链路噪声系数计算公式

问题描述

精选答案

光链路噪声系数计算

噪声（功率或电平）

=10

lg (ktBF)

=−174dBm/Hz+B+F

=10lg(ktBF)

=−174dBm/Hz+B+F

系统噪声系数

Fs

Fs

,

F_{s}=F_{1}+

frac{F_{2}−1}{G_{1}}+

frac{F_{3}−1}{G_{1}G_{2}}+⋯

F

s

=F

1

+

G

1

F

2

−1

+

G

1

G

2

F

3

−1

+⋯

设前置放大器噪声系数

NF_{pre}=3dB

NF

pre

=3dB

设后置放大器噪声系数

NF_{post}=3dB

NF

post

=3dB

激光器噪声---相对强度噪声

N_{RIN}

N

RIN

设激光器噪声系数

N_{RIN}=-155dB/Hz

N

RIN

=−155dB/Hz

又

N_{RIN}=

frac{P_{

begin{array}{cc}opt&noise

end{array}}^{2}(激光器输出端光噪声)}{P_{laser}^{2}(激光器平均光输出功率)}

N

RIN

=

P

laser

2

(激光器平均光输出功率)

P

opt

noise

2

(激光器输出端光噪声)

所以，

P_{

begin{array}{cc}opt&noise

end{array}}=

sqrt{NF_{RIN}⋅P_{laser}^{2}}

=

sqrt{−155dB/Hz⋅(4×10^{−3})^{2}}

=7.113×10^{−8}mW

P

opt

noise

=

NF

RIN

⋅P

laser

2

=

−155dB/Hz⋅(4×10

−3

)

2

=7.113×10

−8

mW

引起此RIN光噪声的RIN输入噪声电流（光电流），

因为，

P_{

begin{array}{cc}opt&noise

end{array}}=I_{RIN}⋅T(E/O)

P

opt

noise

=I

RIN

⋅T(E/O)

所以，

I_{RIN}=

frac{P_{

begin{array}{cc}opt&noise

end{array}}}{T(E/O)}

=

frac{7.113×10^{−8}mW}{0.1W/A}

=7.113×10^{−10}A

I

RIN

=

T(E/O)

P

opt

noise

=

0.1W/A

7.113×10

−8

mW

=7.113×10

−10

A

其中，T(E/O)为激光器转换函数（光电流——激光器功率），E为在激光器输入端的RIN噪声功率，O为射频RIN噪声产生激光器光电流。

P_{RIN(in)}=I_{RIN}^{2}⋅R_{laser}

=(7.113×10^{−10})^{2}⋅5

=2.53×10^{−15}mW(−145.97dBm)

P

RIN(in)

=I

RIN

2

⋅R

laser

=(7.113×10

−10

)

2

⋅5

=2.53×10

−15

mW(−145.97dBm)

因为一个器件输入端噪声功率

=10

lg (ktBF)

=−174+F

=10lg(ktBF)

=−174+F

所以，

F_{RIN}=−145.97−174=28.03dB

F

RIN

=−145.97−174=28.03dB

光电二极管产生的噪声

P_{

begin{array}{cc}photo&noise

end{array}}

P

photo

noise

（在光电二极管输出端）

P_{

begin{array}{cc}photo&noise

end{array}}=I_{

begin{array}{cc}photo&noise

end{array}}^{2}⋅R_{pho}

=2q⋅I_{p}⋅B

=2×1.6×10^{−19}库⋅2.95mA

=9.444×10^{−17}mW/Hz(−160.25dBm/Hz)

P

photo

noise

=I

photo

noise

2

⋅R

pho

=2q⋅I

p

⋅B

=2×1.6×10

−19

库⋅2.95mA

=9.444×10

−17

mW/Hz(−160.25dBm/Hz)

其中，

I_{p}

I

p

是平均（DC）光功率产生的电流，q是电子电荷

q=1.9×10^{−19}库仑

q=1.9×10

−19

库仑

设激光器的平均(D)光功率为4mW,经光纤（1KM）损耗为0.35dB(0.92),光电二极管的转换函数T(O/E)，照到光电二极管的光功率产生的RF电流T(O/E)=0.8A/W。

所以，

I_{p}=P_{laser(DC)}⋅L_{cable}⋅T(O/E)

=4mW×0.92×0.8A/W

=2.95mA

I

p

=P

laser(DC)

⋅L

cable

⋅T(O/E)

