根據(jù)上列計(jì)算，即可找出接收器的整體噪聲因子：

等式 10 與 11. 第一組 LNA 的噪聲系數(shù)將影響接收器的噪聲系數(shù)

透過(guò)等式 10 與 11 來(lái)看，若 GPS 接收器連接已啟動(dòng)的天線，則其噪聲指數(shù)約可達(dá) 1.5 dB。請(qǐng)注意，我們已經(jīng)先忽略了相關(guān)噪聲指數(shù)等式中的第三項(xiàng)條件。由于此數(shù)值極小，基本上可將之忽略。

在某些案例中，GPS 接收器的作業(yè)天線會(huì)搭配使用內(nèi)建 LNA。因此測(cè)試點(diǎn)將忽略接收器的第一組 LNA。如此一來(lái)將透過(guò)第二組 LNA 得出噪聲指數(shù)，且其往往又大于第一組 LNA 的噪聲指數(shù)。若將 LNA1 移除，則可透過(guò)下列等式得出 LNA2 的噪聲指數(shù)。

等式 12 與 13. 移除第一組 LNA 所得到的接收器噪聲指數(shù)

如等式 12 與 13 所示，若將具備最佳噪聲指數(shù)的 LNA 移除，則將大幅影響整組接收器的噪聲指數(shù)。請(qǐng)注意，雖然此「常見(jiàn)」GPS 接收器噪聲指數(shù)的計(jì)算范例純?yōu)槔碚摂⑹?，但仍具有其重要性。由于接收器所呈現(xiàn)的 C/N 比值，實(shí)在與系統(tǒng)的噪聲系數(shù)密不可分，因此系統(tǒng)的噪聲系數(shù)可協(xié)助我們?cè)O(shè)定合適的 C/N 測(cè)試限制。

單一衛(wèi)星敏感度量測(cè)

在了解敏感度量測(cè)的基本理論之后，接著將進(jìn)行實(shí)際量測(cè)的各個(gè)程序。一般測(cè)試系統(tǒng)均是透過(guò)直接聯(lián)機(jī)，將模擬的 L1 單一衛(wèi)星載波送入至 DUT 的 RF 通訊端口中。為了獲得 C/N 比值，我們將接收器設(shè)定透過(guò) NMEA-183 協(xié)議進(jìn)行通訊。在 LabVIEW 中，則僅需串聯(lián) 3 筆 GSV 指令，即可讀取最大的衛(wèi)星 C/N 值。

根據(jù) GPS 規(guī)格說(shuō)明，單一 L1 衛(wèi)星若位于地球表面，則其功率應(yīng)不低于 -130 dBm [7]。然而，消費(fèi)者對(duì)室內(nèi)與戶外的 GPS 接收器使用需求，已進(jìn)一步壓低了測(cè)試限制。事實(shí)上，多款 GPS 接收器可達(dá)最低 -142 dBm 定位追蹤敏感度，與最低 -160 dBm 訊號(hào)追蹤。在一般作業(yè)點(diǎn) (Operating point) 時(shí)，大多數(shù)的 GPS 接收器均可迅速持續(xù)鎖定低于 6dB 的訊號(hào)，因此我們的測(cè)試激發(fā)則使用 -136dBm 的平均 RF 功率強(qiáng)度。

若要達(dá)到最佳的功率精確度與噪聲水平 (Noise floor) 效能，則建議針對(duì) RF 向量訊號(hào)產(chǎn)生器的輸出，使用外接衰減。在大多數(shù)的案例中，40 dB ~ 60 dB 的外接衰減，可讓我們更接近線性范圍 (功率 ≥ -80 dBm)，妥善操作產(chǎn)生器。由于各組接收器的定位衰減 (Fix attenuation) 均不甚固定，因此必須先行校準(zhǔn)系統(tǒng)，以決定測(cè)試激發(fā)的正確功率。

在校準(zhǔn)程序中，我們可考慮：1) 訊號(hào)的峰值平均比 (Peak-to-average ratio)、衰減器各個(gè)部分的差異，還有任何接線作業(yè)可能的插入損耗 (Insertion loss)。為了校準(zhǔn)系統(tǒng)，應(yīng)先從 DUT 切斷聯(lián)機(jī)，再將該聯(lián)機(jī)接至 RF 向量訊號(hào)分析器 (如 PXI-5661)。

Part A：?jiǎn)我恍l(wèi)星校準(zhǔn)

