接收机构成原理
光接收机的应用与原理
光接收机的应用与原理一、光接收机的概述光接收机是光通信系统中至关重要的组成部分，用于接收光信号并将其转换为电信号。
它在光纤通信、光无线通信等领域广泛应用，成为现代通信技术的重要支撑。
二、光接收机的原理光接收机的基本原理是利用光电二极管将光信号转换为电信号。
光电二极管是一种能够将光能转化为电能的器件，它的结构类似于半导体二极管。
当光子入射到光电二极管的PN结上时，会激发电子从价带跃迁到导带，产生电流。
这个电流的大小与入射光子的能量有关，所以可以借此将光信号转换为电信号。
三、光接收机的工作原理光接收机主要通过以下几个步骤将光信号转换为电信号：1.光接收：接收器接收到入射光信号，光子入射到光电二极管上；2.光电转换：光电二极管将光子能量转换为电子能量，激发电子从价带跃迁到导带；3.电荷放大：电荷放大器将产生的微弱电流放大为可以被检测的电信号；4.信号处理：经过信号处理电路，将电信号进行滤波、放大、整形等处理；5.输出：最终将处理后的电信号输出给其他设备进行处理或存储。
四、光接收机的应用光接收机在光通信、光无线通信等领域有着广泛的应用，具体包括以下几个方面：•光纤通信：光接收机作为光纤通信系统中的关键组件，用于将光信号转换为电信号，并完成信号处理和转发。
•光无线通信：光接收机在光无线通信系统中起到类似的作用，将光信号转换为电信号，并进行后续处理和传输。
•光传感器：光接收机可以用于制造各种光传感器，用于环境监测、光学测量等应用。
•光学测量：在科学研究和工程领域，光接收机可以用于精密光学测量，如激光测距、光谱分析等。
•光电子设备：光接收机也可以用于制造各种光电子设备，如光电开关、光电触发器等。
五、光接收机的发展趋势随着通信技术的不断发展，光接收机也在不断演进和创新，未来的发展趋势主要包括以下几个方面：1.高速化：随着通信速度的不断提升，光接收机需要具备更高的接收速度和处理能力。
2.多功能化：光接收机将不仅能够接收光信号，还能够进行信号处理、光谱分析等多种功能。
接收机设计原理
接收机设计原理
接收机是用来接收和解调无线信号的设备，其设计原理涉及到信号接收、解调和信号处理几个关键步骤。
首先，接收机的信号接收部分主要由天线和射频放大器组成。
天线负责接收外部无线信号，并将其转换成微弱的电信号。
射频放大器接收并放大这个微弱信号，以便后续处理。
其次，接收机的解调部分将放大后的信号分解成基带信号，并且将其与本地振荡器的频率相减，产生中频信号。
这一过程通常由混频器实现，其内部结构采用非线性电路，使得信号可以按照一定的方式进行频率变换。
接着，中频信号经过中频放大器得到进一步放大，然后进入解调器。
解调器通过特定的解调算法将中频信号还原为原始的基带信号，例如音频或视频信号。
解调过程的具体算法取决于信号类型和调制方式。
最后，接收机的信号处理部分对解调后的信号进行进一步处理。
这包括滤波、放大、去噪等一系列操作，以确保信号的质量和准确性。
信号处理器通常包括数字信号处理芯片，通过对解调信号进行数字滤波和数字调整，实现对信号质量的控制。
总之，接收机的设计原理主要包括信号接收、解调和信号处理三个关键步骤。
通过这些步骤，接收机能够将无线信号转换为可用的基带信号，以供后续的处理和使用。
光接收机的结构及原理
光接收机的结构及原理光接收机是一种用于接收光信号并转换为电信号的设备。
它在光通信系统中起着至关重要的作用。
本文将详细介绍光接收机的结构和原理，以帮助读者更好地理解该设备的工作原理和性能。
一、光接收机的结构光接收机通常由以下几个主要组成部分构成：1. 光探测器：光探测器是光接收机的核心部件，用于将光信号转换为电信号。
常见的光探测器包括光电二极管（Photodiode）和光电导（Phototransistor）等。
