运算放大器电路固有噪声的分析与测量1

运算放大器电路固有噪声的分析与测量1
运算放大器电路固有噪声的分析与测量1

Analysis And Measurement Of Intrinsic Noise In Op Amp Circuits

Part I: Introduction And Review Of Statistics

by Art Kay, Senior Applications Engineer, Texas Instruments Incorporated Noise can be defined as any unwanted signal in an electronic system. Noise is responsible for reducing the quality of audio signals or introducing errors into precision measurements. Board and system level electrical design engineers are interested in determining the worst case noise they can expect in their design and design methods for reducing noise and measurement techniques to accurately verify their design.

Intrinsic and extrinsic noise are the two fundamental types of noise that affect electrical circuits. Extrinsic noise is generated by external sources. Digital switching, 60 Hz noise and power supply switching are common examples of extrinsic noise. Intrinsic noise is generated by the circuit element itself. Broadband noise, thermal noise and flicker noise are the most common examples of intrinsic noise. This article series will describe how to predict the level of intrinsic noise in a circuit with calculations, and using SPICE simulations. Noise measurement techniques will be discussed also.

Thermal Noise

Thermal noise is generated by the random motion of electrons in a conductor. Because this motion increases with temperature so does the magnitude of thermal noise. Thermal noise can be viewed as a random variation in the voltage present across a component (eg a resistor). Fig. 1.1 shows what thermal noise looks like in the time domain (standard oscilloscope measurement). It also shows that if you look at this random signal statistically, it can be represented as a Gaussian distribution. The distribution is drawn sideways to help show its relationship with the time domain signal.

Fig. 1.1: White noise Shown In Time Domain And Statistically

The power contained within a thermal noise signal is directly proportional to temperature and bandwidth. Note that a simple application of the power formula can be used to express the relationship in terms of voltage and resistance (see Equation 1.1). This expression is useful because it allows you to estimate the root-mean square (rms) noise in the circuit. Furthermore, it illustrates the importance of using low resistance components when possible in low noise circuits.

Equation 1.1: Rms Thermal Noise Voltage

The important thing to know about Equation 1.1 is that it allows you to find an rms noise voltage. In most cases, engineers want to know, "What is the worst case noise scenario?" In other words, they are most interested in the peak-to-peak voltage. When attempting to translate an rms thermal noise voltage to peak-to-peak noise, it is important to remember the thermal noise has Gaussian distribution. There are some simple rules of thumb that are based on statistical relationships that can be used to convert rms to peak-to-peak value. Before presenting these, however, we will discuss some of the mathematical background. The focus of this article is to review this statistical background; subsequent articles will cover the measurement and analysis of practical analog circuits. Probability Density Function

The mathematical equation that forms the normal distribution function is called the Probability Density Function (see Equation 1.2). Plotting a histogram of noise voltage measured over a time interval will approximate the shape of this function. Fig. 1.2 shows a measured noise histogram with the probability distribution function superimposed on it.

Equation 1.2: Probability Density Function For Gaussian Distribution

Fig. 1.2: Measured Distribution With Superimposed Probability Density Function

Probability Distribution Function

The Probability Distribution Function is the integral of the probability density function. This function is very useful because it tells us what the probability is that an event will occur in a given interval (see Equation 1.3, and Figure 1.3). For example, assume that Figure 1.3 is a noise probability distribution function. The function tells us that there is a 30% chance that you will measure a noise voltage between -1 V and +1 V (ie the interval [-1, 1]) at any instant in time.

Equation 1.3: Probability Distribution Function

Fig. 1.3: Probability Density Function And Probability Distribution Function This Probability Distribution Function is instrumental in helping us translate rms to peak-to-peak. Note that the tails of the Gaussian distribution are infinite. This implies that any noise voltage is possible. While this is theoretically true, in practical terms the probability that extremely large instantaneous noise voltages are generated is very small. For example, the probability that we measure a noise voltage between -3σ and +3σ is 99.7 %. In other words, there is only a 0.3 % chance of measuring a voltage outside of this interval. So for this reason, ±3σ (ie 6σ ) is often used to estimate the peak-to-peak value for a noise signal. Note that some engineers use 6.6σ to estimate the peak-to-peak value of noise. There is no agreed upon standard for this estimation. Figure 1.4 graphically shows how 2σ will catch 68 % of the noise. Table 1.1 summarizes the relationship between standard deviation and probability of measuring a noise voltage.

Fig. 1.4: Illustrates How Standard Deviation Relates To Peak-To-Peak

NUMBER OF STANDARD DEVIATIONS CHANCE OF MEASURING VOLTAGE

2σ (same as ±σ) 68.3

%

3σ (same as ±1.5σ) 86.6

%

4σ (same as ±2σ) 95.4

%

5σ (same as ±2.5σ) 98.8

%

6σ (same as ±3σ) 99.7

%

6.6σ (same as ±3.3σ) 99.9

%

Table 1.1: Number Of Standard Deviations And Percentage Chance Of Measuring Thus, we have a relationship that allows us to estimate peak-to-peak noise given the standard deviation. In general, however, we want to convert rms to peak-to-peak. Often people assume that the rms and standard deviation are the same. This is not always the case. The two values are equal only when there is no dc component (the dc component is the average value μ). In the case of thermal noise, there is no dc component so the standard deviation and rms values are equal. Two examples are in the Appendix showing cases where the standard deviation is equal to rms and where it is not.

At the start of this article the formula for computing rms thermal noise voltage was introduced. Another way of computing the rms noise voltage is to measure a large number of discrete points and use statistics to estimate the standard deviation. For example, if you have a large number of samples from an ADC you could use Equation 1.4, 1.5 and 1.6 to compute the mean, standard deviation and rms of the noise signal. Example 1.3 in the Appendix illustrates how these formulae could be used in a simple Basic program. The Appendix also lists a more comprehensive set of useful statistical equations for your reference.

Equations 1.4, 1.5, 1.6: Statistical Equations For A Discrete Population

One final concept to cover in this review is the addition of noise signals. In order to add two noise signals, you must know if the signals are correlated or uncorrelated. Noise signals from two independent sources are uncorrelated. For example, the noise from two independent resistors or two op amps is uncorrelated. A noise source can become correlated through a feedback mechanism. Noise-canceling headphones are a good example of the addition of correlated noise sources. They cancel acoustic noise by summing inversely-correlated noise. Equation 1.7 shows how to add correlated noise signals. Note that in the case of the noise-canceling headphones the correlation factor would be C= -1.

Equation 1.7: Addition Of Random Correlated Signals

Equation 1.8: Addition Of Random Uncorrelated Signals

In most cases we will add uncorrelated noise sources (see Equation 1.8). Adding noise in this form is effectively summing two vectors using the Pythagorean Theorem. Figure 1.5 shows the addition graphically. A useful approximation is that if one of these sources is one-third the amplitude of the other, the smaller source can be ignored.

