹曼常数（1.38×10-23 J/K）；T：绝对温度（K）；B：噪声带宽（Hz）；NFSYS：收信机噪声系数；(S/N)o：噪声门限。
k、T为常数，故接收机灵敏度以对数形式表示，则有：Si=-174dBm+10lg B+ NFSYS+(S/N)o （2）举例来说，对于一个噪声系数为3dB的PHS系统，其带宽计为300KHz，如果系统灵敏度为-107dBm，则该系统的噪声门限为：(S/N)o=174-107-10lg(3×105)-3=9.2从以上公式可以看出为提高接收机灵敏度也即使Si小，可以从两个方面着手，一是降低系统噪声系数，另一个是使噪声门限尽可能的小。
π/4DQPSK有三种解调方式：基带差分检测、中频差分检测、鉴频器检测。
可以证明[1]三种非相干解调方式是等价的，我们以基带差分检测为例进行分析。
在具有理想传输特性的稳态高斯信道，基带差分检测的误比特率曲线表示于图1实线[2]所示，由图可以查出在误比特率BER为0.01时，噪声门限(S/N)o为6dB，对于上述例子来说，其噪声门限还有可以再开发的潜力。
接收灵敏度dbm计算公式
接收灵敏度dbm计算公式接收灵敏度（Receiver Sensitivity）是指在无线通信系统中，接收器能够正确解码并识别的最低信号强度。
它通常以单位分贝毫瓦（dBm）来表示，同时也是衡量接收器性能的重要指标之一。
在无线通信中，接收灵敏度的高低直接影响着系统的传输距离、数据传输速率和通信质量。
在计算接收灵敏度的过程中，有一种常见的计算公式可以用来估算接收器的灵敏度。
该公式是基于信噪比（Signal-to-Noise Ratio, SNR）的计算方法，其计算过程如下：我们需要知道接收器的噪声功率谱密度（Noise Power Spectral Density）。
噪声功率谱密度是指在接收器输入端的单位带宽上的噪声功率。
在实际应用中，可以通过测量接收器的噪声功率来获得。
我们需要知道接收器的最小可识别信号功率（Minimum Detectable Signal Power）。
最小可识别信号功率是指接收器能够正确解码并识别的最低信号功率。
接下来，我们可以使用以下公式来计算接收灵敏度：接收灵敏度（dBm）= 最小可识别信号功率（dBm）+ 噪声功率谱密度（dBm/Hz）+ 带宽（Hz）- 系统增益（dB）在这个公式中，带宽指的是接收器的信号带宽，系统增益是指接收器的整体系统增益，包括天线增益、放大器增益等。
需要注意的是，接收灵敏度的计算公式并不是一个固定的公式，而是根据具体的无线通信系统和接收器设备来确定的。
不同的无线通信系统和设备可能会有不同的计算公式和参数设置。
接收灵敏度的高低直接影响着无线通信系统的性能。
当接收灵敏度较高时，接收器可以在较低的信号功率下正确解码并识别信号，从而可以实现较长的传输距离和较高的数据传输速率。
而当接收灵敏度较低时，接收器需要较高的信号功率才能正确解码和识别信号，这会限制系统的传输距离和数据传输速率。
因此，在实际应用中，我们需要根据具体的通信需求和系统要求来选择合适的接收器和设置合理的接收灵敏度。
接收机灵敏度计算公式
交支敏捷度的定义公式之阳早格格创做纲要：原应用条记叙述了扩频系统敏捷度的定义以及估计数字通疑交支机敏捷度的要领.原文提供了交支机敏捷度圆程的逐步推导历程，还包罗简直数字的真例，以便考证其数教定义.正在扩频数字通疑交支机中，链路的度量参数Eb/No (每比特能量与噪声功率谱稀度的比值)与达到某预期交支机敏捷度所需的射频旗号功率值的闭系是从尺度噪声系数F的定义中推导出去的.CDMA、WCDMA蜂窝系统交支机及其余扩频系统的射频工程师不妨利用推导出的交支机敏捷度圆程举止安排，对付于任性给定的输进旗号电仄，安排人员通过权衡扩频链路的估算即可决定交支机参数.从噪声系数F推导Eb/No闭系根据定义，F是设备(单级设备，多级设备，大概者是所有交支机)输进端的疑噪比与那个设备输出端的疑噪比的比值(图1).果为噪声正在分歧的时间面以不可预睹的办法变更，所以用均圆旗号与均圆噪声之比表示疑噪比(SNR).图1.