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        1. 接收器靈敏度測試

          Posted in 應用

          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,地基天線接收到的 RF(射頻)功率水平介于 -125dBm 至 -150dBm 之間,具體取決于環境因素。

          為產生此范圍內的極低 RF 功率水平,有必要采用外部無源衰減器來降低 LabSat 輸出功率。如此以來,信號水平可被降至所需范圍,并具有最低的附加噪聲。衰減器的實測值應由用戶確定,以適合待測試的設備,但作為一項指南,兩個并用 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 軟件所創建的計算機生成模擬文件。這是因為 SatGen 創建的文件會包含具有恒定信噪比的“純”GPS 信號。用戶記錄的場景會包含記錄時出現的額外噪聲以及不斷變化的信噪比,難于進行對比。

          圖片:采用 SatGen 所創建 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。

          通過在回放過程中調節衰減滑塊,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,因此測得的 C/NO dBHz 水平對于滑塊衰減幾乎沒有關聯性。降低 LabSat RF 水平就會發現 C/NO 存在一定程度的下降,但并非線性下降。

          為 LabSat 添加 40dB 外部衰減,會將 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。以此方式降低信號后,就可對 C/NO 實現更充分的線性控制。

          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,信噪比控制的線性度隨著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 信息會打開,以顯示每顆衛星的 C/NO 水平。

          UBLOX TIM-LA 裝置采用以下設置進行測試:

          • LabSat
          • 使用 SatGen 生成的靜態場景
          • 2 個 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,進行以下測量:

          通過頻譜分析儀對無衰減 LabSat 輸出進行的基線測量得到 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,建議用戶采用專用 RF 功率計以得到更精確的讀數,進而說明線纜與衰減器存在的偏差。

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