Fig. 1.5: Pythagorean Theorem For Noise

Summary And Preview

This part of the noise series introduced the concept of noise and reviewed some of the statistical fundamentals necessary to perform noise analysis. These fundamentals will be used throughout this series. Part II of this series will introduce the noise model of the op amp and describe some methods for calculating total output noise. Acknowledgments

Special thanks to all of the technical insights from the following individuals at

Burr-Brown Products from Texas Instruments:

?Rod Burt Senior Analog IC Design Manager

?Bruce Trump Manager Linear Products

?Tim Green Applications Engineering Manager

?Neil Albaugh Senior Applications Engineer

References

Robert V. Hogg, and Elliot A Tanis, Probability and Statistical Inference, 3rd Edition, Macmillan Publishing Co

C. D. Motchenbacher, and J. A. Connelly, Low-Noise Electronic System Design, A Wiley-Interscience Publication

About the author

Arthur Kay is a Senior Applications Engineer at Texas Instruments Incorporated. He specializes in the support of sensor signal conditioning devices. He graduated from Georgia Institute of Technology with an MSEE in 1993. He has worked as a semiconductor test engineer for Burr-Brown and Northrop Grumman Corporation.

Example 1: This example shows a mathematical calculation where rms is not equal to standard deviation. In general, the standard deviation and rms are not equal when there is

a dc component (ie non-zero mean value).

Example 2: This example shows a mathematical calculation where rms is equal to standard deviation. In general, the standard deviation and rms are equal when there is a no DC component (i.e., zero mean value).

Example 3: Basic Program Used To Implement Mean, Standard Deviation And Rms

Statistical Equations Using the Probability Distribution Function:

Statistical Equations Using For Measured Data

应用Matlab对含噪声语音信号进行频谱分析及滤波

应用Matlab对含噪声的语音信号进行频谱分析及滤波 一、实验内容 录制一段个人自己的语音信号,并对录制的信号进行采样;画出采样后语音信号的时域波形和频谱图;在语音信号中增加正弦噪声信号(自己设置几个频率的正弦信号),对加入噪声信号后的语音信号进行频谱分析;给定滤波器的性能指标,采用窗函数法和双线性变换设计数字滤波器,并画出滤波器的频率响应;然后用自己设计的滤波器对采集的信号进行滤波,画出滤波后信号的时域波形和频谱,并对滤波前后的信号进行对比试听,分析信号的变化。 二、实现步骤 1.语音信号的采集 利用Windows下的录音机,录制一段自己的话音,时间在1 s内。然后在Matlab软件平台下,利用函数wavread对语音信号进行采样,(可用默认的采样频率或者自己设定采样频率)。 2.语音信号的频谱分析 要求首先画出语音信号的时域波形;然后对语音号进行快速傅里叶变换,得到信号的频谱特性。 在采集得到的语音信号中加入正弦噪声信号,然后对加入噪声信号后的语音号进行快速傅里叶变换,得到信号的频谱特性。并利用sound试听前后语音信号的不同。

分别设计IIR和FIR滤波器,对加入噪声信号的语音信号进行去噪,画出并分析去噪后的语音信号的频谱,并进行前后试听对比。 3.数字滤波器设计 给出数字低通滤波器性能指标:如,通带截止频率fp=10000 Hz,阻带截止频率fs=12000 Hz(可根据自己所加入噪声信号的频率进行阻带截止频率设置),阻带最小衰减Rs=50 dB,通带最大衰减Rp=3 dB(也可自己设置),采样频率根据自己语音信号采样频率设定。

报告内容 一、实验原理 含噪声语音信号通过低通滤波器,高频的噪声信号会被过滤掉,得到清晰的无噪声语音信号。 二、实验内容 录制一段个人自己的语音信号,并对录制的信号进行采样;画出采样后语音信号的时域波形和频谱图;在语音信号中增加正弦噪声信号(自己设置几个频率的正弦信号),对加入噪声信号后的语音信号进行频谱分析;给定滤波器的性能指标,采用窗函数法和双线性变换设计数字滤波器,并画出滤波器的频率响应;然后用自己设计的滤波器对采集的信号进行滤波,画出滤波后信号的时域波形和频谱,并对滤波前后的信号进行对比试听,分析信号的变化。给出数字低通滤波器性能指标:如,通带截止频率fp=10000 Hz,阻带截止频率fs=12000 Hz (可根据自己所加入噪声信号的频率进行阻带截止频率设置),阻带最小衰减Rs=50 dB,通带最大衰减Rp=3 dB(也可自己设置),采样频率根据自己语音信号采样频率设定。 三、实验程序 1、原始信号采集和分析 clc;clear;close all; fs=10000; %语音信号采样频率为10000 x1=wavread('C:\Users\acer\Desktop\voice.wav'); %读取语音信号的数据,赋给x1 sound(x1,40000); %播放语音信号 y1=fft(x1,10240); %对信号做1024点FFT变换 f=fs*(0:1999)/1024; figure(1); plot(x1) %做原始语音信号的时域图形 title('原始语音信号'); xlabel('time n'); ylabel('fuzhi n'); figure(2); plot(f,abs(y1(1:2000))); %做原始语音信号的频谱图形 title('原始语音信号频谱') xlabel('Hz'); ylabel('fuzhi');

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: *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)。因此测量方法必须仔细选择。本文中将讨论噪声系数测试仪法和其他两个方法:增益法和Y系数法。 使用噪声系数测试仪 噪声系数测试/分析仪在图1种给出。 图1. 噪声系数测试仪,如Agilent公司的N8973A噪声系数分析仪,产生28VDC脉冲信号驱动噪声源 (HP346A/B),该噪声源产生噪声驱动待测器件(DUT)。使用噪声系数分析仪测量待测器件的输出。由于分析仪已知噪声源的输入噪声和信噪比,DUT的噪声系数可以在内部计算和在屏幕上显示。对于某些应用(混频器和接收机),可能需要本振(LO)信号,如图1所示。当然,测量之前必须在噪声系数测试仪中设置某些参数,如频率范围、应用(放大器/混频器)等。 使用噪声系数测试仪是测量噪声系数的最直接方法。在大多数情况下也是最准确地。工程师可在特定的频率范围内测量噪声系数,分析仪能够同时显示增益和噪声系数帮助测量。分析仪具有频率限制。例如,Agilent N8973A可工作频率为10MHz至3GHz。当测量很高的噪声系数时,例如噪声系数超过10dB,测量结果非常不准确。这种方法需要非常昂贵的设备。 增益法 前面提到,除了直接使用噪声系数测试仪外还可以采用其他方法测量噪声系数。这些方法需要更多测量和计算,但是在某种条件下,这些方法更加方便和准确。其中一个常用的方法叫做“增益法”,它是基于前面给出的噪声因数的定义:

