最实用的GPS接收器测试详解

达到最佳的不确定性，则应设定系统所需的最少量测次数。若要达到 -136 dBm 的 RF 功率强度，则可将 RF 仪器程序设计为 -65 dBm 的功率强度，并使用 70 dB 固定衰减 （假设 1 dB 插入损耗）。为了确实进行 RF 功率强度的程序设计作业，则可透过固定的 Padding 校准实际衰减。校准程序如下：

　　1） 将 VSG 程序设计为+15 dBm 功率强度

　　可开启 Measurement and Automation Explorer （MAX） 并使用测试面板。透过测试面板以 +15 dBm 产生 1.58 GHz 连续波 （CW） 讯号。

　　2） 以高精确度的功率计量测 RF 功率

　　使用 RF 功率计，让功率达到仪器功率精确度规格的 +14.78 dBm （或近似值） 之内。

　　3） 附加 70 dB 固定式衰减器（30 dB + 20 dB + 20 dB） 与任何必要的连接线

　　4） 以高精确度的功率计量测 RF 功率

　　将功率计设定为最大平均值 （512），以量测 RF 功率强度。此处的读数为 -56.63 dBm。

　　5） 计算 RF 总耗损

　　若以 +14.78 dBm 减去 -56.63 dBm，即可在整合了衰减器与连接线之后，确保产生 71.41 dB 的功率耗损。请注意，多款衰减器往往具备最高 ± 1.0 dB 的不确定性。因此量测所得的衰减可能最高达 ± 3.0 dB 的变化。所以校准衰减器更显重要，确保已知衰减可达较低的不确定性。

　　根据衰减器与连接线的校准例程，即可确定所需的 RF 功率强度必须达到 -136 dBM。基于前述的 71.41 dB 衰减，必须将 RF 向量讯号产生器设定为 -58.59 dBm 的功率强度。若要确认程序设计过后的功率无误，则可依下列步骤进行：

　　6） 直接将功率计附加至 RF 向量讯号产生器

　　并移除所有的衰减器与连接线。

　　7） 将 RF 产生器设定必要数值，使其最后功率达到-136 dBm。

　　而程序设计的数值应为 -58.59 dBm，即由 -136 dBm + 71.41 dB 而得。

　　8） 以功率计量测最后功率。

　　请注意，所测得的 RF 功率，将因仪器的功率精确度而有所不同。即使测得 -58.59，则实际结果亦将因仪器的不确定性而产生些许变化。

　　9） 调整产生器功率直到功率计读出-58.59 dBm

　　虽然 RF 产生器可于一定的容错范围内进行作业，但此数值不仅具有可重复性，亦可调整 RF 功率计进行校准，直到得出合适的数值为止。

　　透过上述方法，仅需 3 项 RF 功率量测作业，即可决定所需的 RF 功率。因此，假设量测装置具有 ± 0.2 dB 的不确定性，则可得出 – 136 dBm 的功率不确定性将为 ± 0.6 dBm （3 x 0.2）。

　　Part B：敏感度量测

　　现在校准 RF 量测系统的功率之后，接着仅需进行 RF 产生器的程序设计，将功率强度设定足以让接收器回传最小的 C/N。虽然用于量测敏感度的 RF 功率将因接收器而有所不同，但是接收器 C/N 与 RF 功率的比值，将呈现完美的线性关系。在我们的测试中，可假设所需的 C/N 为 28 dB-Hz 以进行定位。透过等式 12，即可得出接收器 C/N 比值与噪声指数之间的关系。

　　等式 14. C/N 做为噪声指数与卫星功率的函式

　　假设卫星功率稳定，则可发现由接收器回报的 C/N 比，几乎就等于接收器的噪声指数函式。下表显示可达到的多样 C/N 比值。

　　表6. C/N 为噪声指数的函式

　　一般来说，接收器上的 GPS 译码芯片组，将得出定位作业所需的最小 C/N 比值。然而，又必须透过整组接收器的噪声指数，才能决定目前功率强度所能达到的 C/N 比值。因此，当量测敏感度时，必须先了解定位作业所需的最小 C/N 比值。

　　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，量测接收器的 C/N 比值；亦可根据不同的 RF 功率强度，得出系统敏感度。

　　为了说明这点，则可注意 RF 讯号功率与 GPS 接收器 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，且接收器的整体噪声指数约为 8 dB。而表7 显示相关结果。

　　表7. 接收器的 C/N 比值为 RF 功率的函式

　　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 GPS 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