关　健,郜峰利,张　驰,曹军胜,张振国,郭树旭

(1.集成光电子学国家重点联合实验室吉林大学实验区,吉林大学电子科学与工程学院,吉林长春130012;2.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春 130033)



间歇混沌合成1/f噪声的相关特性分析

关健1,郜峰利1,张驰1,曹军胜2,张振国1,郭树旭1

(1.集成光电子学国家重点联合实验室吉林大学实验区,吉林大学电子科学与工程学院,吉林长春130012;2.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春 130033)

本文利用非线性随机微分方程来合成间歇混沌信号,针对该信号表现出的1/f噪声特征,在不同消失矩的小波基下进行相关特性分析.仿真结果发现,在功率谱的中间频段内,该信号的功率谱密度表现出典型的1/f噪声特性,其小波变换系数方差与相应的小波尺度呈对数线性关系;且在该频段内,部分尺度下该间歇性信号的小波变换系数的相关性随小波基的消失矩的增大而减小,在另一部分尺度下该相关性则随着消失矩的增大而增大.实验结果表明,随小波消失矩的增大,并非在所有尺度下小波变换对该间歇性信号均具有去相关作用.论文讨论了小波变换系数的方差和尺度的关系,详细分析了小波变换系数的相关性随小波消失矩的变化趋势.

间歇性;1/f噪声;小波变换;相关性;

1　引言

1/f噪声,也称为粉红噪声,是广泛存在于自然界中的一种非平稳随机过程[1],功率谱密度(Power Spectral Density,PSD)S(f)呈现出S(f)～A/fβ(0<β<2,β一般接近1)的形式的随机过程都可以认为是1/f噪声.1925年J B Johnson首次在真空电子管中发现了1/f噪声[2],随后人们在半导体器件中也发现了1/f噪声的存在,不仅如此,在很多系统中都能观察到1/f噪声,例如生物,物理,音乐,医学,股票,自然灾害等[2～8].虽然对1/f噪声的研究至今已有60年左右,但是对于1/f噪声的具体产生机制依旧没有一个确切的定论,现存的一些关于1/f噪声的模型往往也只能在某些系统中适用.然而对于1/f噪声特性的研究依然是一个十分热门的领域,特别是近年来人们发现半导体器件中产生的1/f噪声的特性与器件的质量和可靠性有着密切的关系,通过测量和研究半导体器件的1/f噪声特性可以成为一种有效评估半导体器件性能及其可靠性的无损检测手段[9,10].1/f噪声的长程相关性作为其重要特性之一,其研究也具有十分重要的学术意义和应用价值.

随着非线性科学中混沌理……