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GPS接收器测试

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作者:时间:2013-03-26来源:电子产品世界收藏

  其实有多种方法可量测敏感度。如上表所示,RF 功率与敏感度具有直接相关性。因此,可根据现有的敏感度功率强度,量测的 C/N 比值;亦可根据不同的 RF 功率强度,得出系统敏感度。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/143528.htm

  为了说明这点,则可注意 RF 讯号功率与 C/N 比值,在不同功率强度之下的关系。下方量测作业所套用的激发,即忽略了第一组 LNA 而进行,且的整体噪声指数约为 8 dB。而表7 显示相关结果。  

 

  如表7 所示,此量测范例的 RF 功率与 C/N 比值,几乎是呈现完整的线性关系。而若使用高输入功率模拟 C/N 比值,将产生例外情况;接收器报表将出现可能的最大 C/N 值。然而,因为在任何条件下,进行实验的芯片组均不会产生超过 54 dB-Hz 的 C/N 值,所以这些结果均属预期范围之中。

  根据表6中所示 RF 功率与敏感度之间的线性关系,其实仅需针对接收器模拟不同的功率强度,即可进行 接收器的生产测试作业。若接收器在 -142 dBm 得出 28 dB-Hz 的 C/N 值,则亦可于 -136 dBm 得到 34 dB-Hz 的 C/N 值。若特别注重量测速度,则可使用较高的 C/N 值,再从结果中推断出敏感度的信息。

  找出噪声指数

  又根据等式 13 与 14,搭配相关载噪比 (Carrier-to-noise ratio),则可得出接收器或芯片组的噪声指数。亦如下方等式 15 所示。  


等式 15. 接收器噪声指数为功率与 C/N 比值所构成的函式。

  而由表7 所示,接收器的噪声指数将直接与 RF 功率强度与载噪比互成比例。根据此关系,我们仅需针对 RF 功率强度与 C/N 进行关联性,即可量测芯片组的噪声指数。而此项量测中请注意,应以 0.1 dB 为单位增加产生器的功率。由于 NMEA-183 协议所得到的卫星 C/N 值,是以最接近的小数字为准,因此在量测接收器 C/N 比值时,应估算噪声指数达 1 位数的精确度。范例结果如图 18 所示。  

 

  如表8 所示,若 RF 功率强度处于 -136.6 dBm ~ -135.7 dBm 之间,则其 C/N 比值将维持于 30 dB-Hz。若以舍入法计算 NMEA-183 的数据时,则几乎可确定 -136.1 dBm 功率强度将产生 30.0 dB-Hz 的 C/N 比值无误。透过等式 14,芯片组的噪声指数则为 -174.0 dBm + -136.1 dBm + 30.0 dB-Hz = 7.9 dB。请注意,此计算是根据 2 组不确定性系数而进行:向量讯号产生器的功率不确定性,还有接收器所产生的 C/N 不确定性。

  多组卫星的 接收器量测

  敏感度量测需要单一卫星激发,而有多项接收器量测需要可仿真多组卫星的单一测试激发。更进一步来说,如首次定位时间 (TTFF)、定位精确度,与精确度降低 (Dilution of precision) 的量测作业,均需要接收器进行定位。由于接收器需要至少 4 组卫星进行 3D 定位作业,因此这些量测将较敏感度量测来得耗时。也因此,多项定位量测作业均于检验与校准作业中进行,而非生产测试时才执行。

  此章节将说明可为接收器提供多组卫星讯号的方法。在讨论 GPS 仿真作业时,亦将让使用者了解 TTFF 与定位精确度量测的执行方法。若是讨论 RF 记录与播放作业,将一并说明应如何在多项环境条件下,校准接收器的效能。

  量测首次定位时间 (TTFF) 与定位精确度

  首次定位时间 (TTFF) 与定位精确度量测,为设计 GPS 接收器的首要检验作业。若您已将多种消费性的 GPS 应用了然于胸,即应知道接收器回传其实际位置所需的时间,将大幅影响接收器的用途。此外,接收器回报其位置的精确度亦甚为重要。

  为了让接收器可进行定位,则应透过导航讯息 (Navigation message) 下载星历与年历信息。由于接收器下载完整 GPS 框架必须耗费 30 秒,因此「冷启动 (Cold start)」的 TTFF 状态则需要 30 ~ 60 秒。事实上,多款接收器可指定数种 TTFF 状态。最常见的为:



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