HS5660C型精密噪声频谱分析仪操作指导书

HS5660C型噪声频谱分析仪操作指导书 1目的 规范使用HS5660C型噪声频谱分析仪。 2 适用范围 适用于HS5660C型噪声频谱分析仪的使用及维护。 3 职责 3.1起草人负责编写和修改操作规程。 3.2现场检测人员必须按照仪器操作规程进行检测,记录检测结果。 3.3科室主任审查批准,发布实施。 4操作规程 4.1通电检查:开启声级计右侧面上电源开关,显示器应显示A声级,F快特性,显示模拟表针刻度,(如果在左上角出现“Batt”,表示电池不足。)此时加声压,显示数据应跟随变化表示正常。 4.2声校准:将声级校准器(94dB、1kHz)配合在传声器上,不振不晃,开启校准器电源,声级计计权设置A、C或Lin,声压级读数应93.8dB,否则调节分析仪右侧面灵敏调节电位器,校准完成取下校准器。如果用活塞发生器(124dB、250Hz),声级计计权必须设置在C或Lin,校准读数应指示在124dB。 4.3.1瞬时声级测量:开启电源开关或按“复位”键,工作方式即为瞬时A声级、F快特性、中量程测量。 4.3.2滤波器选频测量:在工作状态下按“计权”键,显示为Lin,然后按“频率”键,选择滤波器测量,其中心频率为(31.5Hz、63Hz、125Hz、250Hz、500Hz、1kHz、2kHz、4kHz、8kHz)此时显示的数据为对应频率点的声级值。 4.3.3滤波器自动测量:在工作状态下按两次“方式”键之后按“定时”键可以选择每个频率点的测量时间(10s、1m、5m、10m、15m、20m、1h),此时按“运行”键开始测量。 4.3.4整时24小时自动测量:工作状态下按“方式”键,显示“Regular”,此时按“定时”键可以选择每个小时的测量时间(10s、1m、5m、10m、15m、20m、1h),按“运行键”后开始测量。数据采集完毕后计算结果并存储所有数据。4.3.5 Leq、L AE、SD、Lmax、Lmin、LN(L95、L90、L50、L10、L5)等数据的测量:自动测量操作为工作状态下按“定时”键设置测量时间(10s、1m、5m、10m、15m、20m、1h、8h、24h),按选择键选择自动测量的内容(Leq、L AE、SD、Lmax、Lmin、LN),测量结束后也可以按“选择”键查看数据,此时按“运行”键进行新的一次定时自动测量。手动测量为工作状态下按“定时”键设置测量时间,按“运行”后开始测量,到一定时间后再按“运行”键,分析仪即暂停

光纤放大器的调节方法

光纤放大器的调节方法 无线光通信是以激光作为信息载体,是一种不需要任何有线信道作为传输媒介的通信方式。与微波通信相比,无线光通信所使用的激光频率高,方向性强(保密性好),可用的频谱宽,无需申请频率使用许可;与光纤通信相比,无线光通信造价低,施工简便、迅速。它结合了光纤通信和微波通信的优势,已成为一种新兴的宽带无线接人方式,受到了人们的广泛关注。但是,恶劣的天气情况,会对无线光通信系统的传播信号产生衰耗作用。空气中的散射粒子,会使光线在空间、时间和角度上产生不同程度的偏差。大气中的粒子还可能吸收激光的能量,使信号的功率衰减,在无线光通信系统中光纤通信系统低损耗的传播路径已不复存在。大气环境多变的客观性无法改变,要获得更好更快的传输效果,对在大气信道传输的光信号就提出了更高的要求,一般地,采用大功率的光信号可以得到更好的传输效果。随着光纤放大器(EDFA)的迅速发展,稳定可靠的大功率光源将在各种应用中满足无线光通信的要求。 1 、EDFA的原理及结构 掺铒光纤放大器(EDFA)具有增益高、噪声低、频带宽、输出功率高、连接损耗低和偏振不敏感等优点,直接对光信号进行放大,无需转换成电信号,能够保证光信号在最小失真情况下得到稳定的功率放大。 、 EDFA的原理 在掺铒光纤中注入足够强的泵浦光,就可以将大部分处于基态的Er3+离子抽运到激发态,处于激发态的Er3+离子又迅速无辐射地转移到亚稳态。由于 Er3+离子在亚稳态能级上寿命较长,因此很容易在亚稳态与基态之间形成粒子数反转。当信号光子通过掺铒光纤时,与处于亚稳态的Er3+离子相互作用发生受激辐射效应,产生大量与自身完全相同的光子,这时通过掺铒光纤传输的信号光子迅速增多,产生信号放大作用。Er3+离子处于亚稳态时,除了发生受激辐射和受激吸收以外,还要产生自发辐射(ASE),它造成EDFA 的噪声。 、 EDFA的结构 典型的EDFA结构主要由掺铒光纤(EDF)、泵浦光源、耦合器、隔离器等组成。掺铒光纤是EDFA的核心部件。它以石英光纤作为基质,在纤芯中掺人固体激光工作物质铒离子,在几米至几十米的掺铒光纤内,光与物质相互作用而被放大、增强。光隔离器的作用是抑制光反射,以确保放大器工作稳定,它必须是插入损耗低,与偏振无关,隔离度优于40 dB。 、EDFA的特性及性能指标 增益特性表示了放大器的放大能力,其定义为输出功率与输入功率之比: 式中:Pout,Pin分别表示放大器输出端与输入端的连续信号功率。增益系数是指从泵浦光源输入1 mW 泵浦光功率通过光纤放大器所获得的增益,其单位为dB/mW:

运算放大器电路固有噪声的分析与测量

运算放大器电路固有噪声的分析与测量 第三部分:电阻噪声与计算示例 作者:TI 高级应用工程师 Art Kay 在第二部分中,我们给出了将产品说明书上噪声频谱密度曲线转换为运算放大器噪声源模型的方法。在本部分中,我们将了解如何用该模型计算简单运算放大器电路的总输出噪声。总噪声参考输入 (RTI) 包含运算放大器电压源的噪声、运算放大器电流源的噪声以及电阻噪声等。上述噪声源相加,再乘以运算放大器的噪声增益,即可得出输出噪声。图 3.1 显示了不同噪声源及各噪声源相加再乘以噪声增益后的情况。 图 3.1:噪声源相结合