光电二极管是一种半导体器件，当光照射到其PN结时，会产生电流。
光电导是一种具有放大功能的光电二极管，它可以将光信号转换为电流信号，并通过放大电路放大电流信号。
2. 光电转换电路：光电转换电路用于将光电二极管或光电导输出的微弱电流信号转换为电压信号，并进行放大。
光电转换电路通常包括前置放大电路、滤波电路和放大器等。
前置放大电路用于提高光电二极管或光电导的灵敏度，滤波电路用于滤除噪声和杂散信号，放大器用于放大电流信号，以便进一步处理和解析。
3. 接收电路：接收电路用于对光电转换电路输出的电压信号进行解码和处理。
它通常包括解调电路、解码电路和信号处理电路等。
解调电路用于将调制的光信号解调为基带信号，解码电路用于将基带信号解码为原始数据信号，信号处理电路用于对原始数据信号进行滤波、放大和整形等处理，以便进一步应用和分析。
4. 光纤连接器：光纤连接器用于将光接收机与光纤连接起来，以实现光信号的传输。
常见的光纤连接器有FC、SC、LC等不同类型，它们具有低插损、高耐用性和良好的光学性能，能够确保光信号的高质量传输。
二、光接收机的工作原理光接收机的工作原理可以简单概括为以下几个步骤：1. 光信号接收：光接收机首先接收来自光纤的光信号。
光信号通过光纤传输到光接收机的光探测器。
2. 光电转换：光探测器将接收到的光信号转换为电信号。
光电二极管或光电导在光照射下产生电流，电流的大小与光信号的强度成正比。
3. 电信号放大：光电转换电路对光电二极管或光电导输出的微弱电流信号进行放大。
接收机原理剖析
接收机原理剖析接收机作为通信领域的重要设备，起着信号接收、解调、放大和解码的关键作用。
通过对接收机原理的深入剖析，我们可以更好地理解其工作机制以及应用领域。
一、接收机的基本原理接收机是通过天线接收到的电磁波信号，并将其转化为可用的电信号进行后续处理。
其基本原理涉及频率选择、信号放大和解调。
1. 频率选择接收机通过频率选择的电路将特定频率范围内的信号区分出来，这样可以避免其他频率的信号干扰。
常见的频率选择电路有滤波器、高频放大器和局放电。
2. 信号放大接收到的电磁波信号较弱，需要经过放大电路进行处理，以增强信号强度。
信号放大电路通常包括放大器和中频放大器，其目的是提高信号的幅度，使其能够被后续电路处理。
3. 解调解调是指将调幅、调频或其他调制方式的信号转化为原始信号的过程。
各种调制方式需要不同的解调电路，其中常见的有包络检波器、鉴频器和相干解调器等。
二、接收机的应用领域接收机作为一种广泛应用的通信设备，其应用领域涵盖广播、电视、无线通信和雷达等。
1. 广播和电视广播和电视接收机是最为人熟知的接收机类型。
通过电磁波传输的广播和电视信号，经过接收机的处理后，可以在我们的收音机和电视机上播放出来。
2. 无线通信无线通信中的接收机是用于接收移动通信、无线电对讲机、卫星通信等设备中的信号。
接收机将无线信号转化为电信号后，再由其他设备进行数据解码和处理。
3. 雷达系统雷达系统中的接收机主要用于接收和处理雷达发射并反射回来的信号。
通过分析接收到的信号，可以判断目标的距离、速度和形状等信息。
三、接收机发展趋势随着科技的不断发展，接收机的技术也在不断进步。
以下是一些接收机发展的趋势：1. 小型化随着微电子技术的进步，接收机的体积越来越小，更加方便携带和使用。
例如，现代手机中的接收机已经非常小巧，但功能强大。
2. 高频宽带化为了适应不断增长的通信需求，接收机的频率范围也在扩大，对高频宽带支持能力要求也越来越高。
3. 高灵敏度和低功耗接收机需要具备高灵敏度来接收弱信号，同时为了延长电池寿命，需要降低功耗。
超外差接收机工作原理
超外差接收机工作原理
超外差接收机是一种基于调制解调原理的无线电接收器。
它主要由前置放大器、混频器、中频放大器和解调器等组成。