底下是正在图1中用到的参数的定义，正在敏捷度圆程中也会用到它们：Sin = 可赢得的输进旗号功率(W)Nin = 可赢得的输进热噪声功率(W) = KTBRF其中：K = 波我兹曼常数 = 1.381 × 10-23 W/Hz/K，T = 290K，室温BRF = 射频载波戴宽(Hz) = 扩频系统的码片速率Sout = 可赢得的输出旗号功率(W)Nout = 可赢得的输出噪声功率(W)G = 设备删益(数值)F = 设备噪声系数(数值)的定义如下：F = (Sin / Nin) / (Sout / Nout) = (Sin / Nin) ×(Nout / Sout)用输进噪声Nin表示Nout：Nout = (F × Nin × Sout) / Sin其中Sout = G × Sin得到：Nout = F × Nin × G调造旗号的仄衡功率定义为S = Eb / T，其中Eb为比特持绝时间内的能量，单位为W-s，T是以秒为单位的比特持绝时间.调造旗号仄衡功率与用户数据速率的闭系按底下的式子估计：1 / T = 用户数据比特率，Rbit单位Hz，得出Sin = Eb × Rbit 根据上述圆程，以Eb/No表示的设备输出端疑噪比为：Sout / Nout = (Sin × G) / (Nin × G × F) =Sin / (Nin × F) =(Eb × Rbit) / (KTBRF × F) =(Eb/ KTF) ×(Rbit / BRF)，其中KTF表示1比特持绝时间内的噪声功率(No).果此，Sout / Nout = Eb/No × Rbit / BRF正在射频频戴内，BRF等于扩频系统的码片速率W，处理删益(PG = W/Rbit)不妨定义为：PG = BRF / Rbit所以， Rbit / BRF = 1/PG，由此得输出疑噪比：Sout / Nout = Eb/No × 1 / PG.注意：对付于不扩频的系统(W = Rbit)，Eb/No正在数值上等于SNR.交支机敏捷度圆程对付于给定的输进旗号电仄，为了决定SNR，用噪声系数圆程表示Sin：F = (Sin / Nin) / (Sout / Nout)大概F = (Sin / Nin) × (Nout / Sout)Sin = F × Nin ×(Sout / Nout)Sin又不妨表示为：Sin = F × KTBRF × Eb/No × 1/PG用一种越发时常使用的对付数形式表示，对付每一项与以10为底的对付数再乘10得到单位dB大概dBm.于是噪声系数NF (dB) = 10 × log (F)，由此得出底下的交支机敏捷度圆程：Sin (dBm) = NF (dB) + KTBRF (dBm) + Eb/No (dB) - PG (dB)数字真例底下是扩频WCDMA蜂窝系统基站交支机的例子.纵然交支机敏捷度圆程对付百般电仄的输进旗号皆是精确的，对付于给定的Eb/No、原范例正在谦脚误码率百分比(%BER)的最小敏捷度下采用了最大输进旗号功率.那个真例的条件为：•对付于速率为12.2kbps、功率-121dBm的数字语音旗号，最大确定输进旗号电仄必须谦脚系统的最小确定敏捷度.•对付于QPSK调造旗号，正在Eb/No值为5dB时不妨赢得确定的误码率BER (0.1%).•射频戴宽等于码片速率，即3.84MHz.•KTBRF(log) = 10 × log(1.381 × 10-23 W/Hz/K × 290K ×3.84MHz × 1000mW/W) = -108.13dBm.•确定的用户数据速率Rbit等于12.2kbps，PG为PG = Rchip / Rbit = 314.75numeric大概25dBlog.•将那些值戴进并利用等式：Sout / Nout = Eb/No × Rbit / BRF得到输出疑噪比为：5dB - 25dB = -20dB.那表示扩展了戴宽的扩频系统本质是正在背值SNR下处事.