18145

Методы расчета чувствительности приемного оптического модуля (ПРОМ)

Лекция

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Лекция 12. Методы расчета чувствительности приемного оптического модуля ПРОМ Приемный оптический модуль включает: фотодиод pin или лавинный фотодиод; предварительный усилитель; блок автоматической регулировки усиления. Малошумящий усилитель вып...

Русский

2013-07-06

196.27 KB

105 чел.

Лекция 12.

Методы расчета чувствительности приемного оптического модуля (ПРОМ)

Приемный оптический модуль включает:

  1.  фотодиод p-i-n или лавинный фотодиод;
  2.  предварительный усилитель;
  3.  блок автоматической регулировки усиления.

Малошумящий усилитель выполняется по двум схемам:

  1.  высокоимпедансный усилитель;
  2.  трансимпедансный усилитель.

Вых.

Ku

Корр.

АЧХ

RH

Есм

Вых.

Ku

ROC

h

Структурные схемы этих усилителей показаны на рис.12.1.

а) высокоимпедансный усилитель  б) трансимпедансный усилитель

Рис. 12.1. Структурная схема малошумящего усилителя

Схема, показанная на рис. 12.1 а) характеризуется большим входным сопротивлением. Для коррекции АЧХ используются корректоры.

В схеме, показанной на рис. 12.1 б) расширение полосы пропускания производится за счет отрицательной обратной связи.

Чувствительность (в данном случае) – это минимальная средняя по времени мощность оптического сигнала на входе ПРОМ при заданных характеристиках этого сигнала и обеспечения требуемого отношения сигнал/шум или коэффициента ошибок . Коэффициент ошибок учитывает вероятность ложного восприятия сигнала.

Связь между и следующая:

если  

Чувствительность ПРОМ определяется в энергетических и логарифмических величинах.

В энергетических величинах чувствительность ПРОМ определяется согласно соотношению:

,   (Вт)       (12.1)

– требуемое соотношение сигнал/шум;

– эквивалентная мощность шумового тока ПРОМ в заданной полосе частот, соответствующей определенной скорости передачи информации;

- чувствительность фотоприемника на длине волны излучения лазера.

В логарифмических единицах чувствительность ПРОМ определяется согласно соотношению:

, дБМ   (12.2)

Чувствительность ПРОМ определяется как параметрами фотоприемника, так и параметрами предусилителя.

На входе предусилителя устанавливаются малошумящие СВЧ активные элементы. К ним относятся биполярный транзистор на основе  кремния или  полевой транзистор. Вклад в эквивалентную мощность шумового тока () вносят шумы приемника излучения, резистора его нагрузки и шумы первого транзистора предусилителя.

Приведем соотношение для расчета для схем, использующих p-i-n фотодиод и лавинный фотодиод (ЛФД), а в качестве предусилителя –  полевой транзистор и биполярный транзистор.

Расчет ПРОМ с p-i-n фотодиодом и полевым транзистором

Схема приемного оптического модуля с p-i-n фотодиодом и полевым транзистором показана на рис.12.2.

Рис.12.2. Схема ПРОМ с p-i-n фотодиодом и полевым транзистором

Основные расчетные формулы, которые используются при расчете ПРОМ, приведены ниже.

Эквивалентную мощность шумового тока ПРОМ определяют, используя следующее соотношение:

, А2    (12.3)

Коэффициенты и рассчитывают, пользуясь следующими соотношениями:

,  А2/Гц           (12.4)

,  А2/Гц   (12.5)

, – интегральные коэффициенты, зависящие от амплитудно-частотной характеристики приемного оптического модуля (для типичных АЧХ , );

– скорость передачи информации;

– постоянная Больцмана;  

– температура;

, – коэффициенты, учитывающие шумы стока и шумы наведенные на затвор;

– сопротивление нагрузки;  

– заряд электрона;  

– темновой ток через фотодиод;

– крутизна характеристик полевого транзистора в рабочей точке;

– суммарная емкость, включающая следующие компоненты:

        (12.6)

емкость p-i-n перехода;

– емкость монтажа;

и – емкости перехода затвор-исток и затвор-сток соответственно;

– емкость входа, определяемая соотношением:

     (12.7)

Сопротивление нагрузки выбирают из условия, что его вклад в эквивалентную мощность шума составляет не более 10% и определяют согласно соотношению:

  (12.8)

Спектральная плотность шума полевого и биполярного транзистора следующие:

  

Расчет приемного оптического модуля на основе p-i-n фотодиода и биполярного транзистора.

Схема приемного оптического модуля на основе p-i-n фотодиода и биполярного транзистора показана на рис.12.3.

Рис.12.3. Схема ПРОМ с p-i-n фотодиодом и биполярным транзистором

Основные расчетные формулы, которые используются при расчете ПРОМ, приведены ниже.

Эквивалентную мощность шумового тока ПРОМ определяют, используя следующее соотношение:

, А2       (12.9)

Коэффициенты , и рассчитывают, пользуясь следующими соотношениями:

, А2/Гц   (12.10)

, А2/Гц2   (12.11)  

, А2/Гц3      (12.12)

– статический коэффициент усиления биполярного транзистора по току;

– динамическое входное сопротивление биполярного транзистора;

Сопротивление нагрузки определяется согласно соотношению:

(12.13)

Расчет чувствительности ПРОМ на основе ЛФД, полевого и биполярного транзисторов осуществляется в энергетических и логарифмических величинах.

В энергетических величинах чувствительность ПРОМ определяется согласно соотношению:

    (12.14)

– эквивалентная мощность шумового тока для полевого транзистора или биполярного транзистора, рассчитанная по предыдущим формулам;

– заряд электрона;

– умножаемая часть темнового тока лавинным ФД;

– среднее значение коэффициента лавинного умножения;

– показатель избыточного шума (для ЛФД (Si), для ЛФД (Ge)).

