GPS接收器測試
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串聯(lián)式 (Noise figure) 噪聲系數(shù)計算
若要計算已記錄 GPS 訊號的總噪聲量，只要找出整體 RF 前端的噪聲系數(shù)即可。就一般情況來說，整組系統(tǒng)的噪聲系數(shù)，往往受到系統(tǒng)的第一組放大器所影響。在所有 RF 組件或系統(tǒng)中，噪聲系數(shù)均可視為 SNRin 與 SNRout (參閱：量測技術(shù)的噪聲系數(shù)) 的比例。當(dāng)記錄 GPS 訊號時，必須先找出整體 RF 前端的噪聲系數(shù)。
當(dāng)執(zhí)行串聯(lián)式噪聲系數(shù)計算時，必須先行針對每筆噪聲系數(shù)與增益，將之轉(zhuǎn)換為線性等式;即所謂的「噪聲因子 (Noise factor)」。當(dāng)以串聯(lián)的 RF 組件計算系統(tǒng)的噪聲系數(shù)時，即可先找出系統(tǒng)的噪聲因子，并接著轉(zhuǎn)換為噪聲系數(shù)。因此系統(tǒng)的噪聲系數(shù)必須使用下列等式計算之：
請注意，由于噪聲因子 (nf) 與增益 (g) 屬于線性關(guān)系而非對數(shù) (Logarithmic) 關(guān)系，因此以小寫表示之。下列即為增益與噪聲系數(shù)，從線性轉(zhuǎn)換為對數(shù) (反之亦然) 的等式：
內(nèi)建低噪聲放大器 (LNA) 的主動式 GPS 天線，一般均提供 30 dB 的增益，且其噪聲系數(shù)約為 1.5 dB。在儀控記錄作業(yè)的第二階段，則由 NI PXI-5690 提供 30 dB 的附加增益。由于其噪聲系數(shù)較高 (5 dB)，因此第二組放大器僅將產(chǎn)生極小的噪聲至系統(tǒng)中。在教學(xué)實作中，可針對記錄儀控作業(yè)的完整 RF 前端，使用等式 2 計算其噪聲因子。增益與噪聲系數(shù)值即如下圖所示：
根據(jù)上列計算，即可找出接收器的整體噪聲因子：
若要將噪聲因子轉(zhuǎn)換為噪聲系數(shù) (單位為 dB)，則可套用等式 3 以獲得下列結(jié)果：
如等式 8 所示，第一組 LNA (1.5 dB) 的噪聲系數(shù)，將影響整組量測系統(tǒng)的噪聲系數(shù)。透過 VSA 的相關(guān)設(shè)定，可讓儀器的噪聲水平 (Noise floor) 低于輸入激發(fā)的噪聲水平，因此用戶所進行的記錄作業(yè)，將僅對無線訊號造成 1.507 dB 的噪聲。
對 GPS 接收器發(fā)出訊號
由于多款接收器可使用合適的軟件，讓用戶呈現(xiàn)如經(jīng)度與緯度的信息，因此需要更標(biāo)準(zhǔn)化的方式進行自動量測作業(yè)。還好，目前有多款接收器均可透過眾所周知的 NMEA-183 協(xié)議，以設(shè)定對 PXI 控制器發(fā)出訊號。如此一來，接收器將可透過序列或 USB 連接線，連續(xù)傳送相關(guān)指令。在 NI LabVIEW 中，所有的指令均可轉(zhuǎn)換語法，以回傳衛(wèi)星與定位信息。NMEA-183 協(xié)議可支持 6 種基本指令，并各自代表專屬的信息。這些指令即如下表所示：
以實際測試需要而言，GGA、GSA，與 GSV 指令應(yīng)最為實用。更值得一提的是，GSA 指令的信息可用于了解接收器是否可達到定位作業(yè)需要，或可用于首次定位時間 (Time To First Fix，TTFF) 量測。當(dāng)執(zhí)行高敏感性的量測時，實際可針對所追蹤的衛(wèi)星，使用 GSV 指令回傳 C/N (Carrier-to-noise) 比。
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