为了得到谦脚最小确定敏捷度的最大交支机噪声系数(表示为NFmax)，使用交支机敏捷度圆程：Sin (dBm) = NF (dB) + KTBRF (dBm) + Eb/No (dB) - PG (dB) 底下的步调战图2给出了得到NFmax的简直要领：步调1：对付于WCDMA系统，正在预期的敏捷度下最大确定射频输进旗号为-121dBm.步调2：减去5dB的Eb/No值，得到正在用户频戴内允许的最大噪声电仄为-126dBm (12.2kHz).步调3：加上25dB的处理删益，得到正在射频载波戴宽内的最大允许噪声电仄为-101dBm.步调4：从射频输进噪声中减去最大允许噪声电仄得到NFmax = 7.1dB.图2.注意：如果正在交支机安排中使用了更下效的检测器，使对付Eb/No值的央供仅为3dB而不是5dB，正在交支机NFmax为7.1dB的条件下，交支机敏捷度不妨达到-123dBm.其余，由于落矮了对付于Eb/No值的央供，正在谦脚最大确定输进旗号为-121dBm的共时，下达9.1dB的NFmax值也是不妨启受的.小结使用从噪声系数的定义推导出去的交支机敏捷度圆程，安排者不妨正在扩频链路估算中权衡战决定交支机的参数，它对付任性输进旗号电仄皆可止，进而使那个圆程正在决定系统敏捷度圆里非常真用.Sin (dBm) = NF (dB) + KTBRF (dBm) + Eb/No (dB) - PG (dB)参照文件1.CDMA Systems Engineering Handbook, Jhong Sam Lee& Leonard E. Miller, Artech House Publishers, 1998.2.CDMA RF System Engineering, Samuel C. Yang, ArtechHouse Publishers, 1998.。
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。
雷达接收机灵敏度计算公式(一)
雷达接收机灵敏度计算公式(一)雷达接收机灵敏度雷达接收机的灵敏度是指在一定噪声条件下能够接收到的最小有效信号功率。
它是衡量雷达系统性能的重要指标之一。
本文将介绍雷达接收机灵敏度的相关计算公式，并用例子进行解释和说明。
1. 雷达接收机灵敏度的定义雷达接收机的灵敏度通常用信噪比（SNR）来表示，即有效信号功率与噪声功率之比。
我们可以将雷达接收机灵敏度定义为：灵敏度（Sensitivity）= 接收到的有效信号功率 / 噪声功率2. 灵敏度计算公式根据雷达接收机灵敏度的定义，我们可以得出下面两种常见的计算公式：信噪比的计算公式信噪比（SNR）= 接收到的有效信号功率 / 噪声功率接收机灵敏度的计算公式灵敏度（Sensitivity）= 10 * log10(SNR)其中log10表示以10为底的对数运算。
3. 示例解释假设某雷达系统的有效信号功率为10-9瓦，噪声功率为10-12瓦，我们可以使用上述公式来计算该雷达系统的灵敏度。
首先，计算信噪比（SNR）：SNR = 接收到的有效信号功率 / 噪声功率 = (10^-9瓦) /(10^-12瓦) = 10^3然后，根据接收机灵敏度的计算公式计算灵敏度：灵敏度（Sensitivity）= 10 * log10(SNR) = 10 * log10(10^3) = 30 dB因此，该雷达系统的灵敏度为30 dB。
4. 结论雷达接收机灵敏度是衡量雷达系统性能的重要参数之一，它可以通过信噪比（SNR）来计算。
根据接收机灵敏度的计算公式，我们可以得出雷达系统的灵敏度。
在实际应用中，我们可以根据灵敏度的数值来评估系统的性能，并进行相应的优化和改进。
通过以上的例子和解释，希望读者对雷达接收机灵敏度有更加深入的理解和认识。
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。
浅谈接收设备灵敏度
浅谈接收设备灵敏度灵敏度介绍及计算接收灵敏度是检验基站接收机接收微弱信号的能力，我们经常谈及的某产品或者某设备的灵敏度，其实是最大可用灵敏度，即指保证接收设备正常工作所需输出信号电平或信噪比。
信噪比（S/N）是电子设备或者电子系统中信号与噪声的比例。
