在OTA暗室中测GPS设备灵敏度方法讨论(二)
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。
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