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）