噪声增益是指运算放大器电路对总噪声参考输入 (RTI) 的增益。在某些情况下,这与信号增益并不相同。图 3.2 给出的实例显示了信号增益(1)与噪声增益(2)不同的情况。Vn 信号源是指不同噪声源的噪声影响。请注意,通常在工程设计中,我们会在非反向输入端将所有噪声源结合为单个的噪声源。我们的最终目标是计算出运算放大器电路的噪声参考输出 (RTO)。 图 3.2:噪声增益与信号增益 方程式 3.1:简单运算放大器电路的噪声增益 在上一篇文章中,我们了解到如何计算电压噪声输入,不过我们如何将电流噪声源转换为电压噪声源呢?一种办法就是对每个电流源进行独立的节点分析,并用叠加法将结果求和。这时我们要注意,要用和的平方根 (RSS) 对每个电流源的结果进行求和。通过方程式 3.2 和 3.3,我们可将简单运算放大器电路的电流噪声转换为等效电压噪声源。图 3.3 给出了有关图示。附录 3.1 给出了该电路的整个演算过程。 方程式 3.2与3.3:将简单运算放大器的电流噪声转换为电压噪声 (RTI)

噪声频谱分析仪操作规程

噪声频谱分析仪操作规程 一、测量前准备 1. 装电池:5节5号干电池,如果连续测定8小时以上,使用高能碱性电池。 如使用外接电源,请注意正负极性。 2. 装传感器:将传感器对准前置级头子螺纹口顺时针旋紧。 3. 通电检查:开启电源开关,显示器应显示A声级,F快特性,显示模拟表针刻度,如果在左上角出现“Batt”,表示电池不足,应及时更换电池,此时显示的数据随声压而变化表示正常。 4. 声校准:将声级校准器(94dB、1kHz)配合在传声器上,开启校准器电源,声级计计权设置A或Lin,声压读数应是93.8dB,否则调节声级计右侧面灵敏度调节电位器,校准完成后取下校准器。 二、瞬时声级测量 1. 打开开关,选择快慢档,所显示的数值即为瞬时声压(A声级) 2. 按保持键则读数为最大声压(A声级) 三、测量时间设置 1. 按[定时]进入设定方式,再按[定时],测量时间依次为10s→1m→5m →10m→15m→20m→1h→8h→24h→Man→10s变化,若设定在1m时停止按键,表示自动测量时间为1分钟,其余类似。 2. 测量运行:设定好测量时间,按[运行]进入自动测量状态。显示“RUN”标记,到预定时间结束,“RUN”标记消失,显示“PAUSE”暂停标记。 3. 读取数据:按[选择],数据依次调出显示Leq→SD→Lmax→L95→L90→L50→L10→L5→Leq 四、频谱测量方法 1. 手动方式 [复位]→[计权]→显示“Lin”→[频率]→显示“.”表示1/1中心频率→[定时]设定测量时间→[运行]→显示“PUASE”读数为声压级 2. 自动测量 [复位]→[计权]→显示“Lin”→[定时]设定测量时间→连续按[频率]→直到1/1中心频率点全部选通,显示“.”→[运行]→自动测量自动记

光纤通信技术—光纤放大器概要

光纤通信技术—光纤放大器 光导纤维通信简称光纤通信,原理是利用光导纤维传输信号,以实现信息传递的一种通信方式。实际应用中的光纤通信系统使用的不是单根的光纤,而是许多光纤聚集在一起的组成的光缆。光纤放大器不但可对光信号进行直接放大,同时还具有实时、高增益、宽带、在线、低噪声、低损耗的全光放大功能,是新一代光纤通信系统中必不可少的关键器件。 名称:光纤放大器 关键字:光纤放大器 EDFA 半导体放大器光纤曼放大器 摘要:光放大器的开发成功及其产业化是光纤通信技术中的一个非常重要的成果,它大大地促进了光复用技术、光弧子通信以及全光网络的发展。顾名思义,光放大器就是放大光信号。在此之前,传送信号的放大都是要实现光电变换及电光变换,即O/E/O变换。有了光放大器后就可直接实现光信号放大。光放大器主要有3种:光纤放大器、拉曼放大器、半导体光放大器。光纤放大器就是在光纤中掺杂稀土离子(如铒、镨、铥等)作为激光活性物质。每一种掺杂剂的增益带宽是不同的;掺铥光纤放大器的增益带是S波段;掺镨光纤放大器的增益带在1310nm附近。而喇曼光放大器则是利用喇曼散射效应制作成的光放大器,即大功率的激光注入光纤后,会发生非线性效应?喇曼散射。在不断发生散射的过程中,把能量转交给信号光,从而使信号光得到放大。由此不难理解,喇曼放大是一个分布式的放大过程,即沿整个线路逐渐放大的。其工作带宽可以说是很宽的,几乎不受限制。这种光放大器已开始商品化了,不过相当昂贵。半导体光放大器(S0A)一般是指行波光放大器,工作原理与半导体激光器相类似。 1.引言 无线光通信是以激光作为信息载体,是一种不需要任何有线信道作为传输媒介的通信方式。与微波通信相比,无线光通信所使用的激光频率高,方向性强(保密性好),可用的频谱宽,无需申请频率使用许可;与光纤通信相比,无线光通信造价低,施工简便、迅速。它结合了光纤通信和微波通信的优势,已成为一种新兴的宽带无线接人方式,受到了人们的广泛关注。但是,恶劣的天气情况,会对无线光通信系统的传播信号产生衰耗作用。空气中的散射粒子,会使光线在空问、时间和角度上产生不同程度的偏差。大气中的粒子还可能吸收激光的能量,使信号的功率衰减,在无线光通信系统中光纤通信系统低损耗的传播路径已不复存在。大气环境多变的客观性无法改变,要获得更好更快的传输效果,对在大气信道传输的光信号就提出了更高的要求,一般地,采用大功率的光信号可以得到更好的传输效果。随着光纤放大器(EDFA)的迅速发展,稳定可靠的大功率光源将在各种应用中满足无线光通信的要求。 2.光纤放大器的发展方向 由于超高速率、大容量、长距离光纤通信系统的发展,对作为光纤通信领域的关键器件——光纤放大器在功率、带宽和增益平坦方面提出了新的要

