五月丁香啪啪,亚洲啪啪网站,人妻无吗,少妇人妻一区二区三区

關(guān)于噪聲等效功率及其在光子雜訊計(jì)算中的應(yīng)用討論

更新時(shí)間:2023-12-13      點(diǎn)擊次數(shù):872

噪聲等效功率介紹

噪聲等效功率(NEP)是一個(gè) instrumental(工具性的)指標(biāo),用于量化各個(gè)領(lǐng)域的檢測(cè)器靈敏度和噪音源的影響,如光學(xué)、電機(jī)、熱力學(xué)等。它代表產(chǎn)生單位信噪比的等效輸入雜訊功率。它代表在探測(cè)器輸出產(chǎn)生信噪比(SNR)為1的等效輸入噪聲功率。

然而,多年來在各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用導(dǎo)致文獻(xiàn)中對(duì)NEP存在多種模糊的解釋。 本文旨在通過追蹤噪聲信號(hào)在探測(cè)器不同內(nèi)部階段的起源和傳播,提供對(duì)NEP物理意義和數(shù)學(xué)推導(dǎo)的統(tǒng)一觀點(diǎn)。

NEP的正式定義

基本上,噪聲源于探測(cè)器測(cè)量的數(shù)量中的隨機(jī)波動(dòng)。因此,基于統(tǒng)計(jì)信號(hào)處理的隨機(jī)框架是必要的,用于表征這種隨機(jī)過程。

對(duì)于具有達(dá)到達(dá)標(biāo)功率變化的靜止過程,功率譜密度(Sxx(f))代表了隨著頻率變化的均方波動(dòng)。將 x 值連結(jié)到系統(tǒng)中實(shí)際耗散功率的功能,被稱為系統(tǒng)對(duì)測(cè)量屬性的敏感度(或功率響應(yīng))。

Untitled (6).png

NEP被定義為:

Untitled (7).png

其中,功率響應(yīng)指的是探測(cè)器靈敏度,即單位輸入過程波動(dòng)幅度的功率耗散。這個(gè)通用定義導(dǎo)致了兩個(gè)不同的物理解釋:

  1. 電NEP:實(shí)際測(cè)量到的探測(cè)器輸出端的噪聲功率

  2. 光NEP:探測(cè)器輸入端的等效噪聲功率

光子噪聲NEP分析

本文特別聚焦于光探測(cè)器中光子雜訊NEP的量子力學(xué)處理。光子檢測(cè)通過考慮雙重波粒性 - 光子數(shù)統(tǒng)計(jì)和電磁模式分析進(jìn)行建模。納入的關(guān)鍵因素包括:

通過跟蹤光子數(shù)波動(dòng)通過多次光束分裂和衰減階段,本文推導(dǎo)了一個(gè)以可測(cè)物理參數(shù)為基礎(chǔ)的光子NEP的廣義公式。在假設(shè)探測(cè)器大小、繞射極限、相干光束因子等條件下,可以得到現(xiàn)有文獻(xiàn)中引用的簡(jiǎn)化表達(dá)式作為特殊情況。

等效噪聲指標(biāo)

對(duì)于通信接收系統(tǒng)和光學(xué)/無線電天文儀器,關(guān)鍵系統(tǒng)靈敏度以等效輸入噪聲指標(biāo)來表征:

通過適當(dāng)轉(zhuǎn)換通量、功率和溫度的單位,可以將這些指標(biāo)與NEP指標(biāo)進(jìn)行數(shù)學(xué)關(guān)聯(lián)。

總結(jié)

總之,本文通過有系統(tǒng)地追蹤信號(hào)和噪聲在探測(cè)器不同階段的傳播,提供了對(duì)NEP各種解釋的統(tǒng)一觀點(diǎn)。在這個(gè)過程中,建立了許多特定領(lǐng)域NEP變體之間的數(shù)學(xué)關(guān)系,同時(shí)闡明了微妙的假設(shè)。這澄清了靈敏度定義并為比較光學(xué)、電學(xué)和熱學(xué)系統(tǒng)提供了一個(gè)基準(zhǔn)。


版權(quán)所有©2024 光焱科技股份有限公司 All Rights Reserved    備案號(hào):滬ICP備2021022654號(hào)-3    sitemap.xml    管理登陸    技術(shù)支持:化工儀器網(wǎng)