李娜，尚恒

（陜西省電子技術(shù)研究所，陜西西安，712000）

0 引言

軍用電子元器件檢測篩選是保證其質(zhì)量可靠性的關(guān)鍵途徑，考慮到軍用電子元器件內(nèi)部在檢測篩選的過程中會產(chǎn)生一定的噪聲，通?？煞譃榘自肼暬蛘哂猩肼?。白噪聲在軍用電子元器件檢測篩選中的表現(xiàn)形式為單調(diào)、有規(guī)律性，其功率譜密度為常數(shù)[1]。有色噪聲是白噪聲由于受信道頻率的影響而形成的，其在軍用電子元器件檢測篩選中的表現(xiàn)形式為功率譜密度函數(shù)不平坦[2]。因此，軍用電子元器件檢測篩選中噪聲源會對軍用電子元器件檢測篩選精度造成干擾，必須通過相應(yīng)的識別方式，進(jìn)行軍用電子元器件檢測篩選中噪聲源的設(shè)計(jì)。以往針對此方面的研究在學(xué)術(shù)界并不多見，主要是在軍用電子元器件檢測篩選研究中出現(xiàn)，且篇幅占比較少。由此可見，針對軍用電子元器件檢測篩選中噪聲源的專項(xiàng)設(shè)計(jì)是有現(xiàn)實(shí)應(yīng)用價(jià)值的?；诖?，本文提出軍用電子元器件檢測篩選中噪聲源的設(shè)計(jì)。

1 軍用電子元器件檢測篩選中噪聲源特性

為分析軍用電子元器件檢測篩選中噪聲源特性，必須明確噪聲源輻射原理[3]。在軍用電子元器件檢測篩選過程中必然會產(chǎn)生諧波，且諧波特性屬于高次諧波，高次諧波具有高頻的特性，能夠在限定范圍內(nèi)發(fā)射高頻電磁波，進(jìn)而產(chǎn)生噪聲源。軍用電子元器件檢測篩選的功率越高，噪聲輻射越大；反之，則越小。軍用電子元器件檢測篩選中噪聲源的傳播方式，是噪聲輻射獨(dú)具的特性。基于高頻電磁波的傳導(dǎo)與輻射特性，可通過電路耦合以及電磁輻射的方式傳播噪聲輻射。通過分析軍用電子元器件檢測篩選中噪聲源特性，明確軍用電子元器件檢測篩選中噪聲源主要產(chǎn)生的位置以及傳播方式，為下文設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)路徑支持。

2 軍用電子元器件檢測篩選中噪聲源的設(shè)計(jì)

本文針對軍用電子元器件檢測篩選中噪聲源設(shè)計(jì)流程，如圖1所示。

圖1 軍用電子元器件檢測篩選中噪聲源的設(shè)計(jì)流程

結(jié)合圖1所示，下文將針對圖中4步主要流程加以詳細(xì)闡述，具體內(nèi)容如下。

2.1 采集噪聲源輻射多元數(shù)據(jù)

在本文研究中，采用AD裝換的數(shù)據(jù)采集技術(shù)，采集噪聲輻射多元數(shù)據(jù)。以軍用電子元器件檢測篩選中噪聲源采樣范圍、量化精度以及采樣率為標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)定AD量化精度為17bit，以200kS/s進(jìn)行采樣[4]。在此過程中，在第一部分寫滿之后通過循環(huán)緩沖的方式進(jìn)入第二部分，第二部分錄入后會自動覆蓋原始數(shù)據(jù)，并將其送至緩沖，通過此過程中的反復(fù)迭代，為軍用電子元器件檢測篩選中噪聲源的設(shè)計(jì)提供實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)流，最大限度上保證其數(shù)據(jù)采集的連續(xù)性。但由于考慮到時(shí)間間隔問題，在采集時(shí)很容易出現(xiàn)信號中斷，采集噪聲源輻射多元數(shù)據(jù)時(shí)間間隔示意圖，如圖2所示。

圖2 采集噪聲源輻射多元數(shù)據(jù)時(shí)間間隔示意圖

結(jié)合圖2所示，為防止在采集時(shí)出現(xiàn)信號中斷的問題，可以采用數(shù)據(jù)流盤技術(shù)，寫入噪聲源輻射多元數(shù)據(jù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)多部分?jǐn)?shù)據(jù)之間的共享功能，保證噪聲源輻射多元數(shù)據(jù)采集吞吐率。

2.2 噪聲源數(shù)據(jù)處理

以上述采集到的噪聲源輻射多元數(shù)據(jù)為依據(jù)，為保證信號源設(shè)計(jì)對于精度的要求，需要對數(shù)據(jù)執(zhí)行相應(yīng)的處理操作。在軍用電子元器件檢測篩選一定頻域內(nèi)，設(shè)噪聲源數(shù)據(jù)中白噪聲與1/f噪聲擬合的計(jì)算表達(dá)式為S(f)，則有公式（1）。

