47. Опишите кратко основные особенности (и преимущества) использования вейвлет -анализа для удаления шумов и «сжатия» сигнала. Назовите основные способы пороговой обработки (трешолдинга).

Флуктуационные процессы на контактах компонентов электрической цепи, именуемые «шумом», как и все кратковременные особенности сигнала, создают высокочастотные составляющие спектра. Следовательно, шумовая компонента сигнала больше отражается в детализирующих коэффициентах cD . Отсюда следует, что для удаления шума следует специальным образом обработать детализирующие коэффициенты. Второй известный факт заключается в том, что уровень шумовой компоненты обычно меньше по модулю, чем у основного сигнала. Поэтому простейший способ удаления шума состоит в том, чтобы сделать нулевыми значения детализирующих коэффициентов, которые по величине меньше некоторого порогового значения.

Таким образом, задав некоторый порог для их уровня и срезав (или ограничив) детализирующие коэффициенты с высоким содержанием шумовых компонент, можно уменьшить уровень шумов. При этом возможно как глобальное ограничение всех коэффициентов по уровню, одинаковое для всего сигнала и всех коэффициентов, так и локальное ограничение, учитывающее изменяющийся характер сигнала. Эта процедура называется пороговой обработкой коэффициентов (трешолдингом).

Вейвлеты открывают новые и необычные подходы в сокращении избыточной информации или как говорят в «компрессии» сигнала или изображения.

С помощью вейвлет-преобразований объем передаваемой информации можно сократить в сотни раз или, как говорят, осуществить компрессию (сжатие) сигнала.

Используются следующие способы пороговой обработки:

1. Общий (глобальный) трешолдинг, осуществляемый с использованием фиксированного значения порога - значения, единого для всех уровней и коэффициентов детализации сигнала;

2. Многоуровневый трешолдинг, осуществляемый с использованием порога, значения которого изменяются от уровня к уровню;

3. Локальный (адаптивный) трешолдинг, подразумевающий использование порога , переменного не только по уровню разложения, но также зависящего от позиции коэффициентов детализации на данном уровне.

Таким образом, процедура удаления шума сигнала, а также его компрессии состоит из трех шагов.

1. Осуществляется декомпозиция сигнала. При этом выбирается вейвлет и уровень разложения k и, затем, вычисляется вейвлет-разложение исходного сигнала до уровня k.

2. Выполняется пороговая обработка детализирующих коэффициентов. Для каждого уровня от 1 до k выбирается порог и применяется соответствующая выбранному способу пороговая обработка детализирующих коэффициентов.

3. Наконец, проводится восстановление сигнала по новым коэффициентам. Другими словами, осуществляется вейвлет-реконструкция, основанная на первоначальных аппроксимирующих коэффициентах уровня k и модифицированных детализирующих коэффициентах уровней от 1 до k.

48. Какие основные материалы используются в современной полупроводниковой электронике? Какие понятия их характеризуют? Что означает термин: собственные полупроводники? Приведите и охарактеризуйте основные электрофизические параметры, характеризующие собственный полупроводник.

Диэлектрические материалы характеризуются очень большим удельным объемным сопротивлением ρ>10¹⁰ Омсм (брусок со стороной 1 см имеет электрическое сопротивление >10¹⁰ Ом). Понятно, что через диэлектрик, исходя из закона Ома, протекает малый ток, если он даже находится под воздействием сравнительно большого напряжения (десятки и сотни тысяч вольт). В качестве диэлектрика в электротехнике используют специальные виды фарфора (ρ>10¹⁴), стекла (ρ>10¹²), пластмассы, фторопласт-4 (ρ>10¹⁶) и прочее. Диэлектрические материалы используют для отделения одной токопроводящей части электрической цепи от другой, межслойной и защитной изоляции.

Проводящие материалы характеризуются очень малым удельным объемным сопротивлением ρ < 10^-4 Омсм (брусок со стороной 1 см имеет электрическое сопротивление < 10^-4Ом). Они, обладая высокой электропроводностью, используются в качестве токопроводящих элементов. В качестве проводников в электротехнике используют алюминий (ρ=2,610^-6 Омсм), золото (ρ = 2,210^-6 Омсм), серебро (ρ = 1,610^-6 Омсм), вольфрам (ρ = 2,610^-5 Омсм) и т.п. Хорошо проводящие материалы используют в качестве токопроводящих цепей аппаратуры (проводов, металлических дорожек, внешних выводов приборов, перемычек, межсоединений и т.д.).

Существует в настоящее время еще одна весьма обширная группа материалов (около 2000 видов) которая занимает как бы промежуточное положение между проводниками и диэлектриками.

К полупроводниковым материалам относят вещества, занимающие по удельному электрическому сопротивлению промежуточное положение между проводящими материалами и диэлектрическими (ρ>10^-4 – ρ<10¹⁰) Омсм. Конкретное значение ρ зависит от вида материала полупроводника и от количества посторонних веществ, находящихся в полупроводнике, то есть от концентрации примеси, и других факторов.

Собственным называют бездефектный (с идеальной кристаллической решеткой) тщательно очищенный от посторонних случайных примесей (как говорят химически «чистый» - количество примесей не превышает 10^-6 %) кристаллический полупроводник.

Собственный полупроводник, в идеале, представляет собой кристаллическое тело, в котором атомы размещены в пространстве в строго определенной последовательности и на постоянном расстоянии друг от друга, как говорят, в узлах кристаллической решетки.