CCD应用中数据取样技术的研究

分析了 Ｃ Ｃ Ｄ 视频信号读出时复位噪声的产生机理，并从噪声互消原理出发，分析了 Ｃ Ｃ Ｄ 输出视频信号的取样技术———相关双取样，讨论了相关双取样技术的工作原理及其对 Ｃ Ｃ Ｄ读出噪声（ 包括复位噪声和１／ ｆ 噪声等低频噪声） 的滤除作用，给出了相关双取样技术在实际应用中的电路实现，讨论了相关双取样技术的扩展形式———相关四取样技术。     

基于双边滤波器的红外图像条纹噪声消除算法

提出了一种新的消除红外图像中条纹噪声的方法。由于红外焦平面阵列中每列读出电路的偏置电压不同,导致红外图像中有明显的条纹状噪声。分析了读出电路偏置电压不均匀对红外成像的影响,提出了利用双边滤波器估计读出电路偏置电压的方法,并使用估计的偏置电压校正红外图像。基于实际红外图像的实验结果表明,提出的算法能够显著地消除红外图像中的条纹噪声。     

高光谱应用的带可调复位时间CDS的低噪声红外焦平面读出电路

低辐射量的高光谱应用对红外焦平面读出电路（ROIC）提出了低噪声的设计要求。相关双采样（CDS）是常用的减少噪声的结构。本文通过调节钳位和采样保持之间的时间间隔来改进CDS,可灵活消除低频噪声。采用180 nm CMOS工艺设计和制造了640×512规模、15 μm 像元中心距的读出电路。输入级集成了低噪声CTIA与本文提出的可调复位时间CDS（AICDS）,所设计的时序产生器使CDS复位时间可以延长0~270个时钟周期。通过延长复位时间减少这个时间间隔,噪声电子数可以由39 e^-减少到18.3 e^-。SPECTRE仿真结果和实验测试结果证实了提出的AICDS结构可以提升高光谱应用读出电路的噪声性能,因此可以广泛应用。     

红外探测器高性能读出电路的研究

设计了一种高性能电容反馈跨阻放大器(CTIA)与相关双采样电路(CDS)相结合的红外探测器读出电路。该电路采用CTIA电路实现对微弱电流信号的高精度读出,并通过CDS电路抑制CTIA引入的固定模式噪声(FPN),最后采用失调校正技术减小CDS引入的失调,从而减小了噪声对电路的影响,提高了读出电路的精度。采用特许半导体(Chartered)0.35μm标准CMOS工艺对电路进行流片,测试结果表明:在20pA～10nA范围内该电路功能良好,读出精度可达10bit以上,线性度达97%,达到了设计要求。该读出电路可用于长线列及面阵结构红外探测系统。     

宽动态范围读出电路研究

为提高光电探测器的读出性能,设计的电容互阻放大器(CTIA)注入效率大于99%,线性度达99.84%。相关双采样电路(CDS)采用不同控制时序,读出电路可以工作在噪声抑制模式和两次采样模式。噪声抑制模式时读出电路平均噪声为0.91 mV,动态范围为66.85 dB,两次采样模式平均噪声为5.82 mV,动态范围扩展到90.82 dB。     

CMOS读出电路中的噪声及抑制

CMOS读出电路中的噪声严重地制约了读出电路的动态范围,进而影响到焦平面阵列甚至成像系统的性能.文章对读出电路中KTC噪声、1/f噪声以及固定图形噪声的成因及抑制技术进行了分析和讨论,并给出了仿真结果.     

