GPS測試詳解

GPS是一種很常見的全球定位系統，一般民用GPS使用的是GPS系統的L1載波,頻率為1575.42MHz。那麼一般GPS衛星在離地面1萬2千公裡的高空上，24顆衛星以12小時的周期環繞地球運行,使得在任意時刻,在地面上的任意一點都可以同時觀測到4顆以上的衛星。這樣GPS可以有效的進行2D（平面地圖）3D（立體地圖）定位。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201612/333721.htm

那麼GPS性能到底如何其實是看它接收信號的能力，也就是它的定位時間的精確度，搜索衛星的數量越多、時間越短定位就越準。所以在行業內對GPS有個完整的測試流程。

對於GPS，測試包括定位精度，冷啟動熱啟動溫啟動的TTFF，跟蹤時間和捕獲時間。此外還有A-GPS性能測試。但是這多是對於晶片處理運算能力的標準，對於單純的射頻鏈路，主要的就是信噪比C/N0，N0為噪聲功率譜密度。這個也就是對於接收機的NF的測試。以往做過的項目是以-130dBm為參考值，按常溫下熱噪聲是-174dBm/HZ，那輸入SNR應該是44dB,現在手機GPS方案一般都是濾波器+LNA+濾波器的方案，按正常項目，前一個濾波器的插損應該是0.8dB左右，LNA的噪聲係數1左右。LNA的增益一般在10以上，所以後面的濾波器貢獻的NF就比較小了，所以算下來整個射頻通路的NF大概是2dB左右，所以輸出SNR應該是在41-42dB（這個需要用專門的軟體來讀）.此外如果沒有GPS衛星信號發生器，可以輸入1575.42MHz的單點頻信號進行測試，原理同上，不過要根據頻譜分析儀的RBW設置適當調整要求值。由於一般頻譜分析儀的噪底都在145dBm/Hz，所以輸入信號就要設置的高一點，比如-80至-100dBm左右，也不要太高，畢竟要考慮到接收機的壓縮特性。此外輸出的不是比噪聲功率譜密度而是比噪聲了，所以結果要考慮到RBW的設置，比如輸入-100，RBW設置為1K，NF是2，那麼輸出的SNR為-100dBm-(-174dBm/Hz+10LOG1000)-2=42.這裡大家區分開C/N0和S/N，否則看到輸入不同的功率結果卻一樣肯定會比較迷糊。

GPS測試項如下：

GPS首次定位時間（第一次啟動時2D定位與3D定位時間）

射頻信號幹擾

冷啟動與暖啟動定位時間

接收機重新捕獲GPS信號時間

靜止定位精度

接收機靈敏度

動態定位時間

在測試當中GPS首次定位時間是檢測它性能的首要條件，主要檢測在正常無幹擾信號條件下，GPS的定位時間與搜索衛星的數量。

下面我將介紹一下GPS的首次定位時間測試。

進行測試所用到的設備包括：信號源（E4438C）、幹擾源（E8572D）、功率分配器、衰減器、射頻線。

注意：當我門測試的時候必須要再屏蔽室中搭建測試環境，否則GPS接收的信號就不是信號源所給出的信號，測試出來的結果就不是真正所要的結果。

具體測試操作步驟：

GPS首次定位時間

打開信號源E4438C，進入Mode選件然後點擊屏幕最後一個按鍵翻頁，進入第二頁後 選擇GPS選項。

當進入GPS選件後屏幕會有兩行顯示，這時我們選擇RealTimeMSGPS選項。

進入下圖1界面的時候我門需要設置最大衛星顆數，然後進入Scenario選項。

再進入GotoRow選項選擇需要的地圖，找到「selectScenario」選件點擊這個選項，就已經進入到所需要的地圖當中了。

選定了地圖後在屏幕界面右上方會有一個RealTimeMSGPSOff/ON的選項，這個選項是打開或者關閉GPS信號的選件，我們按下按鈕選擇打開GPS信號。（按下選件按鈕的時候注意，按一下等待幾秒鐘看看信號是否打開，如果沒有重複操作）

進入E4438C中的Amplitude選件設置信號強度，信號強度不要設置太大，因為GPS接收的信號本來就很小（信號大約在-100dBm左右），輸出信號過大會導致GPS不能定位。

啟動GPS定位軟體，按照下面的表格填依次測試GPS2D定位時間、GPS3D的定位時間。（不同信號強度測試的時候必須重新啟動GPS）

信號強度(dBm)	GPS2D定位時間	GPS3D的定位時間	備註
-128	120秒	10分
-105	85秒	7分
-99	76秒	6分

表1

射頻幹擾測試

搭建測試示意圖如下圖2

按照圖2示意圖搭建系統，

首先讓GPS進入搜索狀態，打開GPS信號源。

確認GPS有效3D定位記錄下此時信號強度。

在模擬信號不變的情況下，將幹擾信號設置為相同頻率與功率，然後逐漸以1dBm的幅度增加幹擾信號。

檢測幹擾信號的強度在多大時候GPS丟失導航定位。

記錄下幹擾信號源的信號強度。

在這裡我們只簡單介紹了GPS產品部分的測試，如果想了解更多的測試信息可聯繫就近的摩爾實驗室（MORLAB）。