光接收机的噪声特性

　　光接收机的噪声特性

　　光接收机的噪声有两部分：一部分是外部电磁干扰产生的，这部分噪声的危害可以通过屏蔽或滤波加以消除;另一部分是内部产生的，这部分噪声是在信号检测和放大过程中引入的随机噪声，只能通过器件的选择与制造、电路的设计尽可能减小，一般不可能完全消除.下面要讨论的噪声是指内部产生的随机噪声，在信号接收过程中，引起信号劣化的两个主要的原因是热噪声和散弹噪声。

　　(1)热噪声热噪声是在特定温度下由自由电子的随机运动产生的。热噪声是不可避免的，任何电阻的电子都不是静止的，它们由于热能而连续运动，即使在没有外加电压时也是如此。由于电子的热运动是随机的，所以在任意瞬间，电荷的净流动可能朝着某一个电极方向，也可能朝着另一个电极方向运动?虽然电阻中存在随机变化的电流，但热噪声的均值为零。由于负载电流并不保持为固定值，当入射功率很小以致于信号电流和噪声电流在幅度上可比时，信号被淹没。即使是中等大小的光功率，信号电流也可能不够大，无法获得期望的接收清晰度。为了处理所有的期望信息，光接收机的带宽必须至少与信息的带宽相等。但是，为了最大程度地减少噪声，又需要限制接收机的带宽;低噪声接收机的带宽范围通常稚：稍大于信息带宽到两倍信息带宽之间。

　　在强度调制系统的光接收机中，把光信号变为电信号之后，还要经过一系列电的放大等电路系统：在这些电路中，电阻将引入热噪声，晶体管也将引入噪声，尤其是前置放大器晶体管引入的噪声更为严重。在一个多级放大器中，每一级放大器都可能引入附加的噪声，在每一级放大器里噪声和信号都将同样地被放大：在这种情况下多级放大器的第一级就显得尤为重要：只要第一级放大器的增益足够高，后面各级放大器对噪声的影响就比较小：

　　(2)散弹噪声散弹噪声产生的原因是真空电子管和半导体器件中电子发射的不均匀性引起信号电流的波动.散弹噪声的物理性质可以由平行板二极管的热阴极电子发射来说明。在给定的温度下，二极管热阴极每秒发射的电子平均数目是常数，不过电子发射的实际数目随时是变化的和不能预测的：当电子从阴极逸出时，电流脉冲开始，直到该电子击中到阳极并与空穴复合，脉冲结束：脉冲的持续时问等于电子的渡越时间，尽管所有脉冲都是相同的，但是所产生的时刻是随机的。

　　将这些形状相同但是随机延迟的电流脉冲相加，不呵能得到一个恒定的电流，而是会得到一个高低不平的电流i这就是说，如果将时间轴分为许多等间隔的小区间，则每一小区间内电子发射数目不是常量而是随机变量。由于电极之间存在着电场，电子在此电场的作用下加速，引起渡越时间内电流的增加。电子运动得越快，电流越大。因此，发射电子所形成的电流并不是同定不变的，而是在一个平均值上起伏变化。

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