GPS接收器測(cè)試

　　在 LabVIEW 中，這些指令可透過(guò) NI-VISA 驅(qū)動(dòng)程序轉(zhuǎn)換其語(yǔ)法?！　?/p>本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/133865.htm

 　　GPS 量測(cè)技術(shù)
　　目前有多種量測(cè)作業(yè)可為 GPS 接收器的效能進(jìn)行特性描述 (Characterization)，其中亦有數(shù)種常見(jiàn)量測(cè)可套用至所有的 GPS 接收器中。此章節(jié)將說(shuō)明執(zhí)行量測(cè)的理論與實(shí)作，如：敏感度、首次定位時(shí)間 (TTFF)、定位精確度/可重復(fù)性，與定位追蹤不定性 (Uncertainty)。應(yīng)注意的是，還有許多不同的方式可檢驗(yàn)定位精確度，并執(zhí)行接收器追蹤功能的測(cè)試。雖然接著將說(shuō)明多種基本方式，但仍無(wú)法概括所有。

　　敏感度 (Sensitivity) 量測(cè)作業(yè)介紹
　　敏感度為 GPS 接收器功能的最重要量測(cè)作業(yè)之一。事實(shí)上，對(duì)多款已量產(chǎn)的 GPS 接收器來(lái)說(shuō)，僅限為最后生產(chǎn)測(cè)試所執(zhí)行的 RF 量測(cè)而已。若深入來(lái)說(shuō)，敏感度量測(cè)即為「接收器可追蹤并接收上方衛(wèi)星定位信息的最低衛(wèi)星功率強(qiáng)度」。一般人均認(rèn)為，GPS 接收器必須串聯(lián)多組 LNA 以達(dá)極高的增益，才能將訊號(hào)放大到合適的功率強(qiáng)度。事實(shí)上，雖然 LNA 可提升訊號(hào)功率，亦可能降低 SNR。因此，當(dāng) GPS 訊號(hào)的 RF 功率強(qiáng)度降低時(shí)，SNR 也將跟著降低，最后讓接收器無(wú)法追蹤衛(wèi)星。

　　多款 GPS 接收器可指定 2 組敏感值：擷取敏感度 (Acquisition sensitivity) 與訊號(hào)追蹤敏感度(Signal tracking sensitivity) [9]。如字面上的意思，擷取敏感度為「接收器可進(jìn)行定位的最低功率強(qiáng)度」。相反而言，訊號(hào)追蹤敏感度為「接收器可追蹤各個(gè)衛(wèi)星的最低功率強(qiáng)度」。

　　以基本概念而言，我們可將敏感度定義為「無(wú)線接收器產(chǎn)生所需最低位錯(cuò)誤率 (BER) 的最低功率強(qiáng)度」。由于 BER 與載波噪聲 (Carrier-to-noise，C/N) 比息息相關(guān)，因此敏感度一般均是透過(guò)已知的接收器輸入功率強(qiáng)度，得出所需的 C/N 值而定。

　　請(qǐng)注意，各組衛(wèi)星的 C/N 值，均可直接透過(guò) GPS 接收器的芯片組而得。目前有多種方式可計(jì)算出此項(xiàng)數(shù)值，而某幾款接收器卻是計(jì)算發(fā)訊日期 (Message date) 而得出約略值。當(dāng)透過(guò)高功率測(cè)試激發(fā)進(jìn)行模擬時(shí)，新款 GPS 接收器一般均可得到 54 ~ 56 dB-Hz 的 C/N 峰值。由于即便是萬(wàn)里無(wú)云的晴空，GPS 接收器亦可能得出 30 ~ 50 dB-Hz 的 C/N 值;因此該 C/N 限值尚屬于正常范圍之內(nèi)。一般 GPS 接收器均必須達(dá)到最小 C/N 比值，才能符合 28 ~ 32 dB-Hz 的定位 (擷取敏感度) 范圍。因此，某些特殊接收器的敏感度可定義為「接收器產(chǎn)生最低定位 C/N 比值所需的最低功率強(qiáng)度」。

　　理論上來(lái)說(shuō)，單一衛(wèi)星或多組衛(wèi)星測(cè)試激發(fā)均可量測(cè)敏感度。而實(shí)務(wù)上來(lái)看，由于已可輕松且穩(wěn)定發(fā)出所需的 RF 功率，因此往往是以單一衛(wèi)星模式進(jìn)行量測(cè)作業(yè)。依定義而言，敏感度為接收器回傳最小 C/N 比值的最低功率強(qiáng)度。在接下來(lái)的討論中，則可發(fā)現(xiàn)接收器的敏感度甚為依賴(lài) RF 前端的噪聲指數(shù) (Noise figure。就數(shù)學(xué)表達(dá)式來(lái)看，我們可根據(jù)下列等式發(fā)現(xiàn)敏感度與接收器噪聲指數(shù)之間的關(guān)聯(lián)性：　　

 　　在等式 9 中，敏感度可表達(dá)為 C/N 比值與噪聲指數(shù)的函式。舉例來(lái)說(shuō)，定位追蹤所需的最低 C/N 為 32 dB-Hz，則噪聲指數(shù)為 2 dB 的接收器將具有 -140 dBm (-174 + 32 + 2) 的敏感度。然而，當(dāng)單獨(dú)測(cè)試基頻 (Baseband) 收發(fā)器時(shí)，往往忽略了第一組 LNA。一般接收器為下圖所示：　　

 　　如圖 14 所示，一般 GPS 接收器均是串聯(lián)了多組 LNA，為 GPS 訊號(hào)提供高效率的增益。如先前所說(shuō)，第一組 LNA 將決定整組系統(tǒng)的噪聲指數(shù)。圖 14 中，我們先假設(shè) LNA1 具有 30 dB 的增益與 1.5 dB 的 NF。此外，我們假設(shè)整個(gè) RF 前端具有 40 dB 的增益與 5 dB 的 NF。接著請(qǐng)注意，由于 LNA2 之后的噪聲功率將超過(guò) -174 dBm/Hz 的熱噪聲 (Thermal noise)，因此帶通 (Bandpass) 濾波器將同時(shí)減弱訊號(hào)與噪聲。如此將幾乎不會(huì)對(duì) SNR 造成任何影響。最后，我們假設(shè) GPS 芯片組可產(chǎn)生 40 dB 的增益與 5 dB 的噪聲指數(shù)。即可計(jì)算出整組系統(tǒng)的噪聲指數(shù)為：