在OTA暗室中测GPS设备灵敏度方法讨论（二）

既然要考虑有源天线及其LNA，那仅在RF前端进行射频链接测量是不够的，必须以通过天线，空间耦合的方式来进行测量才更为接近真实情况。空间耦合的方式可以有两种，一种是通过将接收机置入三角锥以达到与外界电磁环境隔离的效果，另外一种是在全电波暗室中进行灵敏度甚至增益测量。但一般三角锥仅能提供的空间及收发距离有限，并不能满足天线测试的远场要求。以普通车载GPS接收机为例，其应满足的远场测试距离往往达到80cm，而且只能对一个方向进行灵敏度测量，这种测试方法一般在做研发的时候可以初步评估整个接收机的性能。但要做到对产品的精确测量，还是需要专业的全电波暗室。下面我们将着重讨论如何在全电波暗室中进行接收灵敏度的测量。
系统的搭建
    下图为一般的在RF Front End进行测量的系统示意图，其中VSG用以提供GPS信号，DC blocker则是用来阻隔有源天线的DC电流到VSG中。Power meter用以监测RF端口的实际功率。

    如要进行空间测量，则如下图所示，在全电波暗室内，满足远场距离2D2/λ的情况下。PC需要支持NEMA-183协议，以获取GPS的载噪比。

GPS信号录制
    由于需要得到较为接近真实的测量结果，我们采用VSG录制空中的GPS信号，并在测试中回放。目前NI，Agilent有多款VSG支持此功能。

路径损耗的计算
    在暗室中，由于无法用功率计进行实时的功率数值读取，则需要在测量之前对路径损耗path loss进行测量，以确定到达接收机天线端的辐射功率RF power。衰减器用以

    在以上步骤完成后，我们可以正式开始以OTA方式进行灵敏度测量。
    根据公式：

Sensitivitymin=-174dBm/Hz+C/Nmin+Freciever e2

    通常情况下，GPS芯片需要有一个最低的载噪比来进行位置锁定，因此，这个数值通常由芯片厂家提供，如28dB-Hz。则，测试可以在以下步骤展开。
1. 调整VSG output power使载噪比达到54dB-Hz(一般这是接收机汇报的上限，超过这个数值将按54dB-Hz汇报)。载噪比的读取可以通过用PC发送NEMA-183指令GSV。

NEMA-183指令范例

2. 逐级调整VSG output power ，并最终达到28dB-Hz，记录期间测量的载噪比。
3. 根据公式 PRF power=PVSG-Lpath loss  = Sensitivity得出在对应载噪比下的灵敏度数值。

4. 根据公式Sensitivitymin=-174dBm/Hz+C/Nmin+Freciever  ，将记录的数据依次代入，得到一组线性方程，得到最小灵敏度及噪声因子。
5. 参考CTIA OTA的接收机灵敏度的几何测量方法，在球面上每30°取一点进行测量，将最后数据归总，绘制成3D方向图。然而对于GPS接收机而言，一般只有上半天球具有参考价值，因此考虑到测试时间成本，只需进行半个球面的测量即可。
    以上就是本次所讨论的GPS的空间测量方法，其中有几个不确定因素，主要的是VSG的输出功率以及接收机汇报的载噪比。
    同时，该设想还有很多不完善的地方，欢迎大家讨论，指出谬误之处，及提出改进的方法。