信号处理装置和信号处理方法、半导体超晶格器件的应用制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种信号处理装置，其包括：半导体超晶格器件，用于在直流信号、微弱信号和噪声信号的作用下发生随机共振，以对所述微弱信号进行放大处理。本发明专利技术还提供了一种信号处理方法、半导体超晶格器件在信号处理装置中的应用以及信号检测系统。本发明专利技术能够利用半导体超晶格器件的随机共振状态实现对微弱信号的放大处理，从而提高微弱信号的信噪比，进而从噪声信号中发现微弱信号。

Signal processing device and method, application of semiconductor superlattice device

【技术实现步骤摘要】
信号处理装置和信号处理方法、半导体超晶格器件的应用
本专利技术属于信号处理
，具体地讲，涉及一种信号处理装置、信号处理方法、半导体超晶格器件在信号处理装置中的应用以及信号检测系统，尤其涉及一种微弱信号的处理装置和处理方法以及半导体超晶格器件在微弱信号的处理装置中的应用。
技术介绍
微弱信号一方面主要是指信号强度低，不易被设备接收的信号；另一方面是指深埋在背景噪声中较弱的有用信号。从强背景噪声中探测具有特征信息的微弱信号，在通信、电子、通信、雷达、机械、光学以及生物神经学等领域中一直受到广泛的关注。特别是在通信、雷达、广播等系统中针对高频的微弱信号被噪声湮没的问题，是许多工程应用领域所面临且迫切需要解决的一个共性问题。
技术实现思路
为了解决上述现有技术提出的问题，本专利技术的目的在于提供一种能够放大微弱信号，以便从噪声信号中发现微弱信号的信号处理装置、信号处理方法、半导体超晶格器件在信号处理装置中的应用以及信号检测系统。根据本专利技术的一实施例，提供了一种信号处理装置，其包括：半导体超晶格器件，用于在直流信号、微弱信号和噪声信号的作用下发生随机共振，以对所述微弱信号进行放大处理。在根据本专利技术的一实施例的信号处理装置中，所述微弱信号的频率与所述半导体超晶格器件的相干共振频率不相等，所述相干共振频率指的是所述半导体超晶格器件在所述直流信号和所述噪声信号的作用下发生相干共振时的频率。在根据本专利技术的一实施例的信号处理装置中，所述噪声信号的第一强度小于所述噪声信号的第二强度，其中，所述第一强度指的是所述噪声信号在所述半导体超晶格器件发生随机共振时的强度，所述第二强度指的是所述噪声信号在所述半导体超晶格器件发生相干共振时的强度。在根据本专利技术的一实施例的信号处理装置中，所述信号处理装置还包括：直流电压源，用于产生提供给所述半导体超晶格器件的所述直流信号。在根据本专利技术的一实施例的信号处理装置中，所述信号处理装置还包括：偏置器，包括交流端口、直流端口和交流直流端口，所述交流端口用于接收所述微弱信号和所述噪声信号，所述直流端口用于接收所述直流信号，所述交流直接端口用于向所述半导体超晶格器件输出所述微弱信号和/或所述噪声信号和/或所述直流信号。在根据本专利技术的一实施例的信号处理装置中，所述半导体超晶格器件包括：衬底；制作形成在所述衬底上的In0.53Ga0.47As/In0.52Al0.48As材料体系，或者制作形成在所述衬底上的InAs/In0.53Ga0.47As/AlAs材料体系，或者制作形成在所述衬底上的GaAs/Al0.45Ga0.55As材料体系。在根据本专利技术的一实施例的信号处理装置中，所述直流信号用于使所述半导体超晶格器件处于无自激振荡状态。根据本专利技术的另一实施例，还提供了一种信号处理方法，所述信号处理方法包括：使所述半导体超晶格器件在输入的直流信号、微弱信号和噪声信号的作用下发生随机共振，从而对所述微弱信号进行放大处理。在根据本专利技术的另一实施例的信号处理方法中，使所述半导体超晶格器件在输入的直流信号、微弱信号和噪声信号的作用下发生随机共振的方法包括：获取所述半导体超晶格器件发生相干共振时的相干共振频率；设置以使微弱信号的频率与所述相干共振频率不相等；向所述半导体超晶格器件提供频率设置后的微弱信号、所述直流信号和所述噪声信号，并将所述噪声信号的强度提高至使所述半导体超晶格器件发生随机共振的第一强度。在根据本专利技术的另一实施例的信号处理方法中，获取所述半导体超晶格器件发生相干共振时的相干共振频率的方法包括：向所述半导体超晶格器件提供所述直流信号和所述噪声信号；将所述噪声信号的强度提高至使所述半导体超晶格器件发生相干共振的第二强度，所述第二强度大于所述第一强度。在根据本专利技术的另一实施例的信号处理方法中，所述直流信号用于使所述半导体超晶格器件处于无自激振荡状态。在根据本专利技术的另一实施例的信号处理方法中，所述半导体超晶格器件包括：根据本专利技术的又一实施例，又提供了一种信号检测系统，其包括：上述的处理装置；检测装置，用于对放大后的微弱信号的时域和频域进行检测分析。根据本专利技术的又一实施例，又提供了一种半导体超晶格器件在信号处理装置中的应用，其特征在于，所述半导体超晶格器件在直流信号、微弱信号和噪声信号的作用下发生随机共振，以对所述微弱信号进行放大处理。在根据本专利技术的又一实施例的所述应用中，所述微弱信号的频率与所述半导体超晶格器件的相干共振频率不相等，所述相干共振频率指的是所述半导体超晶格器件在所述直流信号和所述噪声信号的作用下发生相干共振时的频率。在根据本专利技术的又一实施例的所述应用中，所述噪声信号的第一强度小于所述噪声信号的第二强度，其中，所述第一强度指的是所述噪声信号在所述半导体超晶格器件发生随机共振时的强度，所述第二强度指的是所述噪声信号在所述半导体超晶格器件发生相干共振时的强度。在根据本专利技术的又一实施例的所述应用中，所述半导体超晶格器件包括：衬底；制作形成在所述衬底上的In0.53Ga0.47As/In0.52Al0.48As材料体系，或者制作形成在所述衬底上的InAs/In0.53Ga0.47As/AlAs材料体系，或者制作形成在所述衬底上的GaAs/Al0.45Ga0.55As材料体系。在根据本专利技术的又一实施例的所述应用中，所述直流信号用于使所述半导体超晶格器件处于无自激振荡状态。本专利技术的有益效果：本专利技术能够利用半导体超晶格器件的随机共振状态实现对微弱信号的放大处理，从而提高微弱信号的信噪比，进而从噪声信号中发现微弱信号。附图说明通过结合附图进行的以下描述，本专利技术的实施例的上述和其它方面、特点和优点将变得更加清楚，附图中：图1是根据本专利技术的实施例的信号处理装置的原理图；图2是根据本专利技术的实施例的半导体超晶格器件发生随机共振的方法的流程图；图3是根据本专利技术的实施例的信号检测系统的原理图；图4是根据本专利技术的实施例的输入的微弱信号和噪声信号耦合后的波形图；图5是根据本专利技术的实施例的被放大后的微弱信号的波形图；图6A至图6E是利用半导体微加工制作半导体超晶格器件的过程示意图；图7是图6A中超晶格材料结构的一种典型结构的示意图；图8是图6A中超晶格材料结构的另一种典型结构的示意图；图9是图6A中超晶格材料结构的又一种典型结构的示意图。具体实施方式以下，将参照附图来详细描述本专利技术的实施例。然而，可以以许多不同的形式来实施本专利技术，并且本专利技术不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反，提供这些实施例是为了解释本专利技术的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够理解本专利技术的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。随机共振是通过在双稳态非线性系统中加入适当的噪声，或者调整双稳态非线性系统的参数来达到增强微弱信号以提高微弱信号的信噪比的目的，是一种潜在的提高信号和图像处理的有效方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种信号处理装置，其特征在于，包括：/n半导体超晶格器件，用于在直流信号、微弱信号和噪声信号的作用下发生随机共振，以对所述微弱信号进行放大处理。/n

