使用LabSat進(jìn)行GPS接收器靈敏度測試

GPS 測試中的一項(xiàng)重要因素是接收器的靈敏度。主要測試內(nèi)容是捕獲靈敏度和跟蹤靈敏度。一般而言，地基天線接收到的RF(射頻)功率水平介于-125dBm 至-150dBm 之間，具體取決于環(huán)境因素。

為產(chǎn)生此范圍內(nèi)的極低RF 功率水平，有必要采用外部無源衰減器來降低LabSat 輸出功率。如此以來，信號水平可被降至所需范圍，并具有最低的附加噪聲。衰減器的實(shí)測值應(yīng)由用戶確定，以適合待測試的設(shè)備，但作為一項(xiàng)指南，兩個并用20dB 衰減器(共計(jì)40dB)可提供的RF 功率范圍約為-125 至-155dBm。

盡管用戶記錄的RF 信號可以此方式用于測試，但建議的方法是使用SatGen 軟件所創(chuàng)建的計(jì)算機(jī)生成模擬文件。這是因?yàn)镾atGen 創(chuàng)建的文件會包含具有恒定信噪比的“純”GPS 信號。用戶記錄的場景會包含記錄時出現(xiàn)的額外噪聲以及不斷變化的信噪比，難于進(jìn)行對比。

圖片：采用SatGen 所創(chuàng)建GPS 信號的RF 功率水平輸出示例。-85dBm 至-115dBm 的范圍對應(yīng)于標(biāo)準(zhǔn)LabSat 輸出范圍。

通過在回放過程中調(diào)節(jié)衰減滑塊，RF 功率輸出水平可從-85dBm 降至-115dBm。

但由于-85 至-115dBm 的范圍高于背景噪聲水平，GPS 信號對于GPS 接收器始終可見，因此測得的C/NO dBHz 水平對于滑塊衰減幾乎沒有關(guān)聯(lián)性。降低LabSat RF 水平就會發(fā)現(xiàn)C/NO 存在一定程度的下降，但并非線性下降。

為LabSat 添加40dB 外部衰減，會將RF 功率降至大約-125dBm 至-155dBm 的范圍。該范圍與GPS 天線在戶外接受的RF 水平一致，并低于背景噪聲水平。以此方式降低信號后，就可對C/NO 實(shí)現(xiàn)更充分的線性控制。

上表所示為使用LabSat 輸出上的多種外部衰減器，以UBLOX GPS 引擎測得的C/No 值。對于每項(xiàng)外部衰減器值，LabSat RF 水平均按5dB 的步階變化。

根據(jù)表中所示，信噪比控制的線性度隨著外部衰減的增加而改善。但如果外部衰減遠(yuǎn)高于40dB，內(nèi)部可用的滑塊范圍就會減少。

左側(cè)屏幕截圖所示為UBLOX U-Center 軟件的輸出示例。GPGSV NMEA 信息會打開，以顯示每顆衛(wèi)星的C/NO 水平。

UBLOX TIM-LA 裝置采用以下設(shè)置進(jìn)行測試：

• LabSat

• 使用SatGen 生成的靜態(tài)場景

• 2 個20dBm 衰減器(Minicircuits VAT-20W2)

針對TIM-LA，UBLOX 數(shù)據(jù)表采用-138dBm 用于捕獲靈敏度，-146dBm 用于跟蹤靈敏度。使用上述設(shè)置，進(jìn)行以下測量：

通過頻譜分析儀對無衰減LabSat 輸出進(jìn)行的基線測量得到LabSat 計(jì)算值。測得的值使用40dB 外部衰減器和滑塊值進(jìn)行加總，以獲得估算的RF 功率。

從中可以看出，根據(jù)用頻譜分析儀進(jìn)行的相對粗糙的校準(zhǔn)，可獲得接收器靈敏度的合理近似值。在試用時，建議用戶采用專用RF 功率計(jì)以得到更精確的讀數(shù)，進(jìn)而說明線纜與衰減器存在的偏差。