信噪比的计量单位是dB，计算公式如下：S/N=10lg(PS/PN)= 20Lg(VS/VN)Ps: 信号的有效功率Pn:噪声的有效功率Vs:信号电压的“有效值”Vn:噪声电压的“有效值”设备的信噪比越高表明它产生的噪声越少。
一般来说，信噪比越大，说明混在信号里的噪声越小，声音回放的音质量越高。
信噪比是接收设备的关键指标，也是计算灵敏度的直接参数。
灵敏度的计算公式如下，单位是dBm。
Si = -173.93 dBm + 10lgBW + NFSYS + (S/N) BW:信号带宽（Hz）NFSYS:收信机噪声系数S/N:信噪比从以上公式可以看出为提高接收机灵敏度也即使Si小，可以从以下方面着手，a)降低系统噪声系数，b)提高信噪比c)减小信号的带宽SX1278灵敏度的分析我们为了计算其灵敏度，只需要测量信噪比和噪声系数即可。
在SX1278的数据手册中我们查询到了以下的数据。
不同扩频因子SF下，信道的信噪比：不同链路增益下的噪声系数由此我们可以计算出不同带宽的灵敏度：BW=125K参考值：计算值:RFS_L125_HFRFsensitivity, Long-RangeMode, highest LNA gain,Band1, 125kHz bandwidthSF=6-123dBmSF=7-125dBmSF=8-128dBmSF=9-130dBmSF=10-133dBmSF=11-135dBmSF=12-138dBm BW=250K参考值：计算值:RFS_L250_HF RFsensitivity, Long-Range Mode, highestLNA gain, Band1,250 kHz bandwidthSF=6-120dBmSF=7-122dBmSF=8-125dBmSF=9-127dBmSF=10-130dBmSF=11-132dBmSF=12-135dBm LORA接收模式下的灵敏度同样适用于灵敏度Si的计算公式。
(光纤通信)职业技能鉴定四级题库含参考答案
（光纤通信）职业技能鉴定四级题库含参考答案一、单选题（共65题，每题1分，共65分）1.GF2488-01B设备上指示灯( )的是备用机盘。
A、快闪B、慢闪C、常亮D、常暗正确答案：B2.光接收机灵敏度一般采用的的单位是( )。
A、dBrB、dBmoC、dBmD、mV正确答案：C3.光纤通信系统的不中断业务监测常在( )中使用。
A、工程验收B、故障检查C、系统调制D、日常维护正确答案：D4.LOF代表的含义是 ( )。
A、复帧丢失B、信号丢失C、帧丢失D、指针丢失正确答案：C5.在光纤通信系统中，光源的中心波长与( )必须一致。
A、光纤的中心波长B、光纤的模场直径C、光纤的衰减系数D、光纤的截止波长正确答案：D6.将300-3400Hz频带内的任一正弦信号以0dB.电平加到四线模拟输入口，在相应返回信道输出口测得的串音电平不应超过( )。
A、-45dBB、-78dBC、-65dBD、-60dB正确答案：D7.中兴设备组网为二纤通道保护环时，2M业务可以实现保护，其倒换是依据（）。
A、APS保护倒换协议B、交叉板时分对TU12的优选C、TU-AIS和TU-LOPD、支路板的并发优收正确答案：D8.ZXSM-150/600/2500单子架可直接上下的2M数量为（）。
A、504B、1008C、2016D、822正确答案：B9.G30564为( )级传输系统。
A、四B、五C、一D、二正确答案：B10.在SDH设备中，能够终结和产生RSOH的是( )。
A、低阶界面B、低阶组装器C、高阶组装器D、再生器正确答案：D11.DWDM系统中，某光板的MON口从主光通道中分出1%，在该口测得光功率为-25dBm,那么主光通道光功率为( )。
A、-125dBmB、-50dBmC、75dBmD、-5dBm正确答案：D12.对设备的温度检查要( )进行一次。
A、每2天B、每天C、每小时D、每12小时正确答案：B13.在/T2000/server/database目录下，对mo目录打包的方式正确的是（）。
光接收机灵敏度公式推导
杨帆 陈鹏
数字光接收机的光灵敏度公式 Sr=10log Pr/10-3 (dBm)