公式（1）中，A指的是噪聲源數(shù)據(jù)中的有色噪聲幅度；B指的是噪聲源數(shù)據(jù)中的白噪聲幅度；f指的是轉(zhuǎn)折頻率；γ指的是頻率指數(shù)因子；C指的是噪聲源數(shù)據(jù)特征；f0指的是噪聲分量；α指的是指數(shù)因子。通過公式（1），得出噪聲源數(shù)據(jù)中白噪聲與1/f噪聲擬合結(jié)果，以此作為噪聲源數(shù)據(jù)處理結(jié)果，并輸出。

2.3 確定噪聲源輻射邊界條件

在完成噪聲源數(shù)據(jù)處理后，可以通過控制軍用電子元器件檢測篩選中噪聲源輻射。本文運(yùn)用疊加原理，確定軍用電子元器件檢測篩選中噪聲源輻射邊界條件。其中，設(shè)一個(gè)噪聲源在電阻上產(chǎn)生的瞬時(shí)電流值為w；另一個(gè)噪聲源在電阻上產(chǎn)生的瞬時(shí)電流值為w。將其相加確定軍用電子元器件檢測篩選中噪聲源輻射邊界條件[5]。假定噪聲源輻射時(shí)的電壓動勢集合為v= 1 ,2,...,n，設(shè)噪聲輻射邊界為U，可得公式（2）。

公式（2）中，b指的是噪聲輻射點(diǎn)電阻值，w、b均為實(shí)數(shù)。將噪聲輻射邊界條件用U? (w?x) ?b來表示，可得公式為 ：

公式（3）中，IA指的是噪聲輻射時(shí)電壓最小對稱分量；IB指的是噪聲輻射時(shí)電流最大對稱分量。通過公式（3），確定噪聲輻射邊界條件是對稱分量的概率質(zhì)量函數(shù)最大值與最小值。

2.4 提取檢測篩選中噪聲源背散射系數(shù)

在確定噪聲源輻射邊界條件的基礎(chǔ)上，本文提取檢測篩選中噪聲源背散射系數(shù)[6]。首先，測試出軍用電子元器件檢測篩選中的背景噪聲；而后，確定軍用電子元器件的最高溫度以及最小電流，并記錄不同偏壓下的電流噪聲系數(shù)，如表1所示。

表1 不同偏壓下的電流噪聲系數(shù)

結(jié)合表1所示，利用低噪聲化技術(shù)轉(zhuǎn)換不同偏壓下的電流噪聲系數(shù)，獲取散粒噪聲信號時(shí)間序列和頻譜，通過噪聲前置放大器，提取檢測篩選中噪聲源背散射系數(shù)，實(shí)現(xiàn)軍用電子元器件檢測篩選中噪聲源的設(shè)計(jì)。

3 實(shí)驗(yàn)

3.1 前期準(zhǔn)備

構(gòu)建實(shí)驗(yàn)，選取某軍用電子元器件作為實(shí)驗(yàn)對象，實(shí)驗(yàn)?zāi)康臑闇y試軍用電子元器件檢測篩選中噪聲源設(shè)計(jì)的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用情況。首先，使用本文方法設(shè)計(jì)電子元器件檢測篩選中噪聲源，通過MATALB記錄噪聲源功率譜密度，設(shè)置為實(shí)驗(yàn)組；再使用傳統(tǒng)方法設(shè)計(jì)電子元器件檢測篩選中噪聲源，同樣通過MATALB記錄噪聲源功率譜密度，設(shè)置為對照組。本文實(shí)驗(yàn)中，選取的對比指標(biāo)為兩種設(shè)計(jì)下測得的噪聲源功率譜密度，測得的噪聲源功率譜密度越高，證明該方法針對軍用電子元器件檢測篩選中噪聲源的設(shè)計(jì)性能越好。設(shè)定實(shí)驗(yàn)次數(shù)為10次，記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

噪聲源功率譜密度測試結(jié)果對比表，如表2所示。

表2 噪聲源功率譜密度測試結(jié)果對比表

由表2中實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，實(shí)驗(yàn)組噪聲源功率譜密度顯著高于對照組，證明軍用電子元器件檢測篩選中噪聲源設(shè)計(jì)的實(shí)效性。

4 結(jié)束語

本文設(shè)計(jì)了軍用電子元器件檢測篩選中噪聲源，明確噪聲源的關(guān)鍵特征參數(shù)，為提高軍用電子元器件檢測篩選精度提供一定的幫助?？紤]到軍用電子元器件檢測篩選中噪聲源設(shè)計(jì)會受到外界因素的干擾，因此，需要采取合適的步驟進(jìn)行除雜降噪，并且在檢測篩選過程中，應(yīng)注意檢測篩選流程應(yīng)當(dāng)按照標(biāo)準(zhǔn)化方式實(shí)施，避免檢測篩選結(jié)果由于操作不當(dāng)出現(xiàn)與實(shí)際不匹配的問題。除此之外，在后續(xù)的研究中還需要進(jìn)一步對軍用電子元器件的優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行深入分析。