當(dāng)執(zhí)行敏感度量測(cè)時(shí)，RF 功率強(qiáng)度的精確性，實(shí)為訊號(hào)產(chǎn)生器最重要的特性之一。由于接收器可獲得 0 數(shù)字精確度的 C/N 值 (如 34 dB-Hz)，因此生產(chǎn)測(cè)試中的敏感度量測(cè)可達(dá) ± 0.5 dB 的功率精確度。因此，必須確保我們的儀控功能至少要達(dá)到相等或以上的效能。由于一般 RF 儀控作業(yè)是專為大范圍功率強(qiáng)度、頻率范圍，與溫度條件所設(shè)計(jì)，因此在執(zhí)行基本系統(tǒng)校準(zhǔn)時(shí)，量測(cè)的可重復(fù)性 (Repeatability) 應(yīng)遠(yuǎn)高于特定儀器效能。下列章節(jié)將進(jìn)一步說(shuō)明可確保 RF 功率精確度的 2 種方法。

方法 1：?jiǎn)我槐粍?dòng)式 RF 衰減器：

雖然使用外接衰減，是為了確保 GPS 訊號(hào)產(chǎn)生作業(yè)可達(dá)最佳噪聲密度，但實(shí)際僅需 20 dB 的衰減，即可確保噪聲密度低于 -174 dBm/Hz。當(dāng)使用 20 dB 的固定板 (Pad) 時(shí)，僅需將儀器設(shè)定為超過(guò) 20 dB 的 RF 功率強(qiáng)度即可。為了達(dá)到 -136 dBm 的目標(biāo)，儀器應(yīng)程序設(shè)計(jì)為 -115 dBm (假設(shè) 1 dB 的連接線插入損耗)，且將 20 dB 衰減器直接連至產(chǎn)生器的輸出。則所達(dá)到的 RF 功率將為 -136 dBm，但仍具有額外的不確定性。假設(shè) 20 dB 的固定板具有 ± 0.25 dB 的不確定性，且 RF 產(chǎn)生器亦于 -116 dBm 具有 ± 1.0 dB 的不確定性，則整體的不確定性將為 ± 1.25 dB。因此，雖然方法 1 最為簡(jiǎn)單且不需進(jìn)行校準(zhǔn)，但由于系統(tǒng)中的多項(xiàng)組件均未經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)，因此可能接著發(fā)生不確定性。請(qǐng)注意，造成儀器不確定性最主要的原因之一，即為電壓駐波比 (Voltage standing wave ratio，VSWR)。因?yàn)楸粍?dòng)式衰減器是直接連至儀器的輸出，所以反射回儀器的駐波即為實(shí)際衰減。由于降低了功率的不確定性，因此可提升整體功率的精確性。

請(qǐng)注意，此處亦使用高效能 VNA 確實(shí)量測(cè)被動(dòng)衰減器。透過(guò)此量測(cè)裝置，即可于 ± 0.1 dB 的不確定性之內(nèi)，決定所要套用的衰減。

方法 2：經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)的多組被動(dòng)衰減器

校準(zhǔn) RF 功率的第二種方法，即是使用高精確度的 RF 功率計(jì) (高于 ± 0.2 dB 的精確度，并最低可達(dá) -70 dBm) 搭配多款固定式衰減器。因?yàn)槲覀兪且怨潭l率，與相對(duì)較小的功率范圍操作 RF 產(chǎn)生器，所以可有效修正由產(chǎn)生器造成的任何錯(cuò)誤。此外，由于被動(dòng)衰減器是以固定頻率進(jìn)行線性動(dòng)作，因此亦可校準(zhǔn)其不確定性。在方法 2 中，主要即必須確保產(chǎn)生系統(tǒng)可達(dá)到最佳效能，且將不確定性降至最低。此高精確度功率計(jì)可達(dá)優(yōu)于 80 dB 的動(dòng)態(tài)范圍 (往往為雙頭式儀器)，進(jìn)而確保最低的量測(cè)不確定性。

透過(guò)高精確度的功率計(jì)，即可使用 3 種量測(cè)作業(yè)進(jìn)行系統(tǒng)校準(zhǔn)：1 種用于向量訊號(hào)產(chǎn)生器的 RF 功率，另外 2 種量測(cè)作業(yè)可校準(zhǔn)衰減器。為了達(dá)到最佳的不確定性，則應(yīng)設(shè)定系統(tǒng)所需的最少量測(cè)次數(shù)。若要達(dá)到 -136 dBm 的 RF 功率強(qiáng)度，則可將 RF 儀器程序設(shè)計(jì)為 -65 dBm 的功率強(qiáng)度，并使用 70 dB 固定衰減 (假設(shè) 1 dB 插入損耗)。為了確實(shí)進(jìn)行 RF 功率強(qiáng)度的程序設(shè)計(jì)作業(yè)，則可透過(guò)固定的 Padding 校準(zhǔn)實(shí)際衰減。校準(zhǔn)程序如下：