等概率误码率计算表达式 π e-x2/2dx Pe=1/ 2 Q 式中 Q=bmax-bmin/ N1 + N 0 bmax=Q( N1+ N 0 ) 其中
1.1
由于以上两式未考虑暗电流的影响，将以上两式右边除以[η e/hv<g>]2,并利用 <g2>=<g>2+x得：
2 jkwot ' H P ( Kw 0 ) h ( t ' ) e dt' I
2 e 2 g 2 bK e2 g 2 0 HP( Kw0)[ N 2( Kw0) NI ( Kw0)] NI ( w) dw 2hvT 2
上式中应用了频率卷积定理
利用上式可得在全“1”码流中，t=0时传号“1”的输出噪声电压均方值为：
e g bmax N S1 HP ( Kw0)[ HI ( Kw0) HI ( Kw0)] 2Thv
2 2 2 e g 0 HI ( w) dw 2 2 2
(t ) bkhp(t KT ) 0 hv
上式表示由光检测器产生的每秒平均电子数。这些电子数将在数字光接收机的输 出端产生一种脉冲信号平均输出电压
Vout (t ) egkhI (t tk )
K 1
式中，tk是第K个电子发生的时刻，gk是第K个一次电子的倍增数，hI（t）是数字 光接收机网络的总响应函数，N是一次电子数
L
e g h (t t ' ){[ bkhp (t ' KT )] 0}dt' hv
300Mbit_s光接收机灵敏度估算
=
1 2
Pe
(4)
BER =
1 2
3
1 - erf
Q 2
(5)
这里定义参数 :
Q=
( Vth - boff ) δ2off
=
( bon - Vth) δ2on
(6)
2004 年第 2 期 徐争放等 :300Mbit/ s 光接收机灵敏度估算
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2. 2 计及暗电流和直流光时的数字光接收机灵敏度
本文将通过不同的 APD 器件和互阻抗前置放大器的组合来估算 300Mbit/ s 接收机的灵敏度及影 响灵敏度的主要因素 。
2 接收机电路和性能分析
2. 1 接收机等效电路 光接收机的前置放大器大致分为三类 :低阻抗 、高阻抗和互阻抗前置放大器 。互阻抗的放大结构
因其较高的灵敏度 、短的检测时间常数 、大的动态范围 、稳定的系统性能等优点而被广泛采用 。图 1 是典型的互阻抗光接收机原理图 ,其中放大器部分采用 In - En 模型[1] 。
如果 hp ( t) 是接收脉冲的波形 , hbf ( t) 是偏置电路及反馈的脉冲响应 , heq ( t) 是均衡器的脉冲响 应 ,则均衡器的输出可表示为 :
HOUT ( f ) = R0 GHp ( f ) HBf Heq ( f )
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在无线激光通信领域 , 光波段的选择主要 集 中 在 830nm～ 870nm、950nm～ 980nm、1064nm 和 1550nm 等几个波段 。在发射功率超过 1W 的时候 ,实际可用的发射机会受到各种因素的制约 ,这些主 要制约因素包括 :调制速率 、光斑质量 、耦合效率 、散热以及器件寿命等 。总之 ,在通信上可用的光器 件发射功率达到一定程度时 ,要增加 2dB 或 3dB 的发射功率确非易事 。
而在邻近其它码元的判决时刻幅度为零 , 没有码间干扰 , 其输出函数是升余弦频谱时可以做到这一
点 。为了获得合适的均衡效果 ,系统必须选择合适的滚降系数β(在下面的仿真中要用到) 。
散弹噪声具有泊松分布的特征[6] 。但以 Personnic 的高斯近似方法对散弹噪声作高斯近似后 ,其
结果和实测值的差异非常小[7] , 高斯近似方法和别的方法相比要简洁得多 。如果对散弹噪声作高斯
流光本身所具有的光功率时 ,光接收机灵敏度的计算式应为 :
P=
P′+
Pdc
=
1 1
+- ρρP′
(17)
3 灵敏度仿真与分析