当无线电信号经过天线输入到前置放大器后，在经过调制后，得到一个低频信号，即中频。
然后中频信号经过混频器和中频放大器进行处理，最终得到一个具有较高信噪比的音频信号。
超外差接收机的工作原理可以简单归纳为以下几个步骤：
1. 接收天线接收无线电信号，将它输入到前置放大器中，放大无线电信号的弱化部分，使其达到后续处理的要求。
2. 经过调制，将高频无线电信号转换为中频信号，再进行一定的滤波处理，使其获得所需的频带宽度。
3. 经过混频器和中频放大器的处理，将中频信号放大到一定的电平，以便后续的处理和解调。
4. 解调器对待处理的中频信号进行解调，将中频信号恢复为对应的基带信号，即音频信号。
超外差接收机在无线电通信中有着广泛的应用，它能够接收到频率范围内的各种无线电信号，并将其转换为可以听到的音频信号，实现了信息的传递和交流。
接收机的构成原理
bk ak bk 1
bk-1=1 ak=1 ak=-1 bk=1 bk=-1
* ak bk / bk 1 bk bk 1
bk-1=-1 bk=-1 bk=1
表示为相位关系，则有
b a b
k k
k 1
a b b
k k
k 1
14
差分编码(DPSK)的解调 • 接收信号相位与其前一个接收信号的相位相减 • 接收信号与其前一个符号相除
每符号错n个比特的情况：
k
PM PM k M 1 2 1 k n
平均每符号的错误比特数为：
nP 错n比特
n 1
k PM 2k 1 n k k k PM 2 1 n 1 n 2 1
k
误比特率为（上式除以k）：
2 PM PM Pb k 2 1 2
7
k 1
Orthogonal signals
8
M-ary biorthogonal signals Constructed from M/2 orthogonal signals Demodulation: Use M/2 orthogonal cross correlation or matched filters Tx: s1(t)
* * n n n n 而 k k 1 s k k 1 ,即两噪声的乘积远小于噪声本身
因此化简后可得
r x j* y
rk rk*1
s
* s nk nk 1
17
这里
* x s Renk nk 1 * y Imnk nk 1
r1
1 2
r1 2 N 0
信号接收机工作原理
信号接收机工作原理
信号接收机是一种电子设备，它的主要作用是接收并处理外部发射的信号，从而实现相应的功能或传输数据。
其工作原理可概括如下：
1. 接收天线：信号接收机通过接收天线接收到外部发射的信号。
天线根据信号类型的不同可以是不同的形式，例如，对于无线电信号可以使用天线棒或天线分布系统。
2. 信号放大：接收到的信号往往非常微弱，因此需要通过信号放大器来增加信号的强度。
信号放大器通常由一个或多个放大器级联组成，每个级别会将信号的幅度增加到一个更高的水平。
3. 混频器：接收到的信号往往通过混频器将其频率转换为更容易处理的中频（IF）信号。
混频器结合了接收到的信号和本地振荡器生成的信号，从而实现频率的转换。
4. 中频放大：中频信号经过混频器后，通过中频放大器进一步增强信号的强度。
5. 解调器：信号接收机中的解调器用于提取信号中所携带的信息。
解调器根据信号的调制方式，采用相应的解调技术，例如幅度调制（AM）、频率调制（FM）或相位调制（PM）。
解
调器会将解调后的信号转化为原始数据或信号。
6. 信号处理：接收到的信号通常需要进行进一步的处理，例如滤波、解码或编码等。
这些处理将根据具体应用的需要来进行。
7. 输出设备：最后，信号接收机将处理后的信号传输到适当的输出设备上，例如扬声器、显示屏或数据接口等，以便用户可以获取或使用所需的信息。
