1 / 30

Permbajtje

Zhurma termike Zhurma shot Raporti Sinjal-Zhurme(SNR) Marresi me fotodiode APD Fuqia ekuivalente e zhurmes(NEP) Gabimet ne sistemet me zhurme termike te limituar Gabimet ne sistemet me zhurme kuantike te limituar Zhurma modale Zhurma e amplifikatorit elektronik

asa
Download Presentation

Permbajtje

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Zhurma termike Zhurma shot Raporti Sinjal-Zhurme(SNR) Marresi me fotodiode APD Fuqia ekuivalente e zhurmes(NEP) Gabimet ne sistemet me zhurme termike te limituar Gabimet ne sistemet me zhurme kuantike te limituar Zhurma modale Zhurma e amplifikatorit elektronik Projektimi i qarkut te marresit Amplifikatoret me impedance te larte Amplifikatoret transimpedance Konkluzione Permbajtje

  2. Njohuri te pergjithshme rreth kapitullit • Zhurma- fenomen shqetesues dhe degradues per sinjalin • Amplifikimi i sinjalit shoqerohet me amplifikim te zhurmes dhe zhurmen shtese te amplifikatorit • Ne kete kapitull do te shyrtojme burimet e zhurmes dhe detektimin e saj • Llogaritjen e raportit SNR dhe per sisteme numerike probabilitetin e gabimeve

  3. Qarku ekuivalent i zhurmes termike Zhurma e rrymes termike percaktohet: Zhurma termike(zhurma e Nyqyst-it) Qarku ekuivalent i zhurmes termike

  4. Statistikat e zhurmes termike Krijimi i fenomenit zhurme termike ne rezistence • Zhurma termike eshte nje sinjal i rastesishem ajo mund te pershkruhet vetem ne menyre statistikore

  5. Spektri i zhurmes termike eshte linear ne te gjitha frekuencat Kjo eshte e vertete deri ne 10GHz Varesia e zhurmes termike nga rezistenca e ngarkeses dhe brezi

  6. Zhurma shot(zhurma kuantike analoge) • Kjo zhurme krijohet nga natyra diskrete e elektroneve • Percaktohet si shume e zhurmes se rrymes se erresires dhe asaj kuantike: • Spektri eshte uniform, • Zhurma shot rritet me rritjen e rrymes pra me rritjen fuqise optike ne hyrje. • Ketu ndryshon nga zhurma termike e cila eshte e pavarur nga kjo fuqi

  7. Raporti Sinjal-Zhurme • Raporti i llogaritur sipas fuqise kostante ne hyrje: • SNR e llogaritur si limiti kuantik ku termi 4KTB nuk merret parasysh : • Kur fuqia eshte e ulet zhurma termike dominon mbi ate kuantike.Ky eshte rezultat me limit termik: • Ky limit eshte shume here me i vogel se limiti kuantik i SNR

  8. Zhurmat ne fotodiodat ortek APD • Fuqia e zhurmes kuantike ne fotodiodat APD rritet me . Atehere raporti: • Kur amplifikimi eshte i madh zhurma shot dominon mbi ate termike ( pranojme qe rryma e erresires nuk merret parasysh): -ku n merr vlerat midis 2 dhe 3

  9. Percaktohetsisasia e Po per njesibreziqeduhet per temarre ne daljenjefuqitebarabarte me fuqine e zhurmes ne daljetekdetektori: NEP eshtevlera e Po qejepnjedalje me SNR=1 Zhurmatermike per rezistencatevogladominonmbizhurmenkuantike. Ndersa per rezistencatemedhaoseamplifikimtemadhzhurmakuantikedominondheduhettezgjedhimnje diode me rrymeteuletteerresires per teperftuarndjeshmeritemadhetemarresit Varesia e NEP nga rezistenca e ngarkeses Fuqia ekuivalente e zhurmes-NEP

  10. Gabimet ne sistemet me zhurme te limituar termike • BER-matje e cilesise e sistemeve numerike.nr i gabimeve per bit • Nqs nje gabim behet ne 100 veprime atehere BER=0.01 • BER=Pe ku( Pe-probabiliteti i gabimeve) • Probabiliteti i gabimeve duke perdorur nje prag prej rezulton: • Ku erf eshte i njohur si funksioni i gabimeve dhe eshte i permbledhur si vlere ne tabele • Ndersa SNR ne formule eshte rezultati i limitit termik ne ekuacionin per detektim direkt duke perdorur detektor PIN

  11. Ilustrimi i gabimeve qe prodhon zhurma termike Detektimi gabimeve a)rryma ideale ne marres b)rryma aktuale c)rryma e kampionuar d)rezultati i te dhenave

  12. Gabimet ne sistemet me zhurme te limituar kuantike • Ne keto sisteme numerohen nr i elektroneve te prodhuara ne nje interval bit dhe krahasohen me pragun • Probabiliteti i gabimit varet nga numri mesatar i fotoelektroneve ns te gjeneruara nga sinjali pergjate kohezgjatjes se bitit kur arrin “1” logjik: Pe=e-ns • BER varet dhe nga numri mesatar i elektroneve nn te prodhuara nga rryma e erresires Id:

  13. Probabiliteti i gabimeve per sistemet me zhurme te limituar Sistemet me zhurme termike te limituar Sistemet me zhurme kuantike te limituar

  14. Zhurma modale • Kjo zhurme eshte nje variacion i rastit i fuqise optike ne fibrat multimode. • Kur burimi i drites eshte koherent psh Laser menyrat e fibres interferojne me njera tjetren duke formuar nje model me pikela te erreta dhe te ndritshme. • Minimizimi i zhurmes modale ne teori eshte i thjeshte: • Perdorim fibra singlemode ose konektor me humbje te ulet ose burime me koherence te ulet • Ne praktike: • Konektoret me humbje te ulet kane kosto te larte dhe fibrat singlemode ndersa koherenca e ulet rrit dispersionin e materjalit dhe ul kapacitetin e fibres

  15. Amplifikatori real pervec se amplifikon zhurmen ne hyrje por ai gjithashtu prodhon dhe zhurmen vetjake Fuqia ekuivalente zhurmes termike e sistemit behet: Pn=4k(T+Ta)∆f Pin=Pout/G Zhurma e amplifikatorit elektronik

  16. Zhurma e brendshme e amplifikatorit Amplifikatori i ndjekur nga nje burim zhurme ne dalje te tij Amplifikatori i ndjekur nga nje burim zhurme ne hyrje te tij

  17. Te=T+Ta T-temperatura e rezistences Ta-temperatura e amplifikatorit Analizues i zhurmes i cili perdoret per te matur temperaturen e zhurmes se pajisjeve. I vihet ne hyrje fuqi zhurme te ndyshme dhe matet ndyshimi i zhurmes ne dalje Temperatura ekuivalente e sistemit me zhurme

  18. Koeficienti i zhurmes • Ky koeficent percakton sasine e zhurmes se nje sistemi kur temperatura Ts eshte 290K . • Percaktohet ndyshe edhe si raporti midis SNR ne hyrje te amplifikatorit me SNR ne dalje te tij

  19. Koeficienti i zhurmes i amplifikatoreve ne kaskade

  20. Zhurma e diodes Lazer • Eshte nje fluktuacion i padeshirueshem i rastit ne dalje te diodes lazer qe ndodh edhe kur rrjedh rryme kostante. • RIN-Intesiteti Relativ i Zhurmes-percakton sasine e zhurmes qe emetohet nga Lazeri: • Kur rryma rrjedhese rritet pertej pragut zhurma e lazerit mbetet fikse ndersa fuqia ne dalje rritet me shpejtesi

  21. Projektimi i qarkut te marresit • Ne qarkun e marresit mund te kemi nje amplifikator tensioni BJT ose FET qe ndjek rezistencen e ngarkeses se detektorit. • Kerkohet nje rezistence RL e madhe per te perftuar nje tension te larte dhe zhurme temike te ulet por kerkohet nje rezistence e ulet RL per brez te madh dhe diapazon dinamik te gjere:

  22. Amplifikatori me impedance te larte • Rezistenca e larte e ul zhurmen termike por redukton brezin. • Per frekuenca mbi vleren 3dB efekti kapacitiv kryesisht percakton impedancen ne hyrje • Theksojme qe amplifikatori me impedance te larte nuk ka diapazon dinamik te gjere per shkak te rezistences se ngarkeses se madhe

  23. Amplifikatori transimpedance • Problemet e amplifikatorit me impedance te larte i zgjidh amplifikatori me transimpedance • Ky amplifikator operon ne diapazon dinamik te gjere

  24. Krahasimet midis marresve optike

  25. Shembull 1 Pranojme qe kemi nje sistem me burim optik LED qe emeton 10mW ne gjatesi vale 0.85μm me koeficent shuarje 20dB dhe nje fotodetektor PIN me ndjeshmeri 0.5 A/W. Rryma e erresires eshte 2nA.Rezistenca e ngarkeses eshte 50Ω, gjeresia e brezit te marresit eshte 10MHz me temperature 300K.Humbjet e sistemit ne lidhje me shuarjet e fibres perfshijne 14-dB reduktimin e fuqise ne saje ciftuesve dhe 10-dB te shkaktuar nga splice dhe konektoret. Gjej: • Fuqine optike te marresit • Rrymen e sinjalit te detektuar (fotorrymen) • Fuqine e sinjalit te detektuar • Fuqine e zhurmes kuantike • Fuqine e zhurmes termike • Raportin SNR

  26. Te dhenat: Pi=10mw λ=0.85μm α=2dB R=0.5A/W Id=2nA RL=50Ω ∆f=10MHz T=300K Pr=? is=? Pes=? Pns=? Pnt=? SNR=/ Shuarja totale e sistemit: α =14+20+10=44 dB αL=10lgPi/Po L=1Km Pi/Po=10-4.4=4*10-5 Fuqia optike e marresit : Po=4∙10-5(10)=0.4μW is=RPo=0.5(0.4)=0.2μA PES=is2RL =(0.2 ∙10-6)250=2pW Pns=2eIs ∆fRL =2(1.6∙10-19)(0.2∙10-6)(107)(50) = 3.2∙10-17 W Pnt=4kT ∆f =4(1.38∙10-23)(300)(107) =1.66∙10-13W SNR=Pes/Pnt=2∙10-12/1.66∙10-13W=12 E shprehur ne decibel SNR 10.8dB Po te llogarisim SNR me limit kuantik kemi SNR=is/2eB=62.5 ose 48 dB Zgjidhje

  27. Shembulli 2(vazhdim) • Ne shembullin 1 zvogelohen humbjet e sistemit me 6 dB(Ndoshta eshte perdorur nje fiber me e mire ose humbja nga ciftuesit eshte permiresuar). • LLogarit SNR. • Zgjidhje: • Zvogelimi i koeficentit te shuarjes me 6 decibel korrespondon ne rritjen e fuqise optike te marresit me faktor 4 here. • Fotorryma e sinjalit dhe fuqia e zhurmes kuantike rriten me te njejtin faktor keshtu : • Is=4∙ 0.2=0.8μA • Pns= (3.2∙10-17)(4)=12.8∙10-17 W • Ndersa fuqia e sinjalit qe rrjedh ne rezistence RL rritet me 16 here • Pes=3.2pW • Zhurma termike nuk ndryshon • SNR=Pes/Pnt=192 pra rritet 16here ne decibel SNR=22.8 • Konkluzioni:6dB zvogelim ne shuarje shkakton nje rritje te SNR prej 12 • Kur kemi ∆P rritje SNR do te rritet me 2∆P

  28. Konkluzionet • Zhurma kuantike krijon fluktuacione te rastit ne sinjalin e marresit ndersa zhurma termike eshte e lidhur me rezistencen e detektorit • Kur shfaqet problemi zhurme duhet te kihet kujdes me strukturen e marresit pra zgjedhjen e fotodetektori: PIN zgjidhet kur sistemet me zhurme termike te limituar kane cilesi sinjali te mjaftueshme ndersa APD per te permiresuar humbjet e sinjalit por me kosto me te madhe dhe qark me kompleks. • Cilesite me te rendesishme te nje marresi jane ndjeshmeria ,gjeresia e brezit dhe diapazoni dinamik . • Rritja e fuqise optike me ∆P nga ulja e koeficientit te shuarjes permirson SNR me 2 ∆P.

  29. PYETJE?

  30. Faleminderit!

More Related