CN107167669B - 一种基于高斯白噪声环境下的电磁辐射测量修正方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于高斯白噪声环境下的电磁辐射测量修正方法，具体步骤如下：根据频谱分析仪设置的分辨滤波器带宽，用高斯白噪声模型计算出修正因子；通过修正因子及测量得到的信号功率，计算出实际信号功率值；根据得到的实际信号功率值，结合测量天线参数，计算得出修正后的电磁辐射强度。本发明通过考虑频谱分析仪内部噪声及高斯白噪声模型的特点多个因素，对频谱分析仪基底噪声预测进行建模，所建立的模型能够对电磁辐射进行准确地测量。该方法对基站建设、基站电磁辐射测量和环境保护有极大的参考价值，具有很好的社会效益。

Description

一种基于高斯白噪声环境下的电磁辐射测量修正方法

技术领域

本发明涉及一种基于高斯白噪声环境下的电磁辐射测量修正方法。

背景技术

由频谱分析仪的工作原理可知，噪声在测量过程当中是不可避免的，噪声的存在给电磁辐射测量结果带来不可忽视的误差，要想得到一个准确的测量结果，必须要寻求一种修正方法来减小噪声的影响。

对于电磁辐射强度测量修正方法，文献《频谱仪测量低电平信号的应用研究》(秦顺友.频谱仪测量低电平信号的应用研究[C]//安捷伦科技节暨安捷伦科技生命科学与化学分析技术高层论坛、安捷伦测量科技论坛.2009.)研究利用频谱仪射频衰减、分辨带宽、视频带宽和视频平均的方法，提高和改善低电平信号的测量精度，文献《用频谱仪进行准确的信号功率测量》(陈峰.用频谱仪进行准确的信号功率测量[J].电子设计应用，2009(8):80-83.)主要是从原理上分析频谱分析仪各种设置的影响以及如何正确设置参数，从而获得准确的信号功率测量结果，上述文献主要分析了频谱仪测量时的设置，但并没有给出具体的修正方法。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种基于高斯白噪声环境下的电磁辐射测量修正方法，该方法可实现通过高斯白噪声模型准确的计算出修正因子，实现电磁辐射准确测量。

本发明解决上述问题的技术方案包括以下步骤：

步骤1)根据频谱分析仪设置的分辨滤波器带宽，用高斯白噪声模型计算出修正因子；

步骤2)根据步骤1)得到的修正因子及测量得到的信号功率，计算出实际信号功率值；

步骤3)根据步骤2)得到的实际信号功率值，结合测量天线参数，计算出修正后的电磁辐射强度。

所述步骤1)中，根据频谱分析仪设置的分辨滤波器带宽，用高斯白噪声模型计算出修正因子，修正因子的表达式为：

其中，C_p表示修正因子，单位为dBm，Δf表示信号带宽，单位为MHz，RBW表示频谱分析仪中频滤波器分辨率带宽，单位为KHz，函数表示频谱分析仪单位冲激响应函数，n₀/2表示高斯白噪声功率谱密度函数，单位为dBm/Hz。

所述步骤2)中，根据步骤1)得到的修正因子及测量得到的信号功率，计算出实际信号功率值，实际信号功率值为：

其中，S表示实际信号功率值，单位为dBm，S_N表示测量信号功率值，单位为dBm，C_P表示信号功率修正值，单位为dBm。

所述步骤3)中，根据步骤2)得到的实际信号功率值，结合测量天线参数，计算得出修正后的电磁辐射强度，修正过后的电磁辐射强度为：

其中，e为修正过后的电磁辐射强度，单位为V/m，S表示实际信号功率值，单位为dBm，AF为天线因子，单位为dB/m，A_RF为电缆损耗，单位为dB，Z表示射频电缆阻抗，单位为Ω。

本发明的有益效果是：

在电磁辐射环境下，噪声对测量的准确度影响非常大，目前还没有一种有效的解决方法，本发明专利考虑了通信信道中噪声的特点，用高斯白噪声模型和频谱分析仪的冲激响应函数直接计算出修正因子，使得基站电磁辐射测量的精确度得到提高，对电磁辐射测量及环境保护具有很好的社会效益。