一种新型低噪声高均匀性红外焦平面读出电路

针对非制冷微测辐射热计焦平面阵列,设计了一种低噪声、高均匀性的读出电路。该读出电路结合相关双采样技术和自归零技术,对固定图像噪声以及l/f噪声都能起到很好的抑制作用。目前,该电路已应用到160×120阵列的非制冷微测辐射热计焦平面上,并在0.5μm CMOS工艺下成功流片。测试结果表明,固定图像噪声仅为0.087 V,均方根噪声为256μV。     

红外焦平面阵列读出电路非均匀性研究

读出电路对红外焦平面阵列成像系统的非均匀性有重要影响,采用动态非线性系统函数的泰勒级数建立功能电路单元的通用非均匀性模型,按照模拟型读出电路的一般结构建立读出电路的非均匀性模型,利用高斯噪声和柏林噪声模拟读出电路参数的空间随机分布,采用三维噪声的空间分量量化评估非均匀性,采用等长的矩阵模型简化阵列信号串行读出的时空转换过程,分析了噪声模型、多通道缓冲和响应非线性的非均匀特性,并指导某320×256阵列读出电路进行了非均匀特性仿真和优化。该方法能够对读出电路的非均匀性进行系统级仿真评估,并为其工程优化提供指导。     

红外焦平面读出集成电路噪声分析研究

信噪比和动态范围是衡量红外焦平面读出电路性能的两个重要指标,读出电路的随机噪声与这两个指标直接相关。本文对红外焦平面读出电路链路里的随机噪声进行了深入分析研究,同时给出每个噪声源的理论计算方法以及整个读出链路噪声的理论计算方法。最后用Matlab仿真计算出了各个电路参数对读出电路噪声的影响以及信噪比和动态范围的影响。     

边积分边读出低噪声红外焦平面读出电路研究

设计了一款低噪声InGaAs焦平面读出电路.提出一种新型相关双采样电路结构,可在边积分边读出模式下有效抑制积分电容(0.15 pF)的KTC噪声.电路经0.5 μn5 V Nwell CMOS工艺流片,测试结果符合设计目标,在高帧频边积分边读出模式下工作状态良好,电路噪声约1.7×10-4V,动态范围大于80 dB.     

基于随机共振的语音增强研究

传统的语音增强方法是通过线性过滤除噪声达到语音增强的目的,而在强噪声环境中,语音信号表现为弱信号．去噪变得困难,而随机共振能利用噪声增强语音信号。基于Hodgkin—Huxley神经元阈上非周期随机共振原理,提出一种自适应调节,添加最佳噪声来实现语音增强。实验结果表明,在强噪声能够实现对语音信号的增强,具有一定的鲁棒性,提供了在强噪声环境中增强语音信号的新思路。     

小波分析在航天系统降噪处理中的应用

航天系统噪声是航天系统设备的顽疾,它干扰有用信号的调制、发射、传输、接收和解调,严重影响数据的精度。为了解决航天系统设备存在的噪声问题,结合小波降噪原理,提出了基于小波分析的降噪处理方法。利用Matlab软件设计了小波降噪程序,并对降噪过程进行了仿真。结果表明,基于小波分析的降噪处理方法可有效降低航天系统设备噪声。     

谱域OCT光谱分析及图像噪声消除方法

在谱域OCT系统中,成像过程存在原理性噪声以及系统暗噪声,影响了图像质量,造成图像信噪比降低,图像局部结构信息缺失,因此,对谱域OCT系统的干涉光谱成分和光谱噪声的形成机制进行分析,提出了针对干涉光谱解耦的噪声处理方法。对单层薄膜成像实验,得到了薄膜的二维层析图像,实验结果表明,噪声消除方法对薄膜的成像处理简单有效,能够显著提高图像质量。     

焦平面阵列红外成像设备噪声特性分析及仿真

红外成像设备噪声分析及仿真是红外图像仿真工作的重要组成部分。分析了焦平面红外成像设备的噪声组成及特性。焦平面红外成像设备的噪声可以分解为非均匀性噪声、非均匀性漂移噪声和随机噪声。分别针对凝视红外成像设备和扫描红外成像设备分析了噪声成分的计算过程及数字特征。根据实测图像数据可提取非均匀性噪声矩阵(或向量)、非均匀性漂移噪声特征参数矩阵、随机噪声特征参数矩阵(或向量)。非均匀性漂移噪声短时间内服从线性变化关系。随机噪声服从正态分布。最后给出了基于实测噪声特征数据的焦平面阵列成像设备的噪声仿真过程。     

