电磁环境测试系统的性能主要体现在接收灵敏度方面,即微弱信号的接收能力。 接收机的噪声系数和灵敏度是衡量接收机对微弱信号接收能力的两个重要参数,可以相互转换。 接收器灵敏度是指接收器以指定带宽监视弱信号的能力,以V或dBV为单位; 另一方面,噪声系数是将在接收机(或频谱仪)内部产生的附加噪声换算为输入端与输入自身的理论热噪声之比,是无量纲参数,一般为dB单位。 也就是说:
FN=NO/GNI
其中,FN是噪声系数;
NI为输入理论热噪声功率,NI=kT0B,k为玻尔兹曼常数,T0为室温绝对温度,b为接收机有效噪声带宽(或频谱仪分辨率带宽);
o是输出噪声功率;
g是电路系统的增益。
电路的输出噪声除以增益后的结果是电路的等效噪声输入,因此NI FN是等效电路的输入噪声功率。 也就是说:
NI FN=kT0B FN
在接收器APP位置中,kT0B FN表示接收器输入端的噪声功率,且信号水平不得不超过此噪声功率。 信噪比=1时,输入信号功率与kT0B FN相等,用对数表示如下。
10lgni=10lgkt0b=-17410lgb(DBM )
B=1Hz时,10lgni=-17410lgb=-174(DBM/Hz );
B=1kHz时,10lgni=-17410lgb=-144(DBM/khz )。
当信噪比=1且接收器的噪声系数为NF=10lgFN时,接收器(或频谱仪)的灵敏度为:
sn=10 lgkt0bfn=-17410 LG bfn (DBM/Hz )
B=1Hz时,sn=-174nf(DBM/Hz );
B=1kHz时,sn=-144nf(DBM/khz )。
HP8593E频谱仪噪声系数的典型值为32dB,即NF=10lgFN=32。 在频谱仪前端没有衰减的条件下,接收灵敏度为(如果将前端衰减设定为10dB,则频谱仪的灵敏度降低10dB ) ) ) ) ) ) ) ) )。
s=10 lgkt0bfn=-17410 LG bfn=-1743210 lgb。
B=1Hz时,s=-142(DBM/Hz );
B=1kHz时,为s=-112(DBM/khz )。
对于弱信号,在频谱仪前端增设低噪声放大器可以明显提高接收系统的灵敏度。
)2)测试系统灵敏度论
本测试系统中,频谱仪的接收灵敏度为s=-142(DBM/Hz ),满足GB13616-92 《微波接力站电磁环境保护要求》的指标要求,DH微波低噪声放大器的增益g为30dB,噪声系数为5。 高频低噪声放大器输出端的噪声功率,即最小信号电平功率可以由式)求出,并用对数表示。
SNo=10lgkT0BGFN
=-174 10lgBFN G=-174 5 30 10lgB
B=1Hz时,SnO=-174528=-141(DBM/Hz );
B=1000Hz时,SnO=-17452830=-111(DBM/khz )。
这个值比频谱仪的接收灵敏度高。 即,HP8593E频谱分析器能够可靠地接收由低噪声放大器放大并输出的空中信号。 低噪声放大器接收灵敏度为169dBm,考虑到天线的增益,本测试系统接收小信号的能力,即换算为天线接口能够接收的最小信号电平Pr,可以用下式表示。
Pr=低噪声放大器接收灵敏度-天线增益G2电缆损耗1.5dB
也就是说:
*1300 MHz~1800 MHz频带:
pr=-169-8.51.5=-176(DBM/Hz );
*3700 MHz~4200 MHz频带:
pr=-169-10.81.5=-178.3(DBM/Hz );
*4400 MHz~5000 MHz频带:
pr=-169-11.1.5=-178.6(DBM/Hz );
* 12.55 GHz至12.85 GHz频段:
pr=-169-12.71.5=-180.2(DBM/Hz )。