自协方差 是用来衡量一个随机过程在不同时间点上的相关性的统计量。简单来说,就是看一个时间序列在不同时刻的取值之间是否存在某种关联。
对于一个随机过程 X(t),其自协方差函数 γ(τ) 定义为:
γ(τ) = Cov[X(t), X(t+τ)] = E[(X(t) - μ)(X(t+τ) - μ)]
τ
是时间滞后,表示两个时间点之间的间隔。
E
是数学期望。
μ
是随机过程的均值。
自协方差的正负号反映了两个时间点上随机变量的相关性。
正相关表示两个时间点上的值倾向于同时增大或减小;
负相关表示两个时间点上的值倾向于相反的变化;
自协方差为0表示两个时间点上的值不相关。
自协方差函数的周期性可以反映随机过程的周期性特征。
平稳性:如果一个随机过程是平稳的,那么它的自协方差函数只与时间间隔τ有关,而与起始时间t无关。
接下来看高斯噪音,因为信号没有办法使用一个表达式写出来,就使用统计规律。
哟西
高斯噪声,也称为正态噪声,是一种在许多自然现象和工程系统中普遍存在的随机噪声。它以数学家卡尔·弗里德里希·高斯命名,其概率密度函数符合正态分布。简单来说,高斯噪声就像是在信号中加入了一层随机的“杂质”,这些杂质的分布符合钟形曲线。
正态分布:高斯噪声的幅值分布符合正态分布,即大部分噪声值集中在均值附近,而极大值和极小值出现的概率较小。
统计是推断-样本分布碎碎念
白噪声:高斯噪声通常是白噪声,即其功率谱密度在整个频谱范围内是常数。
加性噪声:高斯噪声通常是加性噪声,即叠加在原始信号上。
可以使用维纳滤波:一种最小均方误差的滤波器,常用于去除加性高斯白噪声。
上面出现了白噪音,继续说什么是白噪音:
一种功率谱密度为常数的随机信号或随机过程。简单来说,就是一种在各个频段上的功率都相同的噪声。由于白光是由各种频率(颜色)的单色光混合而成,因而这种噪声的平坦功率谱性质被称之为“白色”,所以被称为白噪声。
功率谱密度均匀: 白噪声在整个频谱范围内具有相同的功率。
随机性: 白噪声的取值是随机的,且各个取值之间相互独立。
均值为零: 白噪声的平均值为零。
功率谱密度出现了!
周期图法: 对信号分段,计算每一段的傅里叶变换的平方,然后平均。
好说
一个理想电阻器的热噪声接近白噪声,也就是功率谱密度在整个频谱范围内几乎是不间断的(然而在极高频时并不如此)。 当限定为有限带宽时,热噪声近似高斯分布。
没有开方
这个很重要,记住
这个也好哇
分贝相对于1 毫瓦
是一个泊松过程
是由电子或光子等离散粒子流的统计涨落引起的。想象一下,水龙头滴水,水滴并不是连续流出的,而是一个个分立的。这种离散性就导致了流量的波动,在电子学中,这种波动就表现为噪声。
电子的离散性: 电流是由电子组成的,电子的流动并不是连续的,而是一个个离散的事件。当电子通过一个元件时,由于电子数量的随机波动,就会产生电流的波动,即散粒噪声。总有速度快的!
光子的量子化: 光也是由光子组成的,光电器件在接收光信号时,由于光子到达的随机性,也会产生散粒噪声。爱因斯坦就因为这个
有一个转折频率,前后是不同的噪音早主导
三个噪音的对比
在算总的噪音时,使用的是RSS。即Root Sum of Squares,先把各成分平方后再求和,最后平方根。
在没有入射辐射的情况下,输出中依然有个一个随机变化的微小信号,这就是固有噪音。
噪声等效功率(Noise Equivalent Power,NEP)是一个用于表征探测器灵敏度的重要参数。它表示在给定带宽下,能够产生信噪比为1的等效输入噪声功率。换句话说,NEP越小,探测器对微弱信号的响应能力越强。
NEP = √(AΔf / D²)
A:探测器的面积
Δf:噪声带宽
D:探测器的响应度(单位:A/W)
上面这个值越小越强,但是不符合直觉,我们取个倒数,探测率就好了D.