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基于小波变换和维纳滤波的半导体器件1/f噪声滤波

代煜 张建勋

基于小波变换和维纳滤波的半导体器件1/f噪声滤波

代煜, 张建勋
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  • 针对半导体器件中普遍存在的1/f噪声提出了一种结合了提升小波变换和维纳滤波器的处理方法.首先利用重新加权迭代最小二乘法拟合1/f噪声的功率谱曲线得到噪声参数的估计,从而选择恰当的小波.其次,对包含了1/f噪声的信号进行提升小波变换.考虑到小波变换对1/f噪声的白化作用,利用维纳滤波器对每一层小波系数进行处理.设计了最优全通滤波器以校正维纳滤波器的相频特性,使得小波系数经滤波后相位不变.最后利用提升小波逆变换获得被1/f噪声淹没的信号.利用实验检验了提出方法的有效性,实验数据采自用于微创外科手术机器人的力传感器.结果表明提出的方法能够有效抑制1/f噪声,并使传感器的分辨力提高了25%.
    • 基金项目: 国家高技术研究发展计划(批准号:2009AA044001)和中央高校基本科研业务费专项资金资助的课题.
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    Zhang Z G, Guo S X, Gao F L, Yu S Y, Li X Y 2009 Acta Phys. Sin. 58 2772 (in Chinese)[张振国、郭树旭、郜峰利、于思瑶、李雪妍 2009 物理学报 58 2772]

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    Bao J L, Zhuang Y Q, Du L, Li W H, Wan C X, Zhang P 2005 Acta Phys. Sin. 54 2118 (in Chinese)[包军林、庄奕琪、杜 磊、李伟华、万长兴、张 萍 2005 物理学报 54 2118]

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    Liu Y A, Du L, Bao J L 2008 Acta Phys. Sin. 57 2468 (in Chinese)[刘宇安、杜 磊、包军林 2008 物理学报 57 2468]

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    Lin L Y, Du L, Bao J L, He L 2011 Acta Phys. Sin. 60 047202 (in Chinese)[林丽艳、杜 磊、包军林、何 亮 2011 物理学报 60 047202]

    [5]

    Zhuang Y Q,Sun Q 1993 Noise and its Minimizing Technology in Semiconductor Devices ( Beijing: National Defense Industry Press ) pp80-128 ( in Chinese) [庄奕琪、孙 青 1993 半导体器件中的噪声及其低噪声化技术(北京: 国防工业出版社) 第 80-128页]

    [6]

    Tewfik A H, Kim M 1992 IEEE Trans. Inform. Theory 38 904

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    Ninness B 1998 IEEE Trans. Inform. Theory 44 32

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    Atto A M, Pastor D, Mercier G 2010 IEEE Trans. Inform. Theory 56 4741

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    Jabr R A 2006 Int. J. Elec. Power 28 86

    [10]

    Fomenko I, Durst M, Balaban D 2006 Comput. Meth. Prog. Bio. 82 31

    [11]

    Hund E, Massart D L, Smeyers-Verbeke J 2002 Anal. Chim. Acta 463 53

    [12]

    Sweldens W 1996 Appl. Comput. Harmon. A 3 186

    [13]

    Sweldens W 1998 SIAM J. Math. Anal. 29 511

    [14]

    Zhao Z H, Zhang Y H, Jiang H 2002 J. Shanghai Jiaotong Univ. 36 1037 (in Chinese)[赵忠华、张炎华、江 红 2002 上海交通大学学报 36 1037]

  • [1]

    Zhang Z G, Guo S X, Gao F L, Yu S Y, Li X Y 2009 Acta Phys. Sin. 58 2772 (in Chinese)[张振国、郭树旭、郜峰利、于思瑶、李雪妍 2009 物理学报 58 2772]

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    Liu Y A, Du L, Bao J L 2008 Acta Phys. Sin. 57 2468 (in Chinese)[刘宇安、杜 磊、包军林 2008 物理学报 57 2468]

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    Zhuang Y Q,Sun Q 1993 Noise and its Minimizing Technology in Semiconductor Devices ( Beijing: National Defense Industry Press ) pp80-128 ( in Chinese) [庄奕琪、孙 青 1993 半导体器件中的噪声及其低噪声化技术(北京: 国防工业出版社) 第 80-128页]

    [6]

    Tewfik A H, Kim M 1992 IEEE Trans. Inform. Theory 38 904

    [7]

    Ninness B 1998 IEEE Trans. Inform. Theory 44 32

    [8]

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    Zhao Z H, Zhang Y H, Jiang H 2002 J. Shanghai Jiaotong Univ. 36 1037 (in Chinese)[赵忠华、张炎华、江 红 2002 上海交通大学学报 36 1037]

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出版历程
  • 收稿日期:  2011-07-03
  • 修回日期:  2011-07-15
  • 刊出日期:  2011-11-15

基于小波变换和维纳滤波的半导体器件1/f噪声滤波

  • 1. 南开大学机器人与信息自动化研究所,天津 300071
    基金项目: 

    国家高技术研究发展计划(批准号:2009AA044001)和中央高校基本科研业务费专项资金资助的课题.

摘要: 针对半导体器件中普遍存在的1/f噪声提出了一种结合了提升小波变换和维纳滤波器的处理方法.首先利用重新加权迭代最小二乘法拟合1/f噪声的功率谱曲线得到噪声参数的估计,从而选择恰当的小波.其次,对包含了1/f噪声的信号进行提升小波变换.考虑到小波变换对1/f噪声的白化作用,利用维纳滤波器对每一层小波系数进行处理.设计了最优全通滤波器以校正维纳滤波器的相频特性,使得小波系数经滤波后相位不变.最后利用提升小波逆变换获得被1/f噪声淹没的信号.利用实验检验了提出方法的有效性,实验数据采自用于微创外科手术机器人的力传感器.结果表明提出的方法能够有效抑制1/f噪声,并使传感器的分辨力提高了25%.

English Abstract

参考文献 (14)

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