军用电子元器件检测筛选中噪声源的设计

李娜，尚恒

（陕西省电子技术研究所，陕西西安，712000）

0 引言

军用电子元器件检测筛选是保证其质量可靠性的关键途径，考虑到军用电子元器件内部在检测筛选的过程中会产生一定的噪声，通常可分为白噪声或者有色噪声。白噪声在军用电子元器件检测筛选中的表现形式为单调、有规律性，其功率谱密度为常数[1]。有色噪声是白噪声由于受信道频率的影响而形成的，其在军用电子元器件检测筛选中的表现形式为功率谱密度函数不平坦[2]。因此，军用电子元器件检测筛选中噪声源会对军用电子元器件检测筛选精度造成干扰，必须通过相应的识别方式，进行军用电子元器件检测筛选中噪声源的设计。以往针对此方面的研究在学术界并不多见，主要是在军用电子元器件检测筛选研究中出现，且篇幅占比较少。由此可见，针对军用电子元器件检测筛选中噪声源的专项设计是有现实应用价值的。基于此，本文提出军用电子元器件检测筛选中噪声源的设计。

1 军用电子元器件检测筛选中噪声源特性

为分析军用电子元器件检测筛选中噪声源特性，必须明确噪声源辐射原理[3]。在军用电子元器件检测筛选过程中必然会产生谐波，且谐波特性属于高次谐波，高次谐波具有高频的特性，能够在限定范围内发射高频电磁波，进而产生噪声源。军用电子元器件检测筛选的功率越高，噪声辐射越大；反之，则越小。军用电子元器件检测筛选中噪声源的传播方式，是噪声辐射独具的特性。基于高频电磁波的传导与辐射特性，可通过电路耦合以及电磁辐射的方式传播噪声辐射。通过分析军用电子元器件检测筛选中噪声源特性，明确军用电子元器件检测筛选中噪声源主要产生的位置以及传播方式，为下文设计提供基础路径支持。

2 军用电子元器件检测筛选中噪声源的设计

本文针对军用电子元器件检测筛选中噪声源设计流程，如图1所示。

图1 军用电子元器件检测筛选中噪声源的设计流程

结合图1所示，下文将针对图中4步主要流程加以详细阐述，具体内容如下。

2.1 采集噪声源辐射多元数据

在本文研究中，采用AD装换的数据采集技术，采集噪声辐射多元数据。以军用电子元器件检测筛选中噪声源采样范围、量化精度以及采样率为标准，设定AD量化精度为17bit，以200kS/s进行采样[4]。在此过程中，在第一部分写满之后通过循环缓冲的方式进入第二部分，第二部分录入后会自动覆盖原始数据，并将其送至缓冲，通过此过程中的反复迭代，为军用电子元器件检测筛选中噪声源的设计提供实时的数据流，最大限度上保证其数据采集的连续性。但由于考虑到时间间隔问题，在采集时很容易出现信号中断，采集噪声源辐射多元数据时间间隔示意图，如图2所示。

图2 采集噪声源辐射多元数据时间间隔示意图

结合图2所示，为防止在采集时出现信号中断的问题，可以采用数据流盘技术，写入噪声源辐射多元数据，进而实现多部分数据之间的共享功能，保证噪声源辐射多元数据采集吞吐率。

2.2 噪声源数据处理

以上述采集到的噪声源辐射多元数据为依据，为保证信号源设计对于精度的要求，需要对数据执行相应的处理操作。在军用电子元器件检测筛选一定频域内，设噪声源数据中白噪声与1/f噪声拟合的计算表达式为S(f)，则有公式（1）。

公式（1）中，A指的是噪声源数据中的有色噪声幅度；B指的是噪声源数据中的白噪声幅度；f指的是转折频率；γ指的是频率指数因子；C指的是噪声源数据特征；f0指的是噪声分量；α指的是指数因子。通过公式（1），得出噪声源数据中白噪声与1/f噪声拟合结果，以此作为噪声源数据处理结果，并输出。

2.3 确定噪声源辐射边界条件

在完成噪声源数据处理后，可以通过控制军用电子元器件检测筛选中噪声源辐射。本文运用叠加原理，确定军用电子元器件检测筛选中噪声源辐射边界条件。其中，设一个噪声源在电阻上产生的瞬时电流值为w；另一个噪声源在电阻上产生的瞬时电流值为w。将其相加确定军用电子元器件检测筛选中噪声源辐射边界条件[5]。假定噪声源辐射时的电压动势集合为v= 1 ,2,...,n，设噪声辐射边界为U，可得公式（2）。

公式（2）中，b指的是噪声辐射点电阻值，w、b均为实数。将噪声辐射边界条件用U− (w⋅x) −b来表示，可得公式为 ：

公式（3）中，IA指的是噪声辐射时电压最小对称分量；IB指的是噪声辐射时电流最大对称分量。通过公式（3），确定噪声辐射边界条件是对称分量的概率质量函数最大值与最小值。

2.4 提取检测筛选中噪声源背散射系数

在确定噪声源辐射边界条件的基础上，本文提取检测筛选中噪声源背散射系数[6]。首先，测试出军用电子元器件检测筛选中的背景噪声；而后，确定军用电子元器件的最高温度以及最小电流，并记录不同偏压下的电流噪声系数，如表1所示。

表1 不同偏压下的电流噪声系数

结合表1所示，利用低噪声化技术转换不同偏压下的电流噪声系数，获取散粒噪声信号时间序列和频谱，通过噪声前置放大器，提取检测筛选中噪声源背散射系数，实现军用电子元器件检测筛选中噪声源的设计。

3 实验

3.1 前期准备

构建实验，选取某军用电子元器件作为实验对象，实验目的为测试军用电子元器件检测筛选中噪声源设计的现实应用情况。首先，使用本文方法设计电子元器件检测筛选中噪声源，通过MATALB记录噪声源功率谱密度，设置为实验组；再使用传统方法设计电子元器件检测筛选中噪声源，同样通过MATALB记录噪声源功率谱密度，设置为对照组。本文实验中，选取的对比指标为两种设计下测得的噪声源功率谱密度，测得的噪声源功率谱密度越高，证明该方法针对军用电子元器件检测筛选中噪声源的设计性能越好。设定实验次数为10次，记录实验结果。

3.2 实验结果与分析

噪声源功率谱密度测试结果对比表，如表2所示。

表2 噪声源功率谱密度测试结果对比表

由表2中实验结果可以看出，实验组噪声源功率谱密度显著高于对照组，证明军用电子元器件检测筛选中噪声源设计的实效性。

4 结束语

本文设计了军用电子元器件检测筛选中噪声源，明确噪声源的关键特征参数，为提高军用电子元器件检测筛选精度提供一定的帮助。考虑到军用电子元器件检测筛选中噪声源设计会受到外界因素的干扰，因此，需要采取合适的步骤进行除杂降噪，并且在检测筛选过程中，应注意检测筛选流程应当按照标准化方式实施，避免检测筛选结果由于操作不当出现与实际不匹配的问题。除此之外，在后续的研究中还需要进一步对军用电子元器件的优化设计进行深入分析。