光電檢測電路的帶寬
發(fā)布時(shí)間:2015/5/7 20:23:04 訪問次數(shù):1257
電子系統(tǒng)的帶寬Af在低噪聲前置放大及耦合電路的設(shè)計(jì)中是一個(gè)重要的參數(shù), B69000它與系統(tǒng)的性能有密切的關(guān)系。由于探測系統(tǒng)所接收的信號光功率占有的頻譜范圍都是有限的,而噪聲頻譜的范圍可認(rèn)為是無限的。所以,在保證信號有效帶寬的前提下,限制電子系統(tǒng)的通頻帶可以有效地抑制噪聲。
通常電路帶寬的選擇是以保持信號頻譜中絕大部分能量通過而削掉部分頻譜能量較低的高頻分量為原則,對信噪比和信號失真折中考慮。例如,要檢出正弦調(diào)幅信號,則帶寬只要能通過中心頻率加邊頻分量就夠了。對于調(diào)頻信號則可近似取為
ALf m =2(MF+1) Af (4-51)
式中,Afm為所需帶寬;MF是FM調(diào)制系數(shù);Af是負(fù)載波引起的頻移。
對于脈沖信號,其主要頻譜能量集中在Af =0~l/-r以內(nèi)(丁為脈沖寬度)。在實(shí)際系統(tǒng)中,從提高信噪比的角度考慮,并不要求保持脈沖信號的形狀。所以通常按實(shí)際需要犧牲高頻分量,保持必要的脈沖特性。也有少數(shù)系統(tǒng)要求保持脈沖形狀不失真或失真很小,這就要求能通過較多的高頻分量。
放大器對矩形脈沖的響應(yīng)特性與放大器帶寬有關(guān),如圖4 - 51所示,說明了所需保持的脈沖波形與電路的3dB帶寬Af之間的關(guān)系,其中,下為輸入脈沖寬度。矩形脈沖的脈寬越窄,要求放大器的帶寬就越寬。否則矩形脈沖將會被展寬,其幅度也隨之下降。如圖中A[r=0.25的曲線所示。隨著Af加寬,輸出信號與帶寬平方成正。此峰值功率上升,響應(yīng)時(shí)間縮短,如A[r=0.5的曲線所示。當(dāng)帶寬再增加時(shí),響應(yīng)時(shí)間減小,輸出信號的峰值功率很快達(dá)到常數(shù)且與帶寬無關(guān)。由于輸出噪聲功率隨帶寬線性增加,因而,有一個(gè)最佳帶寬,脈沖峰值功率和噪聲功率之比為最大。對于矩形脈沖,當(dāng)ALfr=0.5對出現(xiàn)最大值;對于其他各種形狀的脈沖來說,獲得信噪比最佳的帶寬都在A[r=0.25~0.75的范圍內(nèi)。
電子系統(tǒng)的帶寬Af在低噪聲前置放大及耦合電路的設(shè)計(jì)中是一個(gè)重要的參數(shù), B69000它與系統(tǒng)的性能有密切的關(guān)系。由于探測系統(tǒng)所接收的信號光功率占有的頻譜范圍都是有限的,而噪聲頻譜的范圍可認(rèn)為是無限的。所以,在保證信號有效帶寬的前提下,限制電子系統(tǒng)的通頻帶可以有效地抑制噪聲。
通常電路帶寬的選擇是以保持信號頻譜中絕大部分能量通過而削掉部分頻譜能量較低的高頻分量為原則,對信噪比和信號失真折中考慮。例如,要檢出正弦調(diào)幅信號,則帶寬只要能通過中心頻率加邊頻分量就夠了。對于調(diào)頻信號則可近似取為
ALf m =2(MF+1) Af (4-51)
式中,Afm為所需帶寬;MF是FM調(diào)制系數(shù);Af是負(fù)載波引起的頻移。
對于脈沖信號,其主要頻譜能量集中在Af =0~l/-r以內(nèi)(丁為脈沖寬度)。在實(shí)際系統(tǒng)中,從提高信噪比的角度考慮,并不要求保持脈沖信號的形狀。所以通常按實(shí)際需要犧牲高頻分量,保持必要的脈沖特性。也有少數(shù)系統(tǒng)要求保持脈沖形狀不失真或失真很小,這就要求能通過較多的高頻分量。
放大器對矩形脈沖的響應(yīng)特性與放大器帶寬有關(guān),如圖4 - 51所示,說明了所需保持的脈沖波形與電路的3dB帶寬Af之間的關(guān)系,其中,下為輸入脈沖寬度。矩形脈沖的脈寬越窄,要求放大器的帶寬就越寬。否則矩形脈沖將會被展寬,其幅度也隨之下降。如圖中A[r=0.25的曲線所示。隨著Af加寬,輸出信號與帶寬平方成正。此峰值功率上升,響應(yīng)時(shí)間縮短,如A[r=0.5的曲線所示。當(dāng)帶寬再增加時(shí),響應(yīng)時(shí)間減小,輸出信號的峰值功率很快達(dá)到常數(shù)且與帶寬無關(guān)。由于輸出噪聲功率隨帶寬線性增加,因而,有一個(gè)最佳帶寬,脈沖峰值功率和噪聲功率之比為最大。對于矩形脈沖,當(dāng)ALfr=0.5對出現(xiàn)最大值;對于其他各種形狀的脈沖來說,獲得信噪比最佳的帶寬都在A[r=0.25~0.75的范圍內(nèi)。
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