噪声测试及频谱分析

噪声测试及频谱分析 一. 实验步骤及内容 1)启动服务器,运行DRVI主程序,然后点击DRVI快捷工具条上的“联机注册”图 标,选择其中的“DRVI采集仪主卡检测(USB)”进行服务器和数据采集仪之间 的注册。联机注册成功后,从DRVI工具栏和快捷工具条中启动“内置的Web服 务器”,开始监听8500端口。 2)打开客户端计算机,启动计算机上的DRVI客户端程序,然后点击DRVI快捷工具 条上的“联机注册”图标,选择其中的“DRVI局域网服务器检测”,在弹出的对 话框中输入服务器IP地址(例如:192.168.0.1),点击“发送”按钮,进行客户端 和服务器之间的认证。 3)因为该实验的目的是了解噪声信号的测量方法,并且要实现服务器端的数据共享 功能,需要分别设计服务器端和客户端的实验脚本。对于服务器端,首先需要将 数据采集进来,DRVI中提供了一个8通道的USB数据采集芯片,用于完成对外 部信号的数据采集,实际使用中,可以插入一片“USB 数据采集卡”芯片来完 成;数据采集仪的启动采用一片“0/1按钮”芯片来控制;要完成噪声值的计 算,首先必须计算出信号的功率谱,所以需选择一片“频谱计算”芯片,然后 再插入一片“倍频程”芯片,采用FFT算法来计算并显示声音信号的倍频程 谱,并将计算出的声音信号的分贝值存储于输出数组的第1位,再使用一片 “VBScript 脚本”芯片,在其中添加脚本文件将“倍频程”芯片输出数组中的 第1位数据(即噪声值)取出,并通过“数码LED ”芯片显示出来;另外选 择一片“波形/频谱显示”芯片,用于显示声音信号的时域波形;再加上一些 文字显示芯片和装饰芯片,就可以搭建出一个“噪声测量”服务器端的实 验,所需的软件芯片数量、种类、与软件总线之间的信号流动和连接关系如图1.2 所示,根据实验原理设计图在DRVI软面包板上插入上述软件芯片,然后修改其属 图1.2 噪声测量实验参考设计原理图

应用Matlab对含噪声语音信号进行频谱分析及滤波

一、实验内容 录制一段个人自己的语音信号,并对录制的信号进行采样;画出采样后语音信号的时域波形和频谱图;在语音信号中增加正弦噪声信号(自己设置几个频率的正弦信号),对加入噪声信号后的语音信号进行频谱分析;给定滤波器的性能指标,采用窗函数法和双线性变换设计数字滤波器,并画出滤波器的频率响应;然后用自己设计的滤波器对采集的信号进行滤波,画出滤波后信号的时域波形和频谱,并对滤波前后的信号进行对比试听,分析信号的变化。 二、实现步骤 1.语音信号的采集 利用Windows下的录音机,录制一段自己的话音,时间在1 s内。然后在Matlab软件平台下,利用函数wavread对语音信号进行采样,(可用默认的采样频率或者自己设定采样频率)。 2.语音信号的频谱分析 要求首先画出语音信号的时域波形;然后对语音号进行快速傅里叶变换,得到信号的频谱特性。 在采集得到的语音信号中加入正弦噪声信号,然后对加入噪声信号后的语音号进行快速傅里叶变换,得到信号的频谱特性。并利用sound试听前后语音信号的不同。 分别设计IIR和FIR滤波器,对加入噪声信号的语音信号进行去噪,

画出并分析去噪后的语音信号的频谱,并进行前后试听对比。 3.数字滤波器设计 给出数字低通滤波器性能指标:如,通带截止频率fp=10000 Hz,阻带截止频率fs=12000 Hz(可根据自己所加入噪声信号的频率进行阻带截止频率设置),阻带最小衰减Rs=50 dB,通带最大衰减Rp =3 dB(也可自己设置),采样频率根据自己语音信号采样频率设定。

报告内容 一、实验原理 含噪声语音信号通过低通滤波器,高频的噪声信号会被过滤掉,得到清晰的无噪声语音信号。 二、实验内容 录制一段个人自己的语音信号,并对录制的信号进行采样;画出采样后语音信号的时域波形和频谱图;在语音信号中增加正弦噪声信号(自己设置几个频率的正弦信号),对加入噪声信号后的语音信号进行频谱分析;给定滤波器的性能指标,采用窗函数法和双线性变换设计数字滤波器,并画出滤波器的频率响应;然后用自己设计的滤波器对采集的信号进行滤波,画出滤波后信号的时域波形和频谱,并对滤波前后的信号进行对比试听,分析信号的变化。给出数字低通滤波器性能指标:如,通带截止频率fp=10000 Hz,阻带截止频率fs=12000 Hz (可根据自己所加入噪声信号的频率进行阻带截止频率设置),阻带最小衰减Rs=50 dB,通带最大衰减Rp=3 dB(也可自己设置),采样频率根据自己语音信号采样频率设定。 三、实验程序 1、原始信号采集和分析 clc;clear;close all; fs=10000; %语音信号采样频率为10000 x1=wavread('C:\Users\acer\Desktop\'); %读取语音信号的数据,赋给x1 sound(x1,40000); %播放语音信号 y1=fft(x1,10240); %对信号做1024点FFT变换 f=fs*(0:1999)/1024; figure(1); plot(x1) %做原始语音信号的时域图形 title('原始语音信号'); xlabel('time n'); ylabel('fuzhi n'); figure(2); plot(f,abs(y1(1:2000))); %做原始语音信号的频谱图形 title('原始语音信号频谱') xlabel('Hz'); ylabel('fuzhi');

HS5671B型噪声频谱分析仪

HS5671B型噪声频谱分析仪 使用说明书

嘉兴恒升电子有限公司 注意事项:仪器所用的传声器是一种精密传感器,请勿碰撞,以免膜片破损,不用时应放置妥当。如人为损坏不属保修范围。安装电池或外接电源应注意极性,切勿反接,仪器长期不使用时应取下电池,以

免漏液损坏仪器。仪器应避免放置于高温、潮湿、有污水、灰尘及含盐酸、碱成分高的空气或化学气体的地方,避免阳光直射。请勿擅自拆卸仪器,如果仪器工作不正常,可送修理单位或厂方检修。如私自拆卸不属保修范围。 装箱清单: 1)HS5671B型分析仪一台 2)使用说明书一本 3)产品合格证一张 4)产品检定证书一份 5)程序软盘一张 6)计算机接口连接线一根 7)风罩一只 8)钟表起子一把 9)携带箱一只 以下根据订货要求另外提供 10)5m、10m、15m、20m延伸电缆一根 11)UP40TS微型打印机及连线一台 12)三脚架一只 13)声级校准器一只 14) 主机外接电源(6V)一只 18 一概述 HS5671B型噪声频谱分析仪既是一种测量指数时间计权声级的通用声级计,又是能测量时间平均声级的积分平均声级计和测量声暴露的积分声级计,它还能测量累计百分声级(统计声级),其性能符合GB/T17181-1997和IEC61672-2002标准对1级声级计的要求,同时也符合IEC1260和GB/T3241对倍频程滤波器和1/3倍频程滤波器的要求,对射频场敏感度属X类。

