在OTA暗室中测GPS设备灵敏度方法讨论(二)

2016-08-16 10:12:22来源: eefocus
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。

关键字:OTA暗室  GPS设备  灵敏度

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/article_2016081616732.html
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