光纤通信系统第四章.ppt

4.2、 放大器及其电路的噪声 一、噪声分析的一般方法 二、放大 器噪声的计算 1、放大 器输入端的等效电路 2、放大 器输入端的噪声源 3、放大 器输出噪声的计算 三、场效应管前置放大器的噪声 四、双极晶体管前置放大器的噪声 五、前置放大器的类型 一、噪声分析的一般方法 1、噪声的概念 1）广义噪声：随机噪声 电磁干扰 2）随机噪声总是与信号相对存在 (信号在检测、放大的过程中引进） 表示方法：SNR，NF 3）前置放大器的噪声是放大器主要的噪声 3、随机噪声的概率密度函数和概率分布函数 对于平稳随机噪声X, 落在x和x+dx之间的概率为： P（x ? X ?x+dx）= f(x) 称为随机过程的概率密度函数， F(x) = P( X ?= x ) = F(x) 是概率分布函数。 两随机变量之和：Z = X + Y, fz(z) = fx(x) * fy(y) 4、随机过程的数字特征 1）数学期望（均值） E[X] = 标准差（均方差） 方差：D(x) = E [（X – E[X]）2] = E [ X2 ] – (E[X])2 标准差: ? (X) = ?D(x) 5、平稳随机过程的功率谱密度 二、放大 器噪声的计算 放大器噪声的特点： 服从高斯分布 1、放大器输入端的等效电路 2、放大 器输入端的噪声源 1）电阻的热噪声 （有两种等效方法） 等效为并联电流噪声源：功率谱密度： 等效为串联电压噪声源：功率谱密度： 放大器有源器件的噪声功率谱密度：SI ，SE 3、放大器输出噪声的计算 1）思路 放大器是线性系统 对串联电压噪声源，先转换成电流源. 输入导纳: 对SE，乘以 按高斯分布对噪声功率求和 2、噪声源 1）散粒噪声 Igate为FET的栅漏电流。 2）沟道的热噪声 gm为FET的跨导， τ为数值系数，对Si FET, τ=0.7; 对GaAs FET, τ=1.1。 等效到输入端， 四、双极晶体管前置放大器的噪声 2、输入端噪声源 1）散粒噪声 2）基极电阻的热噪声 3、输出噪声功率 4.3 光接收机的灵敏度计算 一、灵敏度计算的一般方法 二、光电检测随机过程的统计特性 三、接收机灵敏度的高斯近似计算 一、灵敏度计算的一般方法 1. 灵敏度的概念: 保证误码率为需要值的情况下所需要的最低接收平均光功率(dBm). 2. 一般方法 1）求总噪声影响下信号的概率密度函数f0(x),f1(x)