系统灵敏度计算

   电磁环境测试系统性能主要体现在接收灵敏度方面，即对微弱信号的接收能力。接收机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，并且可相互转换。

　　接收机灵敏度是接收机在指定带宽下监测弱信号的能力，以μV或dBμV为单位；而噪声系数是指接收机（或频谱仪）内部产生的附加噪声折合到输入端与输入本身的理论热噪声之比，属无量纲参数，一般以dB为单位。即：

　　FN=NO/GNI ①

　　其中： FN 为噪声系数；

　　NI 为输入理论热噪声功率，NI=kT0B，k是波尔兹曼常数，T0是室温的绝对温度，B是接收机有效噪声带宽（或频谱仪的分辨带宽）；

　　NO 为输出噪声功率；

　　G 为电路系统增益。

　　电路的输出噪声除以增益即为电路的等效噪声输入，所以NI FN为等效电路的输入噪声功率。即：

　　NI FN =kT0B FN

　　在接收机应用中，kT0B FN表示接收机输入端的噪声功率，信号电平必须超过此噪声功率。若S/N=1，则输入信号功率等于kT0B FN，如用对数形式表示则为：

　　10lgNI=10lgkT0B=-174+10lgB（dBm） ②

　　若B=1Hz，则：10lgNI=-174+10lgB =-174(dBm/Hz)；

　　若B=1kHz，则：10lgNI=-174+10lgB =-144(dBm/kHz)。

　　若S/N=1，接收机噪声系数为NF=10lgFN，则接收机（或频谱仪）的灵敏度为：

　　SN=10lgkT0BFN=-174+10lgBFN（dBm/Hz） ③

　　若B=1Hz，则：SN=-174+NF（dBm/Hz）；

　　若B=1kHz，则：SN =-144+NF（dBm/kHz）。

　　HP8593E频谱仪噪声系数的典型取值是32dB,即NF=10lgFN=32。那么在频谱仪前端没有衰减的条件下，其接收灵敏度为(若前端衰减设置为10dB，则频谱仪灵敏度下降10dB)：

　　S=10lgkT0BFN=-174+10lgBFN =-174+32+10lgB。

　　若B=1Hz，则：S =-142（dBm/Hz）；

　　若B=1kHz，则：S =-112（dBm/kHz）。

　　对于较为弱小的信号，在频谱仪前端增设低噪声放大器，将明显提高接收系统灵敏度。

　　（2）测试系统灵敏度论证

　　在本测试系统中，频谱仪接收灵敏度为：S=-142（dBm/Hz），满足GB13616-92《微波接力站电磁环境保护要求》指标要求，DH 微波低噪声放大器增益G为30dB,噪声系数为5。那么，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）由公式③得出，可用对数表示为：

　　SNo=10lgkT0BGFN

　　=-174+10lgBFN+G =-174+5+30+10lgB

　　若B=1Hz，则：SNo=-174+5+28=-141（dBm/Hz）；

　　若B=1000Hz，则：SNo=-174+5+28+30=-111（dBm/kHz）。

　　此值高于频谱仪接收灵敏度，即对于经低噪声放大器放大输出的空中信号，HP8593E频谱分析仪均能可靠接收。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，即折算到天线口面处能接收的最小信号电平Pr可用公式表示为：

　　Pr=低噪声放大器接收灵敏度-天线增益G2+电缆损耗1.5dB

　　即：

　　＊1300 MHz～1800 MHz频段：

　　Pr =-169-8.5+1.5=-176（dBm/Hz）；

　　＊3700 MHz～4200 MHz 频段：

　　Pr =-169-10.8+1.5=-178.3（dBm/Hz）；

　　＊4400 MHz～5000 MHz 频段：

　　Pr=-169-11.1+1.5 =-178.6（dBm/Hz）；

　　＊12.55 GHz～12.85 GHz 频段：

　　Pr=-169-12.7+1.5 =-180.2（dBm/Hz）。