在仿真的过程中做了以下假设 :对散弹噪声作高斯近似 ; 判决时刻假设 Ns 最大 (最坏情况) ; Q 选取时假设 0 ,1 码等概出现 ;APD 始终处于最佳状态 (仿真程序中是通过迭代实现的) 。
=
1 2
Pe
(4)
BER =
1 2
3
1 - erf
Q 2
(5)
这里定义参数 :
Q=
( Vth - boff ) δ2off
=
( bon - Vth) δ2on
(6)
2004 年第 2 期 徐争放等 :300Mbit/ s 光接收机灵敏度估算
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2. 2 计及暗电流和直流光时的数字光接收机灵敏度
如果 hp ( t) 是接收脉冲的波形 , hbf ( t) 是偏置电路及反馈的脉冲响应 , heq ( t) 是均衡器的脉冲响 应 ,则均衡器的输出可表示为 :
HOUT ( f ) = R0 GHp ( f ) HBf Heq ( f )
(3)
在对数字光接收机的输出函数的归一化处理要求中 ,为使其输出波形在判决时刻的瞬时值最大 ,
对于 C30817E、C309021S、SLIK 这三种 APD ,在采用相同的前置放大器 、在不同消光比 (误码率 10 - 9) 时的灵敏度如图 2 所示 。
图 2 不同 APD、不同消光比时的灵敏度
图 3 给出 APD C309021S ,前置放大器 NE20200 在不同误码率 、不同消光比时的灵敏度曲线 。 从图 3 及仿真结果可以获得如下结论 : ①APD 对 接 收 机 灵 敏 度 起 着 关 键 的 作 用 。在 误 码 率 为 10 - 9 、消 光 比 0. 05 时 , C309021S 较
主题词 光接收机 APD 消光比 灵敏度 误码率
1 前 言
光通信以其无与伦比的信息传输速率而备受关注 ,在其众多的研究领域中 ,通信距离是重点之 一 。虽然对不同的应用领域 ,光通信距离的增加有着不同的制约因素 ,但发射机的发射功率和接收机 的接收灵敏度一直是研究的重点 。特别是在无线激光通信领域 ,在保证通信质量和信息速率的前提 下 ,增加通信距离的最直接的方法是增加发射功率 ,提高接收灵敏度 。
+
I′5 +
1 r′1
(15)
I′5 = ∑′1 - I1
(16)
∑′1 的物理意义 :全 1 码流中的全部 1 码以及暗电流和直流光功率 ,对判决时刻产生的倍增噪声
影响 ; I′5 的物理意义 :计及暗电流和直流光影响时 ,除判决时刻之外的全部 1 码对判决时刻产生的倍 增噪声影响 。
在式 (13) 中 ,计及了 N d 和 N dc的影响 ,但未包括直流光本身所具有的光功率 。因此 , 当考虑到直
(8)
计及暗电流和直流光时的 APD 倍增噪声总平均功率为 :
N′s = Ns + N dc + N d = qR0 g2 + x E0 I1 + Em ∑1 - I1 + qR0 Tbg2 + x PdcI2 + qTbg2 + xIdI2
(9)
为了统一处理暗电流与直流光的影响 , 引入消光比ρ:全“0”的平均光功率 P0/ 全“1”的平均光功
2004 年第 2 期 徐争放等 :300Mbit/ s 光接收机灵敏度估算
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面解决 :一方面减小发射机的消光比 ,另一方面减小背景光功率 。
图 3 APD C309021S 在不同误码率 、不同消光比时的灵敏度
③在仿真时 ,我们计算了具体各参数对灵敏度的影响情况 : 暗电流 :C309021S 较 C30817E 因暗电流的减小而对灵敏度的提高是 1. 82dB ;SLIK 较 C309021S 在
暗电流在 APD 输出端产生的倍增噪声经光接收机放大和均衡后 ,在判决点上的平均功率为 :
N d = qTbg2 + xIdI2
(7)
功率为 Pdc的直流光在 APD 输出端产生一次光电流 Idc , Idc在 APD 输出端的倍增噪声经光接收机 放大和均衡后 ,在判决点上 ,平均功率为 :
N dc = qR0 Tbg2 + x PdcI2