附图说明

图1为本发明的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细的说明。本实施例在以本发明内容为前提下进行，给出了详细的实施步骤，但发明的保护范围不限于下述的实施例。

本发明实施对象为国内通用的WCDMA通信信号，使用频谱分析仪的型号为AT6030D频谱分析仪，WCDMA基站的中心频率及频谱分析仪参数设置如表1所示。

表1 频谱分析仪参数设置

本发明一种基于高斯白噪声环境下的电磁辐射测量修正方法，包括以下步骤：

步骤1)根据频谱分析仪设置的分辨滤波器带宽，用高斯白噪声模型计算出修正因子；

步骤2)根据步骤1)得到的修正因子及测量得到的信号功率，计算出实际信号功率值；

步骤3)根据步骤2)得到的实际信号功率值，结合测量天线参数，计算出修正后的电磁辐射强度。

所述步骤1)中，根据频谱分析仪设置的分辨滤波器带宽，用高斯白噪声模型计算出修正因子，修正因子的表达式为：

其中，C_p表示频谱分析仪的修正因子，单位为dBm，Δf表示信号的带宽，单位为MHz，本实施例中为5MHz，RBW表示中频滤波器分辨率带宽，单位为KHz，本实施例中为30KHz，函数表示频谱分析仪的单位冲激响应函数，n₀/2表示高斯白噪声功率谱密度函数，单位为dBm/Hz，根据文献[Accurate measurement of low signal-to-noiseratios using a superheterodyne spectrum analyzer[J].IEEE Transactions onInstrumentation &Measurement,1990,39(2):432-435.]，n₀/2一般取值-63.2dBm/Hz，根据上面的参数，修正因子具体计算如下：

所述步骤2)中，根据步骤1)得到的修正因子及测量得到的信号功率，计算出实际信号功率值，实际信号功率值为：

其中，S表示实际信号功率值，单位为dBm，S_N表示信号测量功率值，单位为dBm，C_P表示信号功率修正值，单位为dBm。

在本实施案例中通过频谱分析得到的信号功率测量值S_N为-41.76dBm，步骤1)计算得到的信号功率修正值C_P为-44.37dBm，则可以得到实际信号功率值S为：

所述步骤3)中，根据步骤2)得到的实际信号功率值，结合测量天线参数，计算得出修正后的电磁辐射强度为：

其中，e为修正过后的电磁辐射强度，单位为V/m，S表示实际信号功率值，单位为dBm，AF表示天线因子，单位为dB/m，本实施例中为36.839dB/m，A_RF表示电缆损耗，单位为dB，本实施例中为3dB，Z表示射频电缆阻抗，单位为Ω，本实施例中为50Ω，可计算出修正后电磁辐射强度为：

从数据上可以看出，本发明提出的一种基于高斯白噪声环境下的电磁辐射测量修正方法的可实施性和有效性。

Claims (1)

1.一种基于高斯白噪声环境下的电磁辐射测量修正方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)根据频谱分析仪设置的分辨滤波器带宽，用高斯白噪声模型计算出修正因子：

其中，C_p表示修正因子，单位为dBm，Δf表示信号带宽，单位为MHz，RBW表示频谱分析仪中频滤波器分辨率带宽，单位为KHz，函数表示频谱分析仪单位冲激响应函数，n₀/2表示高斯白噪声功率谱密度函数，单位为dBm/Hz；

步骤2)根据步骤1)得到的修正因子及测量得到的信号功率，计算出实际信号功率值：

其中，S表示实际信号功率值，单位为dBm，S_N表示测量信号功率值，单位为dBm，C_P表示信号功率修正值，单位为dBm；

步骤3)根据步骤2)得到的实际信号功率值，结合测量天线参数，计算出修正后的电磁辐射强度：

其中，e为修正过后的电磁辐射强度，单位为V/m，S表示实际信号功率值，单位为dBm，AF为天线因子，单位为dB/m，A_RF为电缆损耗，单位为dB，Z表示射频电缆阻抗，单位为Ω。