本仪器采用了先进的数字检波技术,具有可靠性高、稳定性好、动态范围宽等优点。本仪器采用128×64点阵式液晶显示器带背景光显示,全中文界面,显示内容丰富,操作界面采用菜单方式,有汉字提示功能,用户操作简便,电池供电,测量结果可长期保存在仪器内,通过内置RS-232接口在现场或事后用微型打印机打印出来或送到计算机中去处理。 本仪器结构紧凑、造型美观、功能多、自动化程度高,可用于环境噪声的测量,也可用于劳动保护、工业卫生及各种机器、车辆、船舶、电器等工业噪声测量,还可以用于实验室进行噪声分析。 二主要技术性能 1 传声器:Φ12.7mm(1/2″)予极化测试电容传声器,灵敏度约 30mV/Pa 频率范围:20Hz~20kHz 2 测量范围:35dB~130dB(A) 40dB~130dB(C) 35dB~130dB(L) 3 频率范围:10Hz~20 kHz 4 频率计权:A、C计权 5 参考方向为电容传声器的轴向 6 参考声压级:94dB 7 时间计权:快(F)、慢(S) 8 检波器特性:数字检波,真有效值 1

噪声系数测量方法

噪声系数测量的三种方法 摘要: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(NF)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: 式1 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:

* 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围的噪声系数(接收机系统)。因此测量方法必须仔细选择。本文中将讨论噪声系数测试仪法和其他两个方法:增益法和Y系数法。 使用噪声系数测试仪 噪声系数测试/分析仪在图1种给出。

图1. 噪声系数测试仪,如Agilent的N8973A噪声系数分析仪,产生28VDC脉冲信号驱动噪声源(HP346A/B),该噪声源产生噪声驱动待测器件(DUT)。使用噪声系数分析仪测量待测器件的输出。由于分析仪已知噪声源的输入噪声和信噪比,DUT的噪声系数可以在部计算和在屏幕上显示。对于某些应用(混频器和接收机),可能需要本振(LO)信号,如图1所示。当然,测量之前必须在噪声系数测试仪中设置某些参数,如频率围、应用(放大器/混频器)等。 使用噪声系数测试仪是测量噪声系数的最直接方法。在大多数情况下也是最准确地。工程师可在特定的频率围测量噪声系数,分析仪能够同时显示增益和噪声系数帮助测量。分析仪具有频率限制。例如,Agilent N8973A可工作频率为10MHz至3GHz。当测量很高的噪声系数时,例如噪声系数超过10dB,测量结果非常不准确。这种方法需要非常昂贵的设备。

运算放大器电路中固有噪声的分析与测量一

运算放大器电路中固有噪声的分析与测量(一) 第一部分:引言与统计数据评论 我们可将噪声定义为电子系统中任何不需要的信号。噪声会导致音频信号质量下降以及精确测量方面的错误。板级与系统级电子设计工程师希望能确定其设计方案在最差条件下的噪声到底有多大,并找到降低噪声的方法以及准确确认其设计方案可行性的测量技术。 噪声包括固有噪声及外部噪声,这两种基本类型的噪声均会影响电子电路的性能。外部噪声来自外部噪声源,典型例子包括数字开关、60Hz 噪声以及电源开关等。固有噪声由电路元件本身生成,最常见的例子包括宽带噪声、热噪声以及闪烁噪声等。本系列文章将介绍如何通过计算来预测电路的固有噪声大小,如何采用 SPICE模拟技术,以及噪声测量技术等。 热噪声 热噪声由导体中电子的不规则运动而产生。由于运动会随温度的升高而加剧,因此热噪声的幅度会随温度的上升而提高。我们可将热噪声视为组件(如电阻器)电压的不规则变化。图 1.1 显示了标准示波器测得的一定时域中热噪声波形,我们从图中还可看到,如果从统计学的角度来分析随机信号的话,那么它可表现为高斯分布曲线。我们给出分布曲线的侧面图,从中可以看出它与时域信号之间的关系。 图 1.1: 在时间域中显示白噪声以及统计学分析结果

热噪声信号所包含的功率与温度及带宽直接成正比。请注意,我们可简单应用功率方程式来表达电压与电阻之间的关系(见方程式1.1),根据该表达式,我们可以估算出电路均方根 (RMS) 噪声的大小。此外,它还说明了在低噪声电路中尽可能采用低电阻元件的重要性。 方程式 1.1:热电压 方程式 1.1 中有一点值得重视的是,根据该表达式我们还可计算出 RMS 噪声电压。在大多数情况下,工程师希望了解“最差条件下噪声会有多严重?”换言之,他们非常关心峰峰值电压的情况。如果我们要将 RMS 热噪声电压转化为峰峰值噪声的话,那么必须记住的一点是:噪声会表现为高斯分布曲线。这里有一些单凭经验的方法即根据统计学上的关系,我们可将 RMS 热噪声电压转化为峰峰值噪声。不过,在介绍有关方法前,我想先谈谈一些数学方面的基本原理。本文的重点在于介绍统计学方面的基本理论,随后几篇文章将讨论实际模拟电路的测量与分析事宜。 概率密度函数: 构成正态分布函数的数学方程式称作“概率密度函数”(见方程式 1.2)。根据一段时间内测得的噪声电压绘制出相应的柱状图,从该柱状图,我们可以大致看出函数所表达的形状。图 1.2 显示了测得的噪声柱状图,并给出了相应的概率密度函数。

频谱分析仪基础知识性能指标和实用技巧

频谱分析仪基础知识性能指标及实用技巧 频谱分析仪是用来显示频域幅度的仪器,在射频领域有“射频万用表”的美称。在射频领域,传统的万用表已经不能有效测量信号的幅度,示波器测量频率很高的信号也比较困难,而这正是频谱分析仪的强项。本讲从频谱分析仪的种类与应用入手,介绍频谱分析仪的基本性能指标、操作要点和使用方法,供初级工程师入门学习;同时深入总结频谱分析仪的实用技巧,对频谱分析仪的常见问题以Q/A的形式进行归纳,帮助高级射频的工程师和爱好者进一步提高。 频谱分析仪的种类与应用 频谱分析仪主要用于显示频域输入信号的频谱特性,依据信号方式的差异分为即时频谱分析仪和扫描调谐频谱分析仪两种。完成频谱分析有扫频式和FFT两种方式:FFT适合于窄分析带宽,快速测量场合;扫频方式适合于宽频带分析场合。 即时频谱分析仪可在同一时间显示频域的信号振幅,其工作原理是针对不同的频率信号设置相对应的滤波器与检知器,并经由同步多工扫瞄器将信号输出至萤幕,优点在于能够显示周期性杂散波的瞬时反应,但缺点是价格昂贵,且频宽范围、滤波器的数目与最大多工交换时间都将对其性能表现造成限制。 扫瞄调谐频谱分析仪是最常用的频谱分析仪类型,它的基本结构与超外差式器类似,主要工作原理是输入信号透过衰减器直接加入混波器中,可调变的本地振荡器经由与CRT萤幕同步的扫瞄产生器产生随时间作线性变化的振荡频率,再将混波器与输入信号混波降频后的中频信号放大后、滤波与检波传送至CRT萤幕,因此CRT萤幕的纵轴将显示信号振幅与频率的相对关系。 基于快速傅立叶转换(FFT)的频谱分析仪透过傅立叶运算将被测信号分解成分立的频率分量,进而达到与传统频谱分析仪同样的结果。新型的频谱分析仪采用数位,直接由类比/数位转换器(ADC)对输入信号取样,再经傅立叶运算处理后而得到频谱分布图。 频谱分析仪透过频域对信号进行分析,广泛应用于监测电磁环境、无线电频谱监测、电子产品电磁兼容测量、无线电发射机发射特性、信号源输出信号品质、反无线窃听器等领域,是从事电子产品研发、生产、检验的常用工具,特别针对无线通讯信号的测量更是必要工具。另外,由于频谱仪具有图示化射频信号的能力,频谱图可以帮助我们了解信号的特性和类型,有助于最终了解信号的调制方式和机的类型。在军事领域,频谱仪在电子对抗和频谱监测中

掺铒光纤放大器的设计..