基于小波的阀值消噪方法讨论及实现

根据小波变换的特点和信号消噪方面的要求,利用小波变换对平稳和非平稳信号进行消噪作了较深入的研究。阐述了利用小波分析消除信号噪声的基本原理和方法,并且利用Matlab软件编制程序实现了基于小波分析的平稳信号和非平稳信号的消噪仿真分析,实验表明小波阀值的选择对于平稳信号和非平稳信号的消噪效果是不同的,在此基础上分析了软硬阀值的特点和缺陷。     

单通道语音增强对低信噪比汉语可懂度影响

可懂度是评价语言传递信息能力的重要指标.通过主观实验的方法,对白噪声、粉红噪声、Babble噪声以及时间反转信号四种干扰信号和三种单通道语音增强算法在低信噪比(-15～0 dB)条件下对汉语可懂度的影响进行了测试和评价.结果表明,四种干扰信号的干扰效果差异明显;单通道语音增强算法不能显著提高汉语可懂度;测试语料选择对汉语可懂度的影响很大;时频域二值掩蔽算法对时间反转信号干扰下在维持和提高汉语可懂度方面存在优势.     

船舶航行辐射噪声的主动控制方法研究

船舶航行辐射噪声控制对于环境保护和军事应用均具有重要意义。根据船舶的航行轨迹和接收点建立了自适应噪声抵消模型,从船舶外部对其产生的特定低频线谱进行主动控制,实现局部自由声场静区。针对低频线谱信号,在船舶上布设自适应次级声源,进行了不同信号频率的仿真,研究其在特定空间内产生的降噪效果。仿真显示当船舶在特定区域内航行时,次级声源的开启能够在接收点处实现特定低频线谱信号的有效抵消。针对仿真结果,理论推导了有效声抵消区域半径的计算公式。由此得到了一种可能的船舶航行辐射噪声低频线谱主动控制方法:首先计算有效声抵消区域半径,当船舶进入或离开该区域时,动态开启或关闭次级声源,从而实现噪声的有源控制。      

由统计特性分析激光主动成像系统图像的噪声性质

激光主动成像系统具有分辨率高、抗干扰能力强、能成三维像等一系列优点，因而应用越来越广泛，但它的图像同时受到散斑噪声和其他一些高斯噪声的影响。散斑噪声为一种乘性噪声，高斯噪声则为一种加性噪声，这两种噪声哪种占据主要地位对于图像噪声抑制噪声模型的建立具有重要的意义，分析了受到散斑噪声和高斯噪声污染图像的概率曲线及灰度均值方差比等统计特性，找出在两种噪声分别作用下的不同统计特性，以此为判别标准，对激光主动成像系统图像进行分析，得出了此图像所受噪声的主要成分为散斑噪声的结论。同时，算出了此图像的散斑噪声方差。     

光电探测器的电噪声及其应用

电噪声检测方法正在成为一种无损的电子器件可靠性表征手段,而人们对其在光电探测器方面应用的研究还较少.本文在总结光电探测器电噪声类型及产生机理的基础上,分析了光电探测器与电噪声相关的各项性能参数.电噪声不仅是影响光电探测器性能的重要物理量,而且与光电探测器材料缺陷、界面缺陷及深能级陷阱存在相关性.构造的适当噪声参量可以表征光电探测器中的上述缺陷.与电噪声相关的缺陷往往是导致器件失效的因素,借鉴电噪声用于金属-氧化物-半导体场效应晶体管质量和可靠性表征的方法,本文提出了电噪声在表征光电探测器质量和可靠性方面的应用.     

纳米电子器件中的噪声及其应用研究

对多种纳米材料和纳米器件的噪声进行了比较详细的研究,对纳米器件中几种常用的噪声测量方法进行了探讨。讨论了利用噪声(主要是散粒噪声)进行介观电学机制探测的方法,并提出了用于解决单电子晶体管中背景电荷噪声的有效方法,揭示了双势垒共振隧穿二极管在负微分电阻区的散粒噪声大于Poisson值的本质。