光接收機(jī)的噪聲特性

　　光接收機(jī)的噪聲有兩部分：一部分是外部電磁干擾產(chǎn)生的，這部分噪聲的危害可以通過(guò)屏蔽或?yàn)V波加以消除;另一部分是內(nèi)部產(chǎn)生的，這部分噪聲是在信號(hào)檢測(cè)和放大過(guò)程中引入的隨機(jī)噪聲，只能通過(guò)器件的選擇與制造、電路的設(shè)計(jì)盡可能減小，一般不可能完全消除.下面要討論的噪聲是指內(nèi)部產(chǎn)生的隨機(jī)噪聲，在信號(hào)接收過(guò)程中，引起信號(hào)劣化的兩個(gè)主要的原因是熱噪聲和散彈噪聲。

　　(1)熱噪聲熱噪聲是在特定溫度下由自由電子的隨機(jī)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的。熱噪聲是不可避免的，任何電阻的電子都不是靜止的，它們由于熱能而連續(xù)運(yùn)動(dòng)，即使在沒(méi)有外加電壓時(shí)也是如此。由于電子的熱運(yùn)動(dòng)是隨機(jī)的，所以在任意瞬間，電荷的凈流動(dòng)可能朝著某一個(gè)電極方向，也可能朝著另一個(gè)電極方向運(yùn)動(dòng)?雖然電阻中存在隨機(jī)變化的電流，但熱噪聲的均值為零。由于負(fù)載電流并不保持為固定值，當(dāng)入射功率很小以致于信號(hào)電流和噪聲電流在幅度上可比時(shí)，信號(hào)被淹沒(méi)。即使是中等大小的光功率，信號(hào)電流也可能不夠大，無(wú)法獲得期望的接收清晰度。為了處理所有的期望信息，光接收機(jī)的帶寬必須至少與信息的帶寬相等。但是，為了最大程度地減少噪聲，又需要限制接收機(jī)的帶寬;低噪聲接收機(jī)的帶寬范圍通常稚：稍大于信息帶寬到兩倍信息帶寬之間。

　　在強(qiáng)度調(diào)制系統(tǒng)的光接收機(jī)中，把光信號(hào)變?yōu)殡娦盘?hào)之后，還要經(jīng)過(guò)一系列電的放大等電路系統(tǒng)：在這些電路中，電阻將引入熱噪聲，晶體管也將引入噪聲，尤其是前置放大器晶體管引入的噪聲更為嚴(yán)重。在一個(gè)多級(jí)放大器中，每一級(jí)放大器都可能引入附加的噪聲，在每一級(jí)放大器里噪聲和信號(hào)都將同樣地被放大：在這種情況下多級(jí)放大器的第一級(jí)就顯得尤為重要：只要第一級(jí)放大器的增益足夠高，后面各級(jí)放大器對(duì)噪聲的影響就比較�。�

　　(2)散彈噪聲散彈噪聲產(chǎn)生的原因是真空電子管和半導(dǎo)體器件中電子發(fā)射的不均勻性引起信號(hào)電流的波動(dòng).散彈噪聲的物理性質(zhì)可以由平行板二極管的熱陰極電子發(fā)射來(lái)說(shuō)明。在給定的溫度下，二極管熱陰極每秒發(fā)射的電子平均數(shù)目是常數(shù)，不過(guò)電子發(fā)射的實(shí)際數(shù)目隨時(shí)是變化的和不能預(yù)測(cè)的：當(dāng)電子從陰極逸出時(shí)，電流脈沖開(kāi)始，直到該電子擊中到陽(yáng)極并與空穴復(fù)合，脈沖結(jié)束：脈沖的持續(xù)時(shí)問(wèn)等于電子的渡越時(shí)間，盡管所有脈沖都是相同的，但是所產(chǎn)生的時(shí)刻是隨機(jī)的。

　　將這些形狀相同但是隨機(jī)延遲的電流脈沖相加，不呵能得到一個(gè)恒定的電流，而是會(huì)得到一個(gè)高低不平的電流i這就是說(shuō)，如果將時(shí)間軸分為許多等間隔的小區(qū)間，則每一小區(qū)間內(nèi)電子發(fā)射數(shù)目不是常量而是隨機(jī)變量。由于電極之間存在著電場(chǎng)，電子在此電場(chǎng)的作用下加速，引起渡越時(shí)間內(nèi)電流的增加。電子運(yùn)動(dòng)得越快，電流越大。因此，發(fā)射電子所形成的電流并不是同定不變的，而是在一個(gè)平均值上起伏變化。

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