
【计】 granularity noise
颗粒噪声(Granular Noise)是电子工程与信号处理领域中的专业术语,指电子设备或系统中因离散粒子(如电子、光子)随机运动产生的非均匀信号波动现象。其物理本质与量子力学中的统计涨落相关,常见于低照度图像传感器、通信系统及音频设备中。
颗粒噪声在汉英对照词典中对应英文术语为"granular noise"或"shot noise"。根据《电子工程术语国际标准》(IEEE Std 100-2020),该现象被定义为“离散电荷载体在通过势垒时,因量子隧穿效应引发的电流随机波动”。其数学表达式可表示为: $$ S_N(f) = 2qI $$ 其中$q$为基本电荷量,$I$为平均电流,$f$为频率。该公式表明噪声功率谱密度与电流强度呈线性关系。
国际电工委员会(IEC 61260-1:2014)规定了颗粒噪声的标准化测量方法,常用抑制技术包括:
该现象的研究对高精度测量仪器和量子计算设备开发具有重要指导价值。
颗粒噪声(又称散粒噪声或散弹噪声)是电子学和通信领域中的一种噪声类型,其核心特性与电流的离散性相关。以下是详细解释:
物理定义与来源
颗粒噪声由载流子(如电子)的离散运动引起,常见于半导体器件和真空管中。当电流通过器件时,载流子的随机到达会导致电流瞬时值的波动,这种波动表现为噪声。其名称来源于Schottky在1918年的比喻,类比子弹随机击中靶子的声音。
数学表达式
散粒噪声的电流均方值公式为:
$$
I = 2qI{text{dc}}Delta f
$$
其中,( q )为电子电荷量(( 1.6 times 10^{-19} , text{C} )),( I{text{dc}} )为直流电流,( Delta f )为测量带宽。
频率特性
在低频和中频范围内,颗粒噪声呈现白噪声特性(与频率无关),而高频时其频谱会随频率变化。
摄影领域的延伸概念
在胶片摄影中,“颗粒”指胶片化学反应产生的随机银盐分布,形成独特的质感;而数码摄影的“噪点”是高感光度(ISO)导致的像素信号失真,属于电子噪声。两者虽名称相似,但物理机制不同。
扩展说明
颗粒噪声是电子设备的主要噪声源之一,尤其在低电流场景下显著。在工程中需通过优化器件设计或信号处理技术来抑制其影响。摄影领域则通过胶片选择或降噪算法区分处理颗粒与噪点。
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