[发明专利]一种基于可调异质结的白噪声发生方法

说明书

本发明公开了一种基于可调异质结的白噪声发生电路，包括可调异质结、电阻、直流电压源、比较器、高频脉冲源、与门、计数器、数模转换器、低噪放大器；可调异质结和电阻串联，可调异质结上端接一直流电压源,电阻下端接地；通过调整可调异质结的背匣back gate电压交替变化，可调异质结呈现相反的整流特性；设置计数器的计数时间周期T，用计数器得出本周期与门产生脉冲的总个数，输入到数模转换器中进行数模转换过程，本周期结束时，计数器重新置零，以进行下一周期的计数过程，产生了随机数；经过低噪放大器增大功率后即可由扬声器最终输出为白噪声音频。本发明提供一种可以产生真随机数的方法，用于白噪声发生器，可以提高产生白噪声的质量。

技术领域

本发明属于白噪声产生的数字方法，具体涉及信号处理领域。

背景技术

白噪声指一段声音中的频率分量的功率谱密度在整个可听范围(20～20000Hz)内都是均匀的(由于白光是由各种频率的单色光混合而成，因而此信号的这种具有平摊功率谱的性质被称作是“白色的”，此信号也因此被称作白噪声)，而所谓的高斯白噪声指不仅功率谱密度服从均匀分布，幅度分布还服从高斯分布。相对的，其他不具有这一性质的噪声信号被称为有色噪声。

白噪声的效应：(1)安抚效应：缓解失眠症状、集中注意力、可以让婴儿停止哭泣，因白噪声和子宫中的嘈杂声有类似之处；(2)遮蔽效应：弱化(中和)其他噪声，营造“虚假的宁静”。但是要注意的几点是：(1)大自然的白噪声是首选，完全没有危害及副作用；(2)人为制造的白噪声不得每日使用，会产生一定的依赖性；(3)在使用人为制造的白噪声时，要尽量使声源距离自己、婴幼儿远一些，并且减小音量；(4)戴耳机听白噪声是不可取的。

噪声的产生机理大致分为三种：热噪声、散粒噪声和宇宙噪声。热噪声由无源器件，如电阻、馈线等类导体内部自由电子的无规则运动引起，温度越高这种运动就越剧烈；散粒噪声由有源器件，如真空电子管和半导体器件中电子发射的不均匀性引起(在电路中，散粒噪声电压有效值比热噪声大得多，散粒噪声和热噪声同时存在时可不考虑热噪声)；宇宙噪声由宇宙天体辐射对接收机引起，一般不用来产生噪声。

现有的白噪声产生方法大致分为三种：物理方法、数字方法和机械方法。

物理方法：有一发明专利，如图1(a)所示，名为《白噪声发生器》，为在其线性区工作并具有零源极-漏极DC偏置电流的MOSFET的白噪声发生器。

数字方法：有若干实用新型专利，如图1(b)所示，名为《白噪声发生器》、如图1(c)所示，《一种高斯白噪声发生器》、如图1(d)所示《基于正交频分复用的白噪声发生器》等，思路均为先产生伪随机序列(m序列)，后续再转化为白噪声。

机械方法：有若干实用新型专利，如图1(e)所示，名为《一种机械式白噪声睡眠仪》等，为用电机带动风扇产生机械噪声。

现有数字方法产生白噪声为先产生伪随机序列，再进行后续数模转换等过程，自然而然地，序列随机性的好坏就决定了产生的白噪声质量的好坏，然而由其名称可以看出，产生的序列是伪随机的，也就是说序列由起始种子和固定递推算法得出，或者说序列是有周期的，只不过周期很长，取一小段时间的序列来看是随机的，而当时间超过周期，则序列开始循环。序列的伪随机性会限制产生的白噪声的质量以及其适用范围。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提供一种基于可调异质结的白噪声发生方法，是一种产生真随机数的方法，用于白噪声发生器，可以提高产生白噪声的质量。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：