В логарифмических единицах чувствительность ПРОМ определяется согласно соотношению:

 , дБм    (12.15)

Среднее значение коэффициента лавинного умножения определяется согласно соотношению:

      (12.16)


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

21512. Мероприятия медицинской службы по защите личного состава войск, частей и подразделений медицинской службы от оружия массового поражения 202.5 KB
  €œМероприятия медицинской службы по защите личного состава войск частей и подразделений медицинской службы от оружия массового поражения€ 1.МЕРОПРИЯТИЯ МЕДИЦИНСКОЙ СЛУЖБЫ ПО ЗАЩИТЕ ЛИЧНОГО СОСТАВА ВОЙСК ОТ ОРУЖИЯ МАССОВОГО ПОРАЖЕНИЯ Мероприятия медицинской службы по защите войск от оружия массового поражения являясь с одной стороны частью общего комплекса защиты войск схема 61 а с другой стороны частью медицинского обеспечения войск схема 62 проводится с целью предупреждения или максимального ослабления воздействия...
21513. МЕДИЦИНСКАЯ РАЗВЕДКА 79 KB
  ПОНЯТИЕ О МЕДИЦИНСКОЙ РАЗВЕДКЕ ЕЁ ВИДЫ И ЗАДАЧИ. Медицинская разведка представляет собой совокупность мероприятий проводимых медицинской службой по добыванию разведывательных сведений о природных социальноэкономических условиях территории боевых действий передвижения размещения войск и о противнике необходимых для успешного медицинского обеспечения. При ведении медицинской разведки сбор данных о природных и социальноэкономических условиях территории противнике и его медицинской службе осуществляется различными путями и способами....
21514. Основы организации обеспечения медицинским имуществом частей и соединений 100.5 KB
  Основные задачи медицинского снабжения войск: 1. Накопление запасов медицинского имущества и содержание их в постоянной готовности к выдаче и использованию по предназначению. Создание и поддержание условий обеспечивающих быстрый перевод сил и средств медицинского снабжения с мирного положения на военное. Формы и методы организации снабжения медицинским имуществом находятся в прямой зависимости от принятых в настоящее время общих принципов тылового и медицинского обеспечения ВС а также от экономических возможностей страны уровня развития...
21515. ОСНОВЫ УПРАВЛЕНИЯ МЕДИЦИНСКОЙ СЛУЖБОЙ 78.5 KB
  €œОСНОВЫ УПРАВЛЕНИЯ МЕДИЦИНСКОЙ СЛУЖБОЙ€ 1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОНЯТИЯ ПРИНЦИПЫ И ТРЕБОВАНИЯ ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К УПРАВЛЕНИЮ МЕДИЦИНСКОЙ СЛУЖБОЙ Управление медицинской службой это особый вид деятельности начальника медицинской службы органов управления заключающейся вопервых в определении целей и способов действий объектов управления вовторых в воздействии на них в интересах достижения намеченных целей. Совершенствование системы управления медицинской службы является одним из условий повышения качества медицинского обеспечения...
21516. Медицинская служба полка 147 KB
  Задачи медицинской службы полка. В условиях современных боевых действий медицинская служба полка призвана решать ответственные задачи по всестороннему медицинскому обеспечению подразделений входящих в состав полка. На нее возлагается проведение таких лечебноэвакуационных мероприятий как: розыск раненых оказание им первой медицинской помощи сбор и вывоз вынос их с поля боя; эвакуация раненых и больных из подразделений полка очагов массового поражения на медицинский пункт оказание раненым и больным доврачебной и первой...
21517. Отдельный медицинский батальон 109.5 KB
  Состав и задачи медицинской службы дивизии. Медицинская служба дивизии состоит из: управления санитарноэпидемиологической лаборатории СЭЛ отдельного медицинского батальона омедб а также сил и средств медицинской службы частей и подразделений дивизии. Задачи медицинской службы дивизии: 1. Организация и проведение системы мероприятий по оказанию медицинской помощи раненым и больным их лечение.
21518. Организация медицинского обеспечения Мотострелкового ( танкового ) полка в обороне 79 KB
  Условия деятельности медицинской службы в оборонительном бою. Условия деятельности медицинской службы полка в обороне в значительной степени определяются тем как осуществляется подготовка и организация обороны. Сжатые сроки отводимые при этом для организации обороны в условиях непосредственного соприкосновения с противником создают большие трудности в подготовке медицинской службы и работе в предстоящем оборонительном бою. Очевидно что при заблаговременной подготовке к обороне создаются более благоприятные условия и для подготовки...
21519. Организация медицинского обеспечения мотострелкового (танкового) полка в наступлении 81.5 KB
  Условия деятельности медицинской службы в наступательном бою возможные санитарные потери. В наступательном бою войска действуют как правило на недостаточно изученной только что освобожденной от противника территории состояние которой часто осложняет работу медицинской службы изза значительных разрушений жилого фонда дорог мостов и т. Это предопределяет необходимость своевременного проведения медицинской разведки специальных противоэпидемических и других профилактических мероприятий в войсках. В ходе наступления средства медицинской...
21520. Особенности организации медицинского обеспечения полка при ведении боевых действий в городе и в особых условиях 111.5 KB
  В частности затруднен розыск раненых нередко находящихся в подвалах завалах на верхних этажах чердаках и крышах поврежденных домов. В связи с этим необходим тщательный осмотр всех мест вероятного нахождения раненых. Санитарам или специально созданным поисковым командам назначаются объекты для розыска раненых или указываются направлении поисков. Извлечение раненых из подвалов завалов и снятия с верхних этажей зданий представляет часто большие трудности.