【技术特征摘要】
1.一种信号处理装置，其特征在于，包括：
半导体超晶格器件，用于在直流信号、微弱信号和噪声信号的作用下发生随机共振，以对所述微弱信号进行放大处理。


2.根据权利要求1所述的信号处理装置，其特征在于，所述微弱信号的频率与所述半导体超晶格器件的相干共振频率不相等，其中，所述相干共振频率指的是所述半导体超晶格器件在所述直流信号和所述噪声信号的作用下发生相干共振时的频率。


3.根据权利要求1所述的信号处理装置，其特征在于，所述噪声信号的第一强度小于所述噪声信号的第二强度，其中，所述第一强度指的是所述噪声信号在所述半导体超晶格器件发生随机共振时的强度，所述第二强度指的是所述噪声信号在所述半导体超晶格器件发生相干共振时的强度。


4.根据权利要求1所述的信号处理装置，其特征在于，还包括：
直流电压源，用于产生提供给所述半导体超晶格器件的所述直流信号。


5.根据权利要求1或4所述的信号处理装置，其特征在于，还包括：
偏置器，包括交流端口、直流端口和交流直流端口，所述交流端口用于接收所述微弱信号和所述噪声信号，所述直流端口用于接收所述直流信号，所述交流直接端口用于向所述半导体超晶格器件输出所述微弱信号和/或所述噪声信号和/或所述直流信号。


6.根据权利要求1所述的信号处理装置，其特征在于，所述半导体超晶格器件包括：
衬底；
制作形成在所述衬底上的In0.53Ga0.47As/In0.52Al0.48As材料体系，或者制作形成在所述衬底上的InAs/In0.53Ga0.47As/AlAs材料体系，或者制作形成在所述衬底上的GaAs/Al0.45Ga0.55As材料体系。


7.根据权利要求1所述的信号处理装置，其特征在于，所述直流信号用于使所述半导体超晶格器件处于无自激振荡状态。


8.一种信号处理方法，其特征在于，所述信号处理方法包括：
使所述半导体超晶格器件在输入的直流信号、微弱信号和噪声信号的作用下发生随机共振，从而对所述微弱信号进行放大处理。


9.根据权利要求8所述的信号处理方法，其特征在于，使所述半导体超晶格器件在输入的直流信号、微弱信号和噪声信号的作用下发生随机共振的方法包括：
获取所述半导体超晶格器件发生相干共振时的相干共振频率；
设置以使微弱信号的频率与所述相干共振频率不相等；
向所述半导体超晶格器件提供频率设置后的微弱信号、所述直流信号和所述噪声信号，并将所述噪声信号的强度提高至...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷志珍，宋贺伦，刘伟，刘佩华，张耀辉，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32