似乎在一夜間，GPS已從汽車內的單一應用設備演變?yōu)槭殖衷O備應用,，并且現在成為了多模手持設備的一部分,，甚至是嵌入在筆記本電腦中的GPS？具備GPS功能的設備有望在四年內成為規(guī)模達300億美元的市場,，這暗示著許多設備將來自高批量制造流水線,，并且每部設備的GPS子系統(tǒng)都需要測試，不論是單獨測試,，還是作為多模手機系統(tǒng)的一部分,。

　　與Wi-Fi、WiMAX或手機通信模式不同的是,，GPS不是一種接收器/發(fā)射器技術,。GPS IC促成了單純接收設備，后者尋找24個有效GPS衛(wèi)星信號中的至少4個,，并做一些直接的三角測量和誤差校正,，為用戶提供非常準確的位置信息。結合數字地圖,，GPS系統(tǒng)會把人們的位置告訴他們,，以及如何到達他們想去的地方。為此,，GPS子系統(tǒng)必須能接收電平非常低的衛(wèi)星信號（最小信號強度為-130dBm）,，并準確捕獲偽隨機噪聲(PRN)測距碼、星歷表,、星歷數據,。捕獲了這些信息以后，設備的內部電路就可做位