1/f噪声小波分析软件及长程相关性研究

论文摘要

电子器件的内部噪声（特别是以1/f噪声为代表的低频噪声）是制约器件灵敏度和检测精度的一个关键指标,同时也是表征器件质量和可靠性的一个重要敏感参数。因此,对电子器件内部噪声参量的提取和分析有着重要的工程意义。本论文的主要工作及结论如下:1、根据实验室实际测试电子器件低频噪声的参量分析需要,对实验室的原器件低频噪声谱全参数拟合软件进行了优化,采用首先寻得转折频率f 0的方法,拟合含g-r成份的低频噪声谱,精确提取了其中的6个参数,其拟合优度比原拟合软件得到的结果提高了3个百分点。2、小波非常适合对1/f噪声的分析。虽然MATLAB带有小波分析工具箱,但用它来专门分析器件噪声,不仅很繁琐,而且可行性也不理想。我们基于MATLAB的GUIDE平台开发了第一版电子器件噪声的小波分析软件WAEN 0.1 （ WAEN: Wavelet Analyzer for Electronic Noise ）,把噪声的小波分析方法都集成在WAEN 0.1上,并具有很好的面向用户的友好操作界面。3、长程相关性是指信号在相隔较远的两点仍然相关的特性,长程相关性是1/f噪声的一个特点。但由于在证券市场、网络通信数据流和DNA序列等领域都出现了长程相关性,目前研究长程相关性的领域主要集中在这几个领域。我们把其他领域研究者研究长程相关性的方法引用到我们的1/f噪声中分析其长程相关性,分析挑选出效果较好的方法DFA,准确地估计噪声信号的Hurst指数,表征了噪声信号的长程相关性的强弱。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 半导体器件噪声分析的意义
• 1.2 课题研究背景
• 1.2.1 小波分析理论
• 1.2.2 长程相关性
• 1.3 论文内容安排
• 第二章 电子器件噪声基础
• 2.1 电子器件低频噪声的产生机理
• 2.1.1 1/f 噪声产生机理
• 2.1.2 g-r 噪声产生机理
• 2.2 电子器件噪声的特点和分类
• 2.2.1 电子器件噪声的特点
• 2.2.2 电子器件噪声的分类
• 2.3 噪声分析的数学基础
• 2.3.1 概率密度函数与平均值
• 2.3.2 噪声量的迭加与相关
• 2.3.3 自相关函数与功率谱密度
• 第三章 含g-r 成份噪声谱参量的提取
• 3.1 含g-r 成份噪声谱的拟合问题
• 3.2 算法描述
• 3.2.1 初始值的确定
• 3.2.2 参数优化
• 3.3 实际应用
• 第四章 1/f 噪声小波分析软件设计
• 4.1 小波分析基础
• 4.2 MATLAB 的GUI 技术
• 4.3 1/f 噪声的小波分析及软件实现
• 4.3.1 多分形奇异谱
• 4.3.2 局部Lipschiz 指数
• 4.3.3 小波谱
• 4.3.4 相似系数
• 4.4 软件构架
• 4.5 软件介绍
• 第五章 1/f 噪声长程相关性研究
• 5.1 1/f 噪声的长程相关性
• 5.2 长程相关性分析方法
• 5.2.1 自相关函数
• 5.2.2 Hurst 指数表征
• 5.3 分析方法验证
• 5.3.1 分数布朗运动
• 5.3.2 白噪声
• 5.3.3 RTSs 信号
• 5.4 软件实现
• 5.5 实际应用
• 5.5.1 光耦器件噪声
• 5.5.2 MOSFET 噪声
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 在研期间主要研究成果