GPS接收器測(cè)試

 　　接收器必須將衛(wèi)星所傳送的訊號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行譯碼，才能夠獲得定位信息。每個(gè)衛(wèi)星均針對(duì)其位置進(jìn)行廣播 (Broadcasting)，接收器跟著透過每組衛(wèi)星之間的虛擬距離差異，以決定自己的確實(shí)位置 [8]。接收器所使用的三角量測(cè)法 (Triangulation)，可由 3 組衛(wèi)星進(jìn)行 2D 定位;4 組衛(wèi)星則可進(jìn)行 3D 定位。

　　設(shè)定 GPS 量測(cè)系統(tǒng)
　　測(cè)試 GPS 接收器的主要產(chǎn)品，為 1 組可仿真 GPS 訊號(hào)的 RF 向量訊號(hào)產(chǎn)生器。在此應(yīng)用說明中，讀者將可了解應(yīng)如何使用 NI PXI-5671 與 NI PXIe-5672 RF 向量訊號(hào)產(chǎn)生器，以達(dá)到量測(cè)目的。此產(chǎn)品并可搭配 NI GPS 工具組，以模擬 1 ~ 12 組 GPS 人造衛(wèi)星。

　　完整的 GPS 量測(cè)系統(tǒng)亦應(yīng)包含多種不同配件，以達(dá)最佳效能。舉例來說，外接的固定式衰減器 (Attenuator)，可提升功率精確度與噪聲層 (Noise floor) 的效能。此外，根據(jù)接收器是否支持其直接輸入埠的 DC 偏壓 (Bias)，某些接收器亦可能需要 DC 阻絕器 (Blocker)。下圖即為 GPS 訊號(hào)產(chǎn)生的完整系統(tǒng)：　　

 　　如圖 1 所示，當(dāng)測(cè)試 GPS 接收器時(shí)，往往采用最高 60 dB 的外接 RF 衰減 (留白，Padding)。固定式衰減器至少可提供量測(cè)系統(tǒng) 2 項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)。首先，固定式衰減器可確保測(cè)試激發(fā)的噪聲層低于 -174 dBm/Hz 的熱噪聲層 (Thermal noise floor)。其次，由于可透過高精確度 RF 功率計(jì) (Power meter) 校準(zhǔn)訊號(hào)準(zhǔn)位，因此固定式衰減器亦可提升功率精確度。雖然僅需 20 dB 的衰減即可符合噪聲層的要求，但若使用 60 ~ 70 dB 的衰減，則可達(dá)到更高的功率精確度與噪聲層效能。稍后將接著討論 RF 功率校準(zhǔn)，而圖 2 搶先說明衰減對(duì)噪聲層效能所造成的影響?！　?/p>

 　　如圖 2 所示，衰減可用于減弱噪聲，而不僅限于 -174 dBm/Hz 的熱噪聲層。

　　RF 向量訊號(hào)產(chǎn)生器
　　當(dāng)選擇 RF 向量訊號(hào)產(chǎn)生器時(shí)，NI LabVIEW GPS 工具組可同時(shí)支持 NI PXI-5671 與 NI PXIe-5672 RF 向量訊號(hào)產(chǎn)生器。雖然此 2 款適配卡可產(chǎn)生 GPS 訊號(hào)，但由于 PCI Express 總線速度較快，并可立刻進(jìn)行 IF 等化 (Equalization)，因此 NI PXIe-5672 向量訊號(hào)產(chǎn)生器較受到青睞。此 2 款適配卡均具有 6 MB/s 總數(shù)據(jù)傳輸率與 1.5 MS/s (IQ) 取樣率，可從磁盤串流 GPS 波形。

　　雖然 PXI控制器硬盤可輕松維持此數(shù)據(jù)傳輸率，NI 仍建議使用外接磁盤進(jìn)行額外的儲(chǔ)存容量。下圖為包含 NI PXIe-5672 的常見 PXI 系統(tǒng)：　　

　　GPS 工具組可于完整導(dǎo)航訊號(hào)期間，建立最長 12.5 分鐘 (25 個(gè)框架) 的波形。依 6 MB/s 的取樣率，則最大檔案約為 7.5 GB。由于上述的波形檔案尺寸，所有的波形均可儲(chǔ)存于多款硬盤選項(xiàng)之一。這些波形儲(chǔ)存資源選項(xiàng)包含：
　　o PXI 控制器的硬盤 (推薦使用 120 GB 硬盤升級(jí))
　　o 如 HDD 8263 與 HDD 8264 的外接 RAID 裝置
　　o 外接 USB 2.0 硬盤 (已透過 Western Digital Passport 硬盤進(jìn)行測(cè)試)

　　上述各種硬盤設(shè)定，均可支持超過 20 MB/s 的連續(xù)數(shù)據(jù)串流作業(yè)。因此，任何儲(chǔ)存選項(xiàng)均可仿真 GPS 訊號(hào)，并進(jìn)行記錄與播放。在稍后的段落中，將說明仿真與記錄 GPS 波形的整合作業(yè)，并進(jìn)行 GPS 接收器效能的特性參數(shù)描述 (Characterization) 作業(yè)。