=4mW×0.92×0.8A/W

=2.95mA

由光电二极管在其输出端产生的噪声，折算其输出端的噪声系数，

F=-160.25+174=13.75dB。

光链路系统噪声系数：

F_{s}=F_{1}+

frac{F_{2}−1}{G_{1}}+

frac{F_{3}−1}{G_{1}G_{2}}+⋯

=2+

frac{1.288-1}{100}+

frac{635.331}{10^{1.89}}+

frac{1.1749-1}{10^{2.096}}+

frac{23.714-1}{10^{0.626}}+

frac{1.117-1}{10^{0.626}}+

frac{2-1}{10^{0.58}}

=2+0.00288+8.172+0.0014+5.374+0.0277+0.263

=15.84(12dB)

F

s

=F

1

+

G

1

F

2

−1

+

G

1

G

2

F

3

−1

+⋯

=2+

100

1.288−1

+

10

1.89

635.331

+

10

2.096

1.1749−1

+

10

0.626

23.714−1

+

10

0.626

1.117−1

+

10

0.58

2−1

=2+0.00288+8.172+0.0014+5.374+0.0277+0.263

=15.84(12dB)

激光器RF增益（损耗）分析

物理过程：RF功率加到激光二极管上产生电流（光电流）

P_{RF}=I_{laser}^{2}⋅R_{laser}^{}

P

RF

=I

laser

2

⋅R

laser

所以，

I_{laser}=

sqrt{

frac{P_{RF}}{R_{laser}}}

=

sqrt{

frac{0.7762×10^{−3}(W)}{5(Ω)}}

=0.01246A

I

laser

=

R

laser

P

RF

=

5(Ω)

0.7762×10

−3

(W)

=0.01246A

此RF光电流，产生调制光功率。光电流转换至光功率的转换系数T(E/O),T(光电流——光功率)=T（W/A）

P_{调制光}=I_{laser}T(E/O)

=0.01246A×0.W/A

=0.001246W

P

调制光

=I

laser

T(E/O)

=0.01246A×0.W/A

=0.001246W

frac{P_{调制光}}{P_{RF}}=

frac{1.246mW}{0.7762}=1.605(2.06dB)

P

RF

P

调制光

=

0.7762

1.246mW

=1.605(2.06dB)

接收光电二极管增益（损耗）分析：

照射到光电二极管的光功率转换为RF电流。

I_{photo(RF)}=P_{光}⋅T(O/E)

=1.15mW×0.8A/W

=0.92mA

I

photo(RF)

=P

光

⋅T(O/E)

=1.15mW×0.8A/W

=0.92mA

此RF电流流过负载电阻（匹配网络输入电阻）产生RF功率，

P=I^{2}_{photo}⋅R

=(0.92mA)^{2}⋅50Ω

=0.043mW

P=I

photo

2

⋅R

=(0.92mA)

2

⋅50Ω

=0.043mW

光电二极管增益

=

frac{0.043mW}{1.15mW}=−14.27dB

=

1.15mW

0.043mW

=−14.27dB

其他回答

会计部落

链路噪声系数（Link Noise Figure，LNF）是衡量通信链路中噪声对信号传输质量的影响的一种指标。链路噪声系数用于描述信号在传输过程中受到的附加噪声，并可以帮助评估链路性能。链路噪声系数的计算通常涉及以下几个因素：

1. 发射机噪声系数（Tx Noise Figure，NF_Tx）：发射机产生的附加噪声。

2. 接收机噪声系数（Rx Noise Figure，NF_Rx）：接收机产生的附加噪声。

3. 路径损耗（Path Loss）：信号在传输过程中由于距离、遮挡和散射等因素而引起的损失。

4. 系统噪声温度（System Noise Temperature，T_sys）：整个链路的总噪声温度。

链路噪声系数（LNF）可以通过以下公式计算：

LNF = NF_Tx + NF_Rx + 10 × log10(T_sys/T_amb)

其中：

- NF_Tx 和 NF_Rx 分别表示发射机和接收机的噪声系数，单位为分贝（dB）。

- T_sys 表示整个链路的总噪声温度，单位为开尔文（K）。

- T_amb 表示环境噪声温度，通常取为290 K（27°C）或293 K（20°C）。

请注意，链路噪声系数计算公式可能因通信系统的具体要求和应用场景而有所不同。在实际应用中，链路噪声系数的计算可能需要考虑其他因素，如多径效应和信号干扰等。如有疑问，请联系专业技术人员进行咨询。