[发明专利]一种磁场天线的本底噪声测量方法

权利要求书

1.一种磁场天线的本底噪声测量方法，采用测量加数学计算结合的方式，利用一致的两根天线和谱密度计算方法，得到等效的天线输出电压噪声信号，其特征在于，其步骤包括：标定天线一致性、测量天线输出信号和计算噪声电压谱密度，标定天线一致性的方法：选取两根一致的天线，在屏蔽室内测量两根天线的响应，扫频测量两根天线的幅频和相频响应；测量天线输出信号的方法：在保证天线输入信号一致、磁场变化稳定的环境下，记录两根天线同一时刻的输出信号；计算噪声电压谱密度时采用功率谱估计Welch算法，功率谱密度平均值除以2并开方得到电压谱密度。

2.如权利要求1所述的磁场天线的本底噪声测量方法，其特征在于，所述标定天线一致性步骤分为如下三步：1)选取设计完全一致的两根天线，包括所有的电气参数，材料，结构设计都相同；2)保证输入磁场在两根天线的入口处的一致性；3)扫频，测量两根天线的幅频和相频响应，如测量值偏差在一定范围内，则标定了两根天线的一致性。

3.如权利要求1所述的磁场天线的本底噪声测量方法，其特征在于，所述测量天线输出信号步骤包括：选取两个已标定一致性的天线；摆放天线，确保天线输入磁场信号的一致性；确保天线电气工作条件及记录系统的一致性；两个天线分别记为天线1和天线2，记录两个天线的输出，分别对应为y1(n)和y2(n)；

h(n)为天线的响应函数，x(n)为环境磁场，n1(n)为天线1的等效输入本底噪声，n2(n)为天线2的等效输入本底噪声；

根据信号与系统理论，时域离散信号的输出为输入信号与系统传递函数的卷积：

天线1的输出为y1[n]＝h[n]*(x[n]+n1[n])；

天线2的输出为y2[n]＝h[n]*(x[n]+n2[n])。

4.如权利要求1所述的磁场天线的本底噪声测量方法，其特征在于，所述计算噪声电压谱密度步骤过程如下：数据分段并加窗函数；使用Welch算法分段计算功率谱密度；求取所有段的功率谱密度平均值；功率谱密度平均值转换为电压谱密度。

5.如权利要求4所述的磁场天线的本底噪声测量方法，其特征在于，所述计算噪声电压谱密度的具体步骤如下：

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：

P^PER(k)=1MUfs·|Σn=0M-1Xi(n)w(n)WM-kn|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：

P~PER(k)=1LΣi=1LP^PERi(k)=1LMUfs·Σi=1L|Σn=0M-1Xi(n)w(n)WM-kn|2]]>

然后将所有L段数据功率谱的平均值除以2并开方，得到单位为V/Hz^1/2的天线噪声电压谱密度，公式为：

Vnoise(k)=sqrt[P~PER(k)/2].]]> 2