[发明专利]一种确定接收机天线灵敏度的方法

权利要求书

1.一种确定接收机天线灵敏度的方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，确定磁场-电压转换系数K；第二步，确定零输入下的接收机天线输出噪声电压Vnoise；第三步，反推灵敏度，根据天线输出的噪声电压和磁场-电压转换系数得到天线的灵敏度；

其中，所述第一步包括如下三小步，分别是1)构建测试磁场环境，2)确定天线幅值响应特性的线性化和3)确定磁场-电压转换系数；

其中，1)包括构建屏蔽室和磁场源；磁场源具有输出磁场可以调节的能力，磁场源的强度大于背景磁场；

2)使用磁场源确定天线幅值响应特性的线性化：首先关闭磁场源，测量天线的输出，记录下此时的电信号E1；然后开启磁场源，选择接收机天线的工作频率中心点f，逐渐加大磁场源大小，记录下多点输出和输入，最终使输出的电信号E2为10E1，判断是否满足输出和输入的线性度；如不满足，整改天线的增益使其满足线性要求；

3)通过公式计算磁场源在天线入口处的磁场大小Bi和测量输出电压Eo，得到磁场电压转换系数K为Eo/Bi，

所述第三步利用第一步所得的系数K和第二步所得的Vnoise，计算得到磁场灵敏度为Vnoise/K。

2.根据权利要求1所述的确定接收机天线灵敏度的方法，其特征在于，所述第二步中，采用一种间接的测量计算方法，采用测量加数据分析方式，利用具有一致性的两根天线和有关计算方法得到等效的天线输出电压噪声信号；分为如下三小步，分别是1)标定两根天线一致性，2)测量天线输出，3)计算零输入下电压输出。

3.根据权利要求2所述的确定接收机天线灵敏度的方法，其特征在于，所述第二步中三小步具体如下：

(1)标定天线一致性：标定时分为如下三步：a)首先选取设计完全一致的两根天线，包括所有的电气参数，材料，结构设计；b)其次在屏蔽室内构建磁场环境；使激励源具有一致性，产生恒定均匀磁场源，并通过安装位置、磁场环境保证输入磁场在两根天线的入口处是一致的；c)然后通过扫频，分别测量在不同频率下的两根天线的幅频和相频响应，如量值偏差在一定范围内，则标定了两根天线的一致性；

(2)测量天线输出信号：该步骤使用前面标定了一致性的两根天线；天线摆放位置保证天线的输入信号是一致的，在磁场稳定的环境下，采用天线平行放置，并且距离保持在两米以内；保证两者的工作电气特征和数据记录系统的一致性；记录下两根天线同一时刻的输出y1(n)和y2(n)；

(3)计算噪声电压：该步骤过程如下，天线输出信号的数据分段并加窗函数；使用数学方法分段计算功率谱密度；求取所有段的功率谱密度平均值；功率谱密度转换为噪声电压。

4.根据权利要求3所述的确定接收机天线灵敏度的方法，其特征在于，计算电压谱密度采用Welch方法；

计算噪声电压的方法如下：

设定N点长的有限长序列X[n]，分成L段数据每段数据有50％的重叠，每段有M个数据；

序列的分段数L表示为，其中fix表示取整数；

分段后每段数据表示为：

Xⁱ(n)＝X[n+(i-1)M]w[n+(i-1)M]

其中，0≤n≤M-1，1≤i≤L，w[n+(i-1)M]为长度为M的窗函数；

然后使用Welch方法对每一段M个样本进行FFT运算，取模平方，并估算功率谱密度，即：

${\hat{P}}_{PER}\left(k\right)=\frac{1}{{\mathrm{MUf}}_s}\·{\left|\underset{n=0}{\overset{M-1}{\Σ}}{X}^i\left(n\right)w\left(n\right)W_M^{-kn}\right|}^2$

其中为归一化因子，其保障由上述方法得到的功率谱估计是无偏估计；

然后求出所有L段数据功率谱的平均值，即：

${\hat{P}}_{PER}\left(k\right)=\frac{1}{L}\underset{i=1}{\overset{L}{\Σ}}{\hat{P}}_{PER}^i\left(k\right)=\frac{1}{{\mathrm{LMUf}}_s}\·\underset{i=1}{\overset{L}{\Σ}}{\left|\underset{n=0}{\overset{M-1}{\Σ}}{X}^i\left(n\right)w\left(n\right)W_M^{-kn}\right|}^2$

然后将整个序列的平均功率谱估计除以2并开方，得到单位为V/Hz^1/2的天线噪声电压，公式为：