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1、可变带通滤波器在CCD噪声处理中的应用2007年第21卷第1期(总第61期)测试技术JOURNALOFTESTANDMEASUREMENTTECHNOLOGYVo1.21No.12007(SumNo.61)文章编号:1671—7449(2007)01—0039—05可变带通滤波器在CCD噪声处理中的应用张林h,李永新(1.南京理工大学机械工程学院，江苏南京2100942合肥学院，安徽合肥230022)摘要:针对CCD输出噪声特点，采用基于带通滤波采样技术的CCD噪声分析方法,即利用屮心频率可调的有源带通滤波器对宽带白噪声的抑制•该方法考虑了对CCD采样吋刻的非稳态性，能在有效地
2、提取目标信号的同时，可使等效噪声带宽保持较低，从而最大限度地减少输出信号的噪声.在分析白噪声特性及模型的基础上，分别给出了理论计算和仿真实验.其对比结果表明，理论分析和数值模拟具有高度的近似性，证明该方法的有效性.关键词:白噪声;有源带通滤波器;相关双采样(CDS);输出噪声功率中图分类号:TN911.73文献标识码:AApplicationofVariableBand-PassFiltertotheNoiseProcessingofCCDOutputZHANGLin'-.LIYong—xin(1.SchoolofMechanicalEngineering,NanjingUni
3、versityofScience&Technology,Nanjing210094,China;2.HefeiUniversity,Hefei230022,China）Abstract:AccordingtothecharacteristicofCCDoutputnoise.anoiseanalyzingmodelforlow—noiseCCDispresented.Themethodisbasedontheutilizationofanactiveband一passfilterwithadjustablecentrefrequency.Themodelconsider
4、sthenonstationarynatureoftheCCDoutputsignalatthesam—piinginstant.whichimpliesthatthesignalinformationmaybeextractedwhilekeepingtheequivalentnoisebandwidthlow.Asaresult.theequivalentoutputnoiseisminimized.FinallyJnordertofurtherverifythewhitenoisemodeLthetheoreticalandsimulatedresultsaregiven
5、respectively.Theconsisten一cyofbothresultsindicatesthatthemethodiseffective.Keywords:whitenoise;activeband一passfilter;CDS（CorrelatedDoubleSampling）;outputnoisepow一er0引言在高速CCD采集系统中,CCD图像传感器输出的信号是一组空间采样离散的模拟信号，其中夹杂着各种噪声和干扰.它包含的噪声分量主耍有:浮置栅扩散放大器产生的复位噪声（ePKTC噪声），光子散弹噪声，暗电流噪声，白噪声及其它低频噪声引•其中光子散弹噪声代表
6、着器件最高信噪比的极限，片外信号处理电路无法对此噪声进行抑制;暗电流噪声是由于半导体内部热运动而产生的,它的大小与温度有关•在实际应用屮可通过对CCD器件采取致冷措施（一般当温度降到（一30〜5O）°CI3寸），就收稿日期:200607—30作者简介:张林(1962—).男,博士生，主要从事测试计量技术及仪器研究.40测试技术2007年第1期可大大降低暗电流噪声的影响[2].对于低频噪声l/r(z一1,1.5,2),当CCD像元读出频率大于1MHz时，它的影响和口噪声相比可以忽略[4].因此,对CCD视频信号的处理主要体现在对复位噪声和宽带白噪声的抑制.根据CCD输出信号中噪声
7、的特点，复位噪声在每个像素周期内表现为近似常数，而对于像素单元间是随机的L5].消除或抑制KTC噪声的儿种常用CDS方法及其拓扑结构，许多文献已有详细介绍，但对宽带白噪声，低频噪声等次要噪声的抑制方法却鲜见报道.限于篇幅,本文针对高速CCD采集系统中随机白噪声干扰的突出问题,采用一种基于可交换的带通滤波技术的CCD噪声抑制方法,即根据CCD像元读出顺序来改变滤波器的参数，在有效地提取目标信号的同时，可使等效噪声带宽保持较低•这种采样方法和其它常用的CDS方法相比:拓扑结构简单,易实现，而且对
