使用LabSat進(jìn)行GPS接收器靈敏度測(cè)試

GPS 測(cè)試中的一項(xiàng)重要因素是接收器的靈敏度。主要測(cè)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(wú)源衰減器來(lái)降低LabSat 輸出功率。如此以來(lái)，信號(hào)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(cè)值應(yīng)由用戶確定，以適合待測(cè)試的設(shè)備，但作為一項(xiàng)指南，兩個(gè)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(hào)可以此方式用于測(cè)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(huì)包含具有恒定信噪比的“純”GPS 信號(hào)。用戶記錄的場(chǎng)景會(huì)包含記錄時(shí)出現(xiàn)的額外噪聲以及不斷變化的信噪比，難于進(jìn)行對(duì)比。

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

通過(guò)在回放過(guò)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(hào)對(duì)于GPS 接收器始終可見，因此測(cè)得的C/NO dBHz 水平對(duì)于滑塊衰減幾乎沒有關(guān)聯(lián)性。降低LabSat RF 水平就會(huì)發(fā)現(xiàn)C/NO 存在一定程度的下降，但并非線性下降。

為L(zhǎng)abSat 添加40dB 外部衰減，會(huì)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(hào)后，就可對(duì)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(cè)得的C/No 值。對(duì)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(huì)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(huì)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(cè)試：

• LabSat

• 使用SatGen 生成的靜態(tài)場(chǎng)景

• 2 個(gè)20dBm 衰減器(Minicircuits VAT-20W2)

針對(duì)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(cè)量：

通過(guò)頻譜分析儀對(duì)無(wú)衰減LabSat 輸出進(jìn)行的基線測(cè)量得到LabSat 計(jì)算值。測(cè)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(duì)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(shí)，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(shuō)明線纜與衰減器存在的偏差。