总体上，信号接收机的工作原理是通过接收天线接收信号，通过放大器和混频器处理信号，然后通过解调器提取信号中的信息，并经过进一步的处理后，将结果输出到适当的设备上供用户使用。
接收机的工作原理
接收机的工作原理
接收机是一种电子设备，用于接收无线电信号，并将其转换为可供解调和处理的电信号。
它的工作原理涉及以下几个步骤：
1. 接收天线：接收机首先通过天线接收无线电信号。
天线将电磁波转换为电信号并将其传输到接收机的输入端。
2. RF放大器：接收机中的射频（RF）放大器会增强接收到的
信号，以便后续处理。
它可以过滤掉不需要的信号和噪声，并将强度较弱的信号放大到更容易处理的水平。
3. 超外差器（Mixer）：超外差器通常由一个本地振荡器和一
个输入信号混合生成一个中频信号。
它将射频信号与本地振荡器产生的信号混合，生成中频信号（Intermediate Frequency，IF）。
4. 中频放大器：中频放大器对中频信号进行放大，以便后续的解调和处理。
它通常是一个窄带滤波器，用于滤除不需要的频率。
5. 解调器：解调器用于解调中频信号，并还原成原始的音频、视频或数据信号。
具体的解调方式取决于接收信号的类型。
6. 音频放大器：音频放大器对解调器输出的音频信号进行放大，以增加音量和改善音质。
7. 输出装置：接收机的输出装置可以是扬声器、显示屏或数据
接口等等，将处理后的信号进行转换和输出。
接收机的工作原理是基于物理和电子学的原理，通过一系列的电路和处理步骤将接收到的无线电信号转化为可用的信号形式。
不同类型的接收机可能会有不同的工作原理和电路设计，但基本原理大致相似。
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2014
Yuping Zhao (Professor)
Department of Electronics Peking University
Beijing 100871, China
email: yuping.
1
内容提要
• 几种调制方式误码率推导
– 二进制相干接收与非相干接收的BER比较 – PAM、PSK、QAM信号的BER – 正交调制信号的BER – 差分编解码的BER – 部分响应信号的BER
接收信号在f2上的值为
r2 n2
r2为只有噪声
15
判决出现错的条件为：
当发送s1时，若信号在s2上接收的信号r2大于s1上的信 号r1，则判决出现错误，即
P es1 Pn2 b n1
Pn2 n1 b
令n=n2-n1，其功率谱密度为N 0
根据前面的推导结果，可得：
P
e
s1
Q
2b
N0
16
BPSK系统BER推导
• 给出最简单的BPSK系统的BER推导过程 • 该过程可以引申到其他系统的BER推导
过程中 • 得出BER由哪些因素决定
4
接收信号误码率的理论推导 例：两种二进制调制信号的误码率比较
相干接收：需要知道信号的相位信息：如BPSK 设发射的二进制信号为
s 1 t g t ,s 2 t g t
由于n=n2-n1，为两个高斯噪声的和，根据随机信号相 加的基本公式，得到：
N'0 2N0 代入上式，得：
P e s 1 Q
2 b
N
' 0
Q
b N0
由于s1与s2发送概率各位50%，于是有：
Pb1 2Pes11 2Pes2Q N b0
17
从图中可以看出， 非相干接收的性 能比相干接收差
接收信号为（这里对接收信号进行了采样，并归一化）
rb y n T 判 决 门 限 h 0
5
当发射+1与-1的概率相同时，得到的接收信号pdf函数为：
6
高斯信道下的似然函数为
发送正信号时
prs1
1 ex pr b N0 N0
2
发送负信号时
prs2
1 ex pr b N0 N0
P(esm)Prsmd 1 2g
22