东北石油大学课程设计 2014年3月7日

东北石油大学课程设计任务书 课程光电子技术课程设计 题目掺铒光纤放大器的设计 专业电子科学与技术姓名苗培梓学号100901240106 主要内容、基本要求、主要参考资料等 1、主要内容: 的掺铒光纤放通过学习光纤放大器的原理,设计一个能够对波长为1.55m 大器。 2、基本要求 要求在论文中写出掺铒光纤放大器的工作原理,结构与特性,以及优点与应用。 3、参考文献: [1] 刘增基,周洋溢著,光纤通信,西安电子科技大学出版社,2002.6. [2] 雷肇棣著,光纤通信基础,电子科技大学出版社,1999. [3] 马养武,包成芳,光电子学,浙江大学出版社,2003.3. 完成期限2014.3.3 ~2014.3.7 指导教师 专业负责人 年月日

第1章概述 掺铒光纤放大器,即在信号通过的纤芯中掺入了铒离子Er3 + 的光信号放大器,是1985年英国南安普顿大学首先研制成功的光放大器,它是光纤通信中最伟大的发明之一。掺铒光纤是在石英光纤中掺入了少量的稀土元素铒离子的光纤,它是掺铒光纤放大器的核心。光纤放大器是光纤通信系统对光信号直接进行放大的光放大器件,在使用光纤的通信系统中,不需要将光信号转换为电信号,直接对光信号进行放大的一种技术。 1.1研究意义 众所周知,现今是信息时代,社会信息化进程正在逐渐的深入,整个社会受信息运行的影响也随之越来越大,随着因特网的普及和网上应用,使人们对一些新型信息服务的需求越来越迫切,例如家庭办公、远程教育、电子商务等,因此这就需要用到功能强大的通信网络,光纤通信作为一种理想的通信手段,具有了诸如较大的通信容量、较长的无中继通信距离、良好的保密性等许多的优点,这使得光纤通信取代其它通信手段是一种必然的趋势。 在光放大器中,掺铒光纤放大器,即EDFA,的技术比较成熟,自身性能较好,所以它的应用比较广泛。它具有高增益、低噪声、输出功率大、串话小,对温度偏振不敏感,藕合效率高,易与传输光纤藕合连接,损耗低,不易自激,对信号速率和格式透明,并具有几十纳米的放大带宽等优点。由于它几乎接近完美的特性及半导体泵浦源的使用,导致了它在波分复用系统中的广泛应用,随着光纤通信向速度更快、带宽更大方向的发展,随之对掺铒光纤放大器的性能也有着更高的要求。 1.2发展趋势及其前景 掺铒光纤放大器的研究始于60年代早期,E.Snitzer发现掺铒玻璃对1.50微米波长的激光有放大作用,提出了掺杂光纤放大器的设想,但由于当时未能解决热淬灭效应问题,而且随后出现了半导体光放大器,使得掺铒光纤放大器的研究停滞不前。直到80年代中期,南安普敦大学的研究人员通过改进的化学气相沉积法(MCVD)成功研制出了掺铒光纤,并在之后制作出了利用650nm波长50mW 的红染料激光器为泵浦的EDFA具有25dB的小信号增益;几乎同时贝尔实验室

噪声测量和频谱分析仪器

噪声测量和频谱分析仪器 概述:噪声测量和频谱分析仪器,本底噪声低,动态范围大;模块化设计,配置不同硬件和软件模块,使仪器分别具有噪声频譜分析、积分采集、统计分析、24h测量、脉冲噪声测量、混响时间测量等不同的功能。仪器采用数字检波和开关电容滤波技术,具有精度高、稳定性好、可靠性高等特点。测量和分析结果可以保存、打印、送入计算机。适用于各种工业噪声测量和频谱分析、环境噪声监测,以及建筑物内混响时间测量。 特点:◎超大容量储存;◎大屏幕LCD显示,有背光; ◎F型和G型内置倍频程滤波器;◎D型可测脉冲噪声。 系列产品模块选择和组合及用途,如下表: 模块配置 频谱分析 统计分析 主要技术性能: 模块型号 用途 积分采集和脉冲噪声测量 统计分析和24h测量 统计分析、频谱分析和混响时间测量 符合标准 GB/T3785 1型,JJG188-2002 1级,IEC 61672-1:2002 1级 2级 传声器 AW A14423型预极化测试电容传声器(1/2”),标称灵敏度50mV/Pa AW A14421 本机噪声 小于18dB(A),23dB(C),28dB(F) 小于23dB(A) 测量上限 130dB

频率范围 10 Hz~20 kHz 20Hz~12.5kHz 频率计权 A,C,Flat (平直响应) 时间平均 F,S,I及线性平均 指数平均(有效值) F,S及线性平均 量程 10~80,20~90,30~100,40~110,50~120,60~130 线性工作范围 70dB 内置滤波器 —— 1/1倍频程滤波器, 中心频率: 31.5 Hz~16 kHz 1/1倍频程滤波器, 中心频率: 31.5 Hz~8 kHz 测量方式 Lp,Leq,Lmax,Lmin,LAE,E Lp,Leq,Lmax,Lmin,LAE,E,L5,L10,L50,L90,L95和24h测量采样时间间隔 31ms(脉冲测量7.8ms) 31ms 31ms(Tr测量16ms) 积分时间

