GPS接收器測試

　　根據上列計算，即可找出接收器的整體噪聲因子：　　

 　　透過(guò)等式 10 與 11 來(lái)看，若 GPS 接收器連接已啟動(dòng)的天線(xiàn)，則其噪聲指數約可達 1.5 dB。請注意，我們已經(jīng)先忽略了相關(guān)噪聲指數等式中的第三項條件。由于此數值極小，基本上可將之忽略。

　　在某些案例中，GPS 接收器的作業(yè)天線(xiàn)會(huì )搭配使用內建 LNA。因此測試點(diǎn)將忽略接收器的第一組 LNA。如此一來(lái)將透過(guò)第二組 LNA 得出噪聲指數，且其往往又大于第一組 LNA 的噪聲指數。若將 LNA1 移除，則可透過(guò)下列等式得出 LNA2 的噪聲指數?！　?/p>

 　　如等式 12 與 13 所示，若將具備最佳噪聲指數的 LNA 移除，則將大幅影響整組接收器的噪聲指數。請注意，雖然此「常見(jiàn)」GPS 接收器噪聲指數的計算范例純?yōu)槔碚摂⑹?，但仍具有其重要性。由于接收器所呈現的 C/N 比值，實(shí)在與系統的噪聲系數密不可分，因此系統的噪聲系數可協(xié)助我們設定合適的 C/N 測試限制。

　　單一衛星敏感度量測
　　在了解敏感度量測的基本理論之后，接著(zhù)將進(jìn)行實(shí)際量測的各個(gè)程序。一般測試系統均是透過(guò)直接聯(lián)機，將模擬的 L1 單一衛星載波送入至 DUT 的 RF 通訊端口中。為了獲得 C/N 比值，我們將接收器設定透過(guò) NMEA-183 協(xié)議進(jìn)行通訊。在 LabVIEW 中，則僅需串聯(lián) 3 筆 GSV 指令，即可讀取最大的衛星 C/N 值。

　　根據 GPS 規格說(shuō)明，單一 L1 衛星若位于地球表面，則其功率應不低于 -130 dBm [7]。然而，消費者對室內與戶(hù)外的 GPS 接收器使用需求，已進(jìn)一步壓低了測試限制。事實(shí)上，多款 GPS 接收器可達最低 -142 dBm 定位追蹤敏感度，與最低 -160 dBm 訊號追蹤。在一般作業(yè)點(diǎn) (Operating point) 時(shí)，大多數的 GPS 接收器均可迅速持續鎖定低于 6dB 的訊號，因此我們的測試激發(fā)則使用 -136dBm 的平均 RF 功率強度。

　　若要達到最佳的功率精確度與噪聲水平 (Noise floor) 效能，則建議針對 RF 向量訊號產(chǎn)生器的輸出，使用外接衰減。在大多數的案例中，40 dB ~ 60 dB 的外接衰減，可讓我們更接近線(xiàn)性范圍 (功率 ≥ -80 dBm)，妥善操作產(chǎn)生器。由于各組接收器的定位衰減 (Fix attenuation) 均不甚固定，因此必須先行校準系統，以決定測試激發(fā)的正確功率。

　　在校準程序中，我們可考慮：1) 訊號的峰值平均比 (Peak-to-average ratio)、衰減器各個(gè)部分的差異，還有任何接線(xiàn)作業(yè)可能的插入損耗 (Insertion loss)。為了校準系統，應先從 DUT 切斷聯(lián)機，再將該聯(lián)機接至 RF 向量訊號分析器 (如 PXI-5661)。

　　Part A：?jiǎn)我恍l星校準
　　當執行敏感度量測時(shí)，RF 功率強度的精確性，實(shí)為訊號產(chǎn)生器最重要的特性之一。由于接收器可獲得 0 數字精確度的 C/N 值 (如 34 dB-Hz)，因此生產(chǎn)測試中的敏感度量測可達 ± 0.5 dB 的功率精確度。因此，必須確保我們的儀控功能至少要達到相等或以上的效能。由于一般 RF 儀控作業(yè)是專(zhuān)為大范圍功率強度、頻率范圍，與溫度條件所設計，因此在執行基本系統校準時(shí)，量測的可重復性 (Repeatability) 應遠高于特定儀器效能。下列章節將進(jìn)一步說(shuō)明可確保 RF 功率精確度的 2 種方法。

　　方法 1：?jiǎn)我槐粍?dòng)式 RF 衰減器：
　　雖然使用外接衰減，是為了確保 GPS 訊號產(chǎn)生作業(yè)可達最佳噪聲密度，但實(shí)際僅需 20 dB 的衰減，即可確保噪聲密度低于 -174 dBm/Hz。當使用 20 dB 的固定板 (Pad) 時(shí)，僅需將儀器設定為超過(guò) 20 dB 的 RF 功率強度即可。為了達到 -136 dBm 的目標，儀器應程序設計為 -115 dBm (假設 1 dB 的連接線(xiàn)插入損耗)，且將 20 dB 衰減器直接連至產(chǎn)生器的輸出。則所達到的 RF 功率將為 -136 dBm，但仍具有額外的不確定性。假設 20 dB 的固定板具有 ± 0.25 dB 的不確定性，且 RF 產(chǎn)生器亦于 -116 dBm 具有 ± 1.0 dB 的不確定性，則整體的不確定性將為 ± 1.25 dB。因此，雖然方法 1 最為簡(jiǎn)單且不需進(jìn)行校準，但由于系統中的多項組件均未經(jīng)過(guò)校準，因此可能接著(zhù)發(fā)生不確定性。請注意，造成儀器不確定性最主要的原因之一，即為電壓駐波比 (Voltage standing wave ratio，VSWR)。因為被動(dòng)式衰減器是直接連至儀器的輸出，所以反射回儀器的駐波即為實(shí)際衰減。由于降低了功率的不確定性，因此可提升整體功率的精確性。