对于M进制PAM信号，共有2M个距离，其中位于边缘的 两种情况即使满足上式也发生判决错误，只有2M-2错误 可能，因此总错误概率为上式的(M-1)/M。
PM
M M
1
P
r
sm
d
1 2
g
2
M
1
Q
d
2 g
M
N0
注意：这里给出的是PAM信号的误符号率
23
PAM误码率的其他表达方式
2
此时判决门限为0
7
判决错误的定义：当发送正信号时接收为负信号，或者发送 负信号时，接收为正信号。 传送正信号时判决错误概率为接收信号的值小于0的概率：
P es1 0 prs1d r 1 N 0 0 ex p r N 0b2 dr
令
x2 r b 2
2
N0
13
非相干接收：不需要知道信号的相位信息 例：系统采用两个频率f1、f2传输正交信号，分 别代表的发射信号(s1,s2)为0、1 两种可能的发送信号 的欧几里德距离：
这里 d12 b
b
14
非相干接收：不需要知道信号的相位信息
当发射1时，接收信号在fi上的值为
r1 b n1
r1为信号与噪声的和
• 如何根据最基本的BER推导原理得到 PAM的BER
• 与BPSK系统BER推到中主要的区别 • 如何从误符号率导出BER
20
PAM 信号 设发射信号样点的表达式为
sm 12gAm, m1,2,..M .
这里 A m 2 m 1 M d ,m 1 ,2 ,M ...
PAM信号中每个信号能量不同，其平均信号能量为
• 软判决值的定义与求法 • 多中继系统的误码率求解方法
内容提要
• 几种调制方式误码率推导
– 二进制相干接收与非相干接收的BER比较 – PAM、PSK、QAM信号的BER – 正交调制信号的BER – 差分编解码的BER – 部分响应信号的BER
• 软判决值的定义与求法 • 多中继系统的误码率求解方法
exp
x2 2
dx
由误差函数的,t
x0
得到：
Pb Q
2b
N0
或者
Pb Q
b 2
10
讨论： 误码率依赖于信噪比的值，而不是信号功率或 噪声功率的大小。
注意： 一般系统中信噪比用dB表示，但是在公式中信 噪比要用直接的比值代入。
11
几种误差函数表述方法：
则
P e s 12 1 2 bN 0e x x 2 2 p d x2 1 2 bN 0e x x 2 2 p dx
8
n
b
错误的发生也可以理解为噪声的值大于信号值，即
Pn b
9
错误概率为发送s1,s2信号时的加权平均
Pb
1 2
Pe
s1
1 2
Pe
s2
1
2
2b
N0
Qx
1
2
xexpt22d,t
x0
erxf
2 xexpt2d
0
t
erxf c 1erxf2 x ex tp 2dt
Qx1erfc x
2 2
12
两个正交信号构成的系统BER 推导
• 给出最简单的正交系统的BER推导过程 • 比较相干系统（如发射信号为+1/-1）与
非相干系统（如发射信号为0/1）的BER 的差别
3dB
相干接收与非相干接收的误码曲线对比
18
内容提要
• 几种调制方式误码率推导
– 二进制相干接收与非相干接收的BER比较 – PAM、PSK、QAM信号的BER – 正交调制信号的BER – 差分编解码的BER – 部分响应信号的BER
• 软判决值的定义与求法 • 多中继系统的误码率求解方法
PAM系统BER推导
avM 1m M 1m6 1M21d2g
21
对应的平均信号功率为
P av T av M 1m M 1m6 1 TM 21d2g
接收信号采样点的表达式为
rsmn 12gAmn
d
1 2
g
sm-2
m-1
sm-1 r
m
sm
sm+1
m+1
当噪声大于信号间欧几里德距离的一半时，判决出错，即：
PM2M M1Q M 62P a1T vN0 PM2M M1Q M2 6a1vN0
Using SNR per bit, T=kTb, k=log2M
PM2M M 1Q
6lo2g Mbav
M21N0