含噪声的语音信号分析与处理设计

课程设计任务书 学生姓名:苗强强专业班级:电信1204 指导教师:阙大顺沈维聪工作单位:信息工程学院 题目: 程控宽带放大器的设计 初始条件: 程控宽带放大器是电子电路中常用模块,在智能仪器设备及嵌入式系统中有广 泛的应用。因此对于电子信息专业的技术人员来说,熟练掌握该项技术很有必要。 要求完成的主要任务:(包括课程设计工作量及其技术要求,以及说明书撰写等具体 要求) (1)输入阻抗>1KΩ,单端输入,单端输出,放大器负载电阻为600Ω; (2)3dB通频带10kHz~6MHz,在20kHz~5MHz频带内增益起伏<1dB。 (3)增益调节范围10 dB~40 dB,(通过键盘操作调节)。 (4)发挥部分:当输入频率或输出负载发生变化时,通过微处理器自动调节,保持 放大器增益不变。 (5)电路通过仿真即可。 时间安排: 1. 任务书下达,查阅资料 1天 2. 制图规范、设计说明书讲解 2天 3. 设计计算说明书的书写 5天 4. 绘制图纸 1天 5. 答辩 1天 指导教师签名:年月日 系主任(或责任教师)签名:年月日

滤波器设计在数字信号处理中占有极其重要的地位,FIR数字滤波器和IIR滤波器是滤波器设计的重要组成部分。利用MATLAB信号处理工具箱可以快速有效地设计各种数字滤波器。课题基于MATLAB有噪音语音信号处理的设计与实现,综合运用数字信号处理的理论知识对加噪声语音信号进行时域、频域分析和滤波。通过理论推导得出相应结论,再利用MATLAB 作为编程工具进行计算机实现。在设计实现的过程中,使用窗函数法来设计FIR数字滤波器,用巴特沃斯、切比雪夫和双线性变法设计IIR数字滤波器,并利用MATLAB 作为辅助工具完成设计中的计算与图形的绘制。通过对对所设计滤波器的仿真和频率特性分析,可知利用MATLAB信号处理工具箱可以有效快捷地设计FIR和IIR数字滤波器,过程简单方便,结果的各项性能指标均达到指定要求。 关键词数字滤波器 MATLAB IIR滤波器 FIR滤波器

HS5671B噪声频谱分析仪说明书

一概述 HS5671B型噪声频谱分析仪既是一种测量指数时间计权声级的通用声级计,又是能测量时间平均声级的积分平均声级计和测量声暴露的积分声级计,它还能测量累计百分声级(统计声级),其性能符合GB/T17181-1997和IEC61672-2002标准对1级声级计的要求,同时也符合IEC1260和GB/T3241对1/1,1/3倍频程滤波器和的要求,对射频场敏感度属X类。 本仪器采用了先进的数字检波技术,具有可靠性高、稳定性好、动态范围宽等优点。本仪器采用128×64点阵式液晶显示器带背景光显示,全中文界面,显示内容丰富,操作界面采用菜单方式,有汉字提示功能,用户操作简便,电池供电,测量结果可长期保存在仪器内,通过内置RS-232接口在现场或事后用微型打印机打印出来或送到计算机中去处理。 二主要技术性能 1 传声器:Φ12.7mm(1/2″)予极化测试电容传声器,灵敏度约30mV/Pa 频率范围:10Hz~20kHz, 2 测量范围:25dB~130dB(A) 30dB~130dB(C) 35dB~130dB(L) 3 频率范围:10Hz~20 kHz 4 频率计权:A、C、Lin计权 5 参考方向为电容传声器的轴向 6 参考声压级:94dB 7 时间计权:快(F)、慢(S) 8 检波器特性:数字检波,真有效值 9 仪器类型:1级 10 级量程分高、中、低三档: 高量程H 60dB~130 dB 中量程M 40dB~110 dB 低量程L 25dB~90 dB 每档线性范围≥60dB。以中量程为参考量程。 11 测量时间设定:Man (人工)、10s、1min、5min、10min、15min、20min、30min、1h、8h、24h、24h整时。 12 自动测量功能:Lp、Leq、LAE、LN(L5、L10、L50、L90、L95)、SD、Lmax、Lmin、E、Ld、Ln、Ldn、1/1、1/3滤波器自动测量、混响Tr、噪声数据采集等。*

实验十二 掺铒光纤放大器(EDFA)的性能测试(优.选)

实验十二掺铒光纤放大器(EDFA)的性能测试 一、实验目的 1. 了解掺铒光纤放大器(EDFA)的工作原理、基本结构及相关特性; 2. 测试掺铒光纤放大器(EDFA)的各种参数,并根据测量的参数计算增益、输出饱和功率和噪声系数; 二、实验原理 在光纤放大器实用化以前,为了克服光纤传输中的损耗,每传输一段距离都要进行“再生”,即把传输后的弱光信号转换成电信号,经过放大、整形后,再去调制激光器,生成一定强度的光信号,即所谓的O—E—O光电混合中继。但随着传输码率的提高,“再生”的难度也随之提高,于是中继部分成了信号传输容量扩大的“瓶颈”。光纤放大器的出现解决了这一难题,其不但可对光信号进行直接放大,同时还具有实时、高增益、宽带、在线、低噪声、低损耗的全光放大功能,是新一代光纤通信系统中必不可少的关键器件;由于这项技术不仅解决了损耗对光网络传输速率与距离的限制,更重要的是它开创了C+L波段的波分复用,从而将使超高速、超大容量、超长距离的波分复用(WDM)、密集波分复用(DWDM)、全光传输、光孤子传输等成为现实,是光纤通信发展史上的一个划时代的里程碑。 在目前实用化的光纤放大器中主要有掺铒光纤放大器(Erbium-Doped Fiber Amplifier,EDFA)、半导体光放大器(SOA)和光纤喇曼放大器(FRA)等,其中掺铒光纤放大器以其优越的性能现已广泛应用于长距离、大容量、高速率的光纤通信系统、接入网、光纤CATV 网、军用系统(雷达多路数据复接、数据传输、制导等)等领域。在系统中EDFA有三种基本的应用方式:功率放大器(Power booster-Amplifier)、中继放大器(Line-Amplifier)和前置放大器(Pre-Amplifier)。它们对放大器性能有不同的要求,功放要求输出功率大,前放对噪声性能要求高,而中放两者兼顾。 1.掺铒光纤放大器的工作原理 Er3+能级图及放大过程:掺铒光纤放大器之所以能放大光信号的基本原理在于Er3+吸收泵浦光的能量,由基态4I15/2跃迁至处于高能级的泵浦态,对于不同的泵浦波长电子跃迁到不同的能级,当用980nm波长的光泵浦时,如图15-1所示,Er+3从基态跃迁至泵浦态4I11/2。由于泵浦态上的载流子的寿命只有1μs,电子迅速以非辐射方式由泵浦态豫驰至亚稳态,在亚稳态上载流子有较长的寿命,在源源不断的泵浦下,亚稳态上的粒子不断累积,从而实现粒子数反转分布。当有1550nm的信号光通过已被激活的铒光纤时,在信号光的感应下,亚稳态上的粒子以收集受激辐射的方式跃迁到基态,同时释放出一个与感应光子全同的光

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