使用LabSat進(jìn)行GPS接收器靈敏度測試

GPS 測試中的一項重要因素是接收器的靈敏度。主要測試內容是捕獲靈敏度和跟蹤靈敏度。一般而言，地基天線(xiàn)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)測值應由用戶(hù)確定，以適合待測試的設備，但作為一項指南，兩個(gè)并用20dB 衰減器(共計40dB)可提供的RF 功率范圍約為-125 至-155dBm。

盡管用戶(hù)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 )建的計算機生成模擬文件。這是因為SatGen 創(chuàng )建的文件會(huì )包含具有恒定信噪比的“純”GPS 信號。用戶(hù)記錄的場(chǎng)景會(huì )包含記錄時(shí)出現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 的范圍對應于標準LabSat 輸出范圍。

通過(guò)在回放過(guò)程中調節衰減滑塊，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(jiàn)，因此測得的C/NO dBHz 水平對于滑塊衰減幾乎沒(méi)有關(guān)聯(lián)性。降低LabSat RF 水平就會(huì )發(fā)現C/NO 存在一定程度的下降，但并非線(xiàn)性下降。

為L(cháng)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(xiàn)在戶(hù)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)現更充分的線(xiàn)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。對于每項外部衰減器值，LabSat RF 水平均按5dB 的步階變化。

根據表中所示，信噪比控制的線(xiàn)性度隨著(zhù)外部衰減的增加而改善。但如果外部衰減遠高于40dB，內部可用的滑塊范圍就會(huì )減少。

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

UBLOX TIM-LA 裝置采用以下設置進(jìn)行測試：

• 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TIM-LA，UBLOX 數據表采用-138dBm 用于捕獲靈敏度，-146dBm 用于跟蹤靈敏度。使用上述設置，進(jìn)行以下測量：

通過(guò)頻譜分析儀對無(wú)衰減LabSat 輸出進(jìn)行的基線(xiàn)測量得到LabSat 計算值。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，根據用頻譜分析儀進(jìn)行的相對粗糙的校準，可獲得接收器靈敏度的合理近似值。在試用時(shí)，建議用戶(hù)采用專(zhuān)用RF 功率計以得到更精確的讀數，進(jìn)而說(shuō)明線(xiàn)纜與衰減器存在的偏差。