光纤通信第三章3-接收机灵敏度讲解学习
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浅谈接收设备灵敏度灵敏度介绍及计算接收灵敏度是检验基站接收机接收微弱信号的能力,我们经常谈及的某产品或者某设备的灵敏度,其实是最大可用灵敏度,即指保证接收设备正常工作所需输出信号电平或信噪比。
信噪比(S/N)是电子设备或者电子系统中信号与噪声的比例。
信噪比的计量单位是dB,计算公式如下:S/N=10lg(PS/PN)= 20Lg(VS/VN)Ps: 信号的有效功率Pn:噪声的有效功率Vs:信号电压的“有效值”Vn:噪声电压的“有效值”设备的信噪比越高表明它产生的噪声越少。
一般来说,信噪比越大,说明混在信号里的噪声越小,声音回放的音质量越高。
信噪比是接收设备的关键指标,也是计算灵敏度的直接参数。
灵敏度的计算公式如下,单位是dBm。
Si = -173.93 dBm + 10lgBW + NFSYS + (S/N) BW:信号带宽(Hz)NFSYS:收信机噪声系数S/N:信噪比从以上公式可以看出为提高接收机灵敏度也即使Si小,可以从以下方面着手,a)降低系统噪声系数,b)提高信噪比c)减小信号的带宽SX1278灵敏度的分析我们为了计算其灵敏度,只需要测量信噪比和噪声系数即可。
在SX1278的数据手册中我们查询到了以下的数据。
不同扩频因子SF下,信道的信噪比:不同链路增益下的噪声系数由此我们可以计算出不同带宽的灵敏度:BW=125K参考值:计算值:RFS_L125_HFRFsensitivity, Long-RangeMode, highest LNA gain,Band1, 125kHz bandwidthSF=6-123dBmSF=7-125dBmSF=8-128dBmSF=9-130dBmSF=10-133dBmSF=11-135dBmSF=12-138dBm BW=250K参考值:计算值:RFS_L250_HF RFsensitivity, Long-Range Mode, highestLNA gain, Band1,250 kHz bandwidthSF=6-120dBmSF=7-122dBmSF=8-125dBmSF=9-127dBmSF=10-130dBmSF=11-132dBmSF=12-135dBm LORA接收模式下的灵敏度同样适用于灵敏度Si的计算公式。
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。
光接收机的指标——灵敏度和动态范围光接收机的灵敏度和光接收机的动态范围是光接收机的两个重要指标.1.光接收机灵敏度光接收机灵敏度这个指标,是描述接收机被调整到最佳状态时,在满足给定的误码率指标条件下,接收机接收微弱信号的能力.上述这种能力的描述,可以用以下三种物理量来体现.(1)最低接收平均光功率.(2)每个光脉冲中最低接收光子能量..(3)每个光脉冲中最低接收平均光子数.本书将采用工程常用的物理量:最低平均光功率.这就是说,光接收机的灵敏度,是在满足给定的误码率指标条件下,最低接收平均光功率Pmin.工程上光接收机灵敏度中的光功率常用相对值来描述,即用dBm来表示式中,Pmin——在满足给定的误码率指标条件下以瓦表示的最低接收光功率;——指lmW光功率.从物理概念上来看,上述这种灵敏度定义也是容易理解的:如果一部光接收机在满足给定的误码率指标下所要求的最低平均光功率低,说明这部接收机在微弱的输入光条件下就能正常工作,显然,这部接收机的性能是好的,是灵敏的.同样,从物理概念上也容易理解,限制接收机的灵敏度的主要因素是噪声,由于接收机存在噪声(这将在后面讨论),因而,为了保证正常接收,就需要有足够大的输入功率.2.接收机的动态范围光接收机的动态范围D,是在保证系统的误码率指标要求下,接收机的最低输入光功率(用dBm来描述)和最大允许输入光功率(用dBm来描述)之差(dB),即式中,就是上面所讲的接收机灵敏度.之所以要求光接收机有一个动态范围,是因为当环境温度变化时,光纤的损耗将产生变化;随着时间的增长,光源输出光功率亦将变化;也可能因一个按标准化设计的光接收机工作在不同的系统中'从而引起接收光功率不同,因此要求接收机有一个动态范围.低于这个动态范围的下限(即灵敏度),如前所述将产生过大的误码;高于这个动态范围的上限在判决时亦将造成过大的误码.显然,一台质量好的接收机应有较宽的动态范围.3.6.3 光接收机的噪声1.研究光接收机噪声的目的在一个完整的光纤通信系统中,光接收机是它的重要组成部分.可以想像,在满足误码率(或信噪比)指标要求下,如果需要输入接收机的光功率低,则表明这个光接收机的灵敏度高,性能好.那么为什么光接收机的输入功率不能无限制地降低呢?显然,是受到了系统中噪声的限制.为了研究光接收机的性能,就需研究光纤通信系统的噪声,首先是从接收机这端引入的噪声.2.光接收机噪声的主要来源(1)光电检测器引入的噪声光电检测器在工作时,一方面将接收到的光信息量转变为电的信息量;另一方面,在上述这种转变过程中,又将一系列与信息无关的随机变化的量带人信息量中,这种随机变化量主要有以下三种。
接收机灵敏度是指给定接收机解调器前要求信噪比的条件下,接收机所能检测的最小信号电平。
与输出信噪比、接收天线等效噪声温度及接收机本身噪声都有关系,而不能用高斯白噪声等效所有可能的噪声。
GSM的接收灵敏度为-102dbm,一般系统接收到的信号电平低于-100dbm就不能正常通话。
接收机灵敏度是指给定接收机解调器前要求信噪比的条件下,接收机所能检测的最小信号电平。
SNR是指输出信号与同时输出的噪声的功率比值。
Rx 是接收(Receive )的简称。
无线电波的传输是“有去无回”的,当接收端的信号能量小于标称的接收灵敏度时,接收端将不会接收任何数据,也就是说接收灵敏度是接收端能够接收信号最小门限。
接收灵敏度仍然用dBm 表示,通常WiFi 无线网络设备所标识的接收灵敏度(如-83dBm) ,是指在11Mbps 的速率下,误码率(Bit Error Rate )为10 -5 (99.999%) 的灵敏度水平。
无线网络的接收灵敏度非常重要,例如,发射端的发射能量为100mW 或20dBm 时,如果11Mb 速率下接收灵敏度为-83dBm ,理论上传输的无遮挡视距为15km ,而接收灵敏度为-77dBm 时,理论上传输的无遮挡视距仅为15Km 的一半(7.5km ),或者相当于发射端能量减少了1/4 ,既相当于
25mW ,或14dBm。