电阻 , if ( t) 代表它和反馈电阻产生的热电流 。放大器部分采用 In - En 模型 ,其输入阻抗用电阻 Ra 和
电容 ca 并联表示 ,其噪声源包括两部分噪声电流源 ia ( t) 和输入噪声电压源 ea ( t) 。
光接收机的噪声包括两大部分 :探测器似 ,假设 1 脉冲的均值和方差分别为 bon和δ2on ,0 脉冲的均值和方差分别为 boff和δ2off ;设置判决阀值
电压 Vth ;假设数据流中 1 和 0 有相同的数目 ,在 1 和 0 有相同误码概率的情况下 ,可以获得 Q 参数和
误码率的关系 :
P0 ( Vth)
=
P1 ( Vth)
率 P1 。直流光与消光比ρ的关系可表示如下 :
ρ
Pdc = P0 = 1 - ρEmf b
(10)
引入另一个参数 :
δ=
1
ρ - ρTb
+
Id R0 Em
Tb
(11)
N′s = qR0 g2 + x E0 I1 + Em ∑1 - δI2 - I1
(12)
在 0 ,1 码等概出现这一非常接近实际的假设下 , 处于最佳状态的 APD 光接收机灵敏度可表示
跨导 gm = 50ms ;漏电流 IA = 35nA ;极间电容 0. 22pF ;噪声系数Γ = 1. 7 。 仿真采用的 APD 参数如表 1[8]所示 。
表 1 APD 参数
电离系数 k 量子效率 结电容 ( PF) 过剩噪声指数 x 暗电流 ( A)
C30817E 0. 02 70 2 0. 32
为:
式中 ,
P′=
fb 2
Em
=
fb 2 R0
2
Q1
+ +
x
x q1
1 +
x
xNA 2 (1 +
x)
x
r′12 (1 + x)
2+ x
r2′1 + x
(13)
r′1 =
∑′1 + I′5 +
(
∑′1 +
I′5)
2
+
16 x2
(1
+
x)
∑′1 I′5
2 ∑′1 I′5
(14)
r′2 =
∑′1 +
1 r′1
本文将通过不同的 APD 器件和互阻抗前置放大器的组合来估算 300Mbit/ s 接收机的灵敏度及影 响灵敏度的主要因素 。
2 接收机电路和性能分析
2. 1 接收机等效电路 光接收机的前置放大器大致分为三类 :低阻抗 、高阻抗和互阻抗前置放大器 。互阻抗的放大结构
因其较高的灵敏度 、短的检测时间常数 、大的动态范围 、稳定的系统性能等优点而被广泛采用 。图 1 是典型的互阻抗光接收机原理图 ,其中放大器部分采用 In - En 模型[1] 。
收稿日期 :2004 - 04 - 15 收修改稿日期 :2004 - 05 - 09
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空间电子技术 2004 年第 2 期
图 1 互阻抗接收机的等效电路
图 1 中 p ( t) 是接收光功率 , hp ( t) 是接收脉冲的波形 , cd 是光电二极管结电容 , Rb 是检测器偏置
C30817E 提高 2dB ,而 SLIK较 C30817E 提高 8. 4dB 。另外 ,仿真计算时发现 ,APD 中对灵敏度有较大影 响的 3 个参数是量子效率 、暗电流和电离系数 K ,其中暗电流和电离系数 K 对灵敏度造成的影响最 大。
②误码率和消光比对灵敏度的影响在图 3 中也反映得非常清楚 ,即消光比越高 ,接收机灵敏度越 低 ;接收机误码率的要求越高 ,接收机的灵敏度越低 。在此特别指出的是仿真时的消光比不是发射机 的消光比 ,而是在接收端包括所有直流光时定义的消光比 。在这个意义上 ,要减小消光比必须从两方
其它条件不变时 ,因暗电流的减小而对灵敏度的提高是 5145dB ; 电离系数 K :SLIK较 C309021S 在其它条件不变时 ,因 K 的减小而对灵敏度的提高是 1166dB ; 量子效率 :SLIK较 C309021S 在其它条件不变时 ,因量子效率的提高而对灵敏度的提高是 018dB ; 结电容 C :C309021S 较 C30817E 因结电容的减小而对灵敏度的提高 (间接) 是 0. 056 dB ; SLIK 较