0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

【干货】高速信号眼图与接收灵敏度的关系(相噪篇)

硬件电子工程师. 来源:硬件电子工程师. 作者:硬件电子工程师 2023-07-22 17:07 次阅读

本文通过具体实例详述眼图如何评估高速信号系统性能,以常见的光模块为例详细的总结了眼图一些常见的参数和光模块灵敏度之间的关系。上节我们以眼图作为分析工具,详细分析了幅度噪声和灵敏度的关系,本节我们将结合相位噪声,分析下相位噪声对灵敏度的影响。

1、眼图与灵敏度(相位篇)

上节我们讲过,从PIN管的输出电眼图形状近似升余弦脉冲,滤波后去掉了噪声,带宽有限且波形比较完整对称,有利于判决和提取时钟,因为一般来说在判决时刻脉冲的幅度最大。

因此CDR的恢复的时钟信号正常情况下和眼图的中心线是重合的,在10G速率下,中心近似和0码的交叉点有50ps的时基距离。一般情况下,最佳的采样时机并不在眼图的中心,而是一些其他的点。一般DEMUX芯片里有相位设置的调节。判决门限调整电路用来在电压域内选择最优点,而相位调整电路就在时域内选择最佳采样点的。

wKgaomS7nD-AfKbkAAWiP4r2Akw796.jpg

图1 利用眼图说明相位调整对灵敏度的优化作用

如图1,无论是灵敏度还是OSNR,最佳采样点必定具有最大的噪声容限。而相位调节对其接收端性能优化的原理还是关系到特定时间点上幅度噪声大小,幅度噪声小则噪声容限大。以上实验截图只说明相位调节的原理,实际上根据上节幅度的分析,弱光功率下的眼图基本具有对称性,所以对比OSNR的优化,相位调节对灵敏度的优化能力还是很明显。这个分析结果已经早已被我们的模块日常调试实验所验证。

眼图的“眼高”参数对应的是幅度噪声的容限,眼宽参数对应的是相位噪声的容限。

发送端信号的预加重可以减小信号的响应时间,补偿上升边沿的高频分量,使得眼图趋于升余弦对称,能使最佳判决点趋于眼中并提供较高的噪声容限。

DEMUX芯片的相位设置选项如图2:

wKgZomS7nECAK6grAADLdqUqKz0366.jpg

图2 某驱动芯片的接收端相位偏置设置

在最佳判决时间,噪声容限最大,灵敏度最小,示意图具体推导可参考总结的公式,无论理论计算中脉冲的波形是否选用高斯脉冲,只要内层函数的增减性不变,得到的曲线形状都基本一样。

wKgaomS7nECAG2HIAABLthOvhqk565.jpg

图3 相位调整偏置和灵敏度的关系

曾尝试结合抖动和总结式推导误码率的浴盆曲线,未果,但是采样点的时间偏置和误码率两者的联系关系是肯定的。

wKgZomS7nEGAW5pxAAFQgxOc8ko297.jpg

图4 采样时间的BER扫描图

2、总结

如下是结合上一篇眼图幅值和本篇眼图相位噪声对灵敏度的影响关系:

总结:如图3,设满足误码率为10-12时刻光模块接收功率为P(灵敏度),相位判决t时刻的噪声总幅度为VN(t),限幅放大器的灵敏度为Vsensitivity,入光P对应的光电幅度为Vpp。PIN管响应度为R,跨阻为Rt,则判决失败率为10^-12时,近似有

wKgaomS7nEGAfPxFAAAHv4EEQ1Y114.jpg

wKgZomS7nEKAZ4DuAAOqpObHytg104.jpg

而由光电转换Vpp=P*R*Rt,可得光模块的灵敏度关系式:

wKgaomS7nEKAAa_JAAAPxkuGT2I771.jpg

以某光模块的接收系统为例,

wKgZomS7nEOAUjWFAAASTSpV9mo121.jpg

wKgaomS7nEOAE7oiAAAMm4WOa-8281.jpg

应用此公式可进行一些理论分析和实验指导,比如如果要求光模块的灵敏度低于-17dBm,那么由此公式可计算出总噪声幅度不能超过12.6mV。(请注意由于PIN管的模拟信号限幅,该公式只适用与Sensitivity小于-5.5dBm的推导)。





审核编辑:刘清

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 放大器
    +关注

    关注

    143

    文章

    13522

    浏览量

    212838
  • 驱动芯片
    +关注

    关注

    13

    文章

    1242

    浏览量

    54367
  • PIN管
    +关注

    关注

    0

    文章

    36

    浏览量

    6303
  • 眼图分析
    +关注

    关注

    0

    文章

    4

    浏览量

    6982
  • 光电转换器
    +关注

    关注

    1

    文章

    58

    浏览量

    14619
收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    什么是接收灵敏度?如何优化NF提高接收灵敏度

    接收灵敏度是指接收机能够处理的最小输入信号强度,通常以信噪比来衡量。
    的头像 发表于 11-05 09:55 4930次阅读
    什么是<b class='flag-5'>接收</b><b class='flag-5'>灵敏度</b>?如何优化NF提高<b class='flag-5'>接收</b><b class='flag-5'>灵敏度</b>?

    请问ADF4153鉴器的鉴灵敏度是多少?

    一般经典的锁相环推导公式中鉴器的鉴灵敏度都是v/rad,那ADF4153的输出时电荷泵的电流,它和经典的鉴灵敏度之间有什么
    发表于 11-06 09:02

    接收机灵敏度的研究

    接收机灵敏度的研究 无线电接收机诸多的性能当中,「灵敏度」 (Sensitivity)
    发表于 03-15 11:04 1922次阅读

    接收灵敏度的定义公式

    接收灵敏度的定义公式 摘要:本应用笔记论述了扩频系统灵敏度的定义以及计算数字通信接收机灵敏度的方法。本文提供了接收
    发表于 04-25 09:42 1.5w次阅读
    <b class='flag-5'>接收</b><b class='flag-5'>灵敏度</b>的定义公式

    什么是接收灵敏度

    什么是接收灵敏度 摘要:本应用笔记论述了扩频系统灵敏度的定义以及计算数字通信接收机灵敏度的方法。本文提供了接收机灵敏度方程的逐步推
    发表于 05-08 10:46 4225次阅读
    什么是<b class='flag-5'>接收</b><b class='flag-5'>灵敏度</b>

    接收机灵敏度测试实验

    接收机灵敏度测试实验 一 实验目的    1 理解光接收机灵敏度的概念    2 掌握光接收机灵敏度的测试方法 二
    发表于 08-22 09:37 1.2w次阅读
    光<b class='flag-5'>接收机灵敏度</b>测试实验

    接收灵敏度测试

    GPS 测试中的一项重要因素是接收器的灵敏度。主要测试内容是捕获灵敏度和跟踪灵敏度。一般而言,地基天线接收到的 RF(射频)功率水平介于 -
    发表于 01-11 15:35 7319次阅读
    <b class='flag-5'>接收</b>器<b class='flag-5'>灵敏度</b>测试

    接收灵敏度与光发射信号关系的实验研究

    接收灵敏度与光发射信号的消光比大小和的上升沿下降沿陡度具有紧密相关性 ,试验研究表明 ,155Mbps 光收发模块消光比在 16~20
    发表于 11-14 13:08 16次下载
    光<b class='flag-5'>接收</b><b class='flag-5'>灵敏度</b>与光发射<b class='flag-5'>信号</b><b class='flag-5'>关系</b>的实验研究

    如何定义接收灵敏度的公式

    数字通信接收机中,链路的度量参数Eb/No (每比特能量与噪声功率谱密度的比值)与达到某预期接收机灵敏度所需的射频信号功率值的关系是从标准噪声系数F的定义中推导出来的。CDMA、WCD
    发表于 12-07 20:31 2294次阅读
     如何定义<b class='flag-5'>接收</b><b class='flag-5'>灵敏度</b>的公式

    介绍接收机灵敏度的定义及性能

    接收机灵敏度是指接收机能够输出规定信噪比(S/N)的信号时,该接收机输入端的最小输入信号Smin;一般定义为最小信噪比与平均噪声功率的乘积,
    的头像 发表于 07-13 17:06 3.1w次阅读
    介绍<b class='flag-5'>接收机灵敏度</b>的定义及性能

    GPS接收机的灵敏度性能的原理性分析和设计高灵敏度GPS接收模块

     GPS 接收机的灵敏度是影响GPS 应用范围的非常关键的指标,目前业界纷纷推出高灵敏度的GPS 接收系统,使得GPS 的室内定位成为可能,大大拓展了GPS 的应用场景。本文对GPS
    发表于 01-07 16:49 17次下载
    GPS<b class='flag-5'>接收</b>机的<b class='flag-5'>灵敏度</b>性能的原理性分析和设计高<b class='flag-5'>灵敏度</b>GPS<b class='flag-5'>接收</b>模块

    无线模块性能测试—灵敏度

    灵敏度在无线模块中是一项非常重要的参数,在无线通讯领域中,接收灵敏度就好比人类的听力一样,提高信号接收
    的头像 发表于 09-13 11:33 3452次阅读
    无线模块性能测试—<b class='flag-5'>灵敏度</b>

    干货高速信号接收灵敏度关系(幅值

    本文通过具体实例详述如何利用来评估高速信号系统性能,以常见的光通信系统为例详细的总结了图一些常见的参数和光模块
    的头像 发表于 07-22 17:05 2549次阅读
    【<b class='flag-5'>干货</b>】<b class='flag-5'>高速</b><b class='flag-5'>信号</b><b class='flag-5'>眼</b><b class='flag-5'>图</b>与<b class='flag-5'>接收</b><b class='flag-5'>灵敏度</b>的<b class='flag-5'>关系</b>(幅值<b class='flag-5'>篇</b>)

    远程控制应用上开关量模块对接收灵敏度要求

    模块的接收灵敏度是指模块对所接收到的信号敏感程度。在远程控制上,接收灵敏度是指
    的头像 发表于 07-28 16:14 1090次阅读
    远程控制应用上开关量模块对<b class='flag-5'>接收</b><b class='flag-5'>灵敏度</b>要求

    柔性传感器的灵敏度多少算高?传感器灵敏度大小与灵敏系数的关系

    柔性传感器的灵敏度多少算高?传感器灵敏度大小与灵敏系数的关系  柔性传感器的应用范围非常广泛,灵敏度大小是衡量其性能优劣的重要指标之一。传感
    的头像 发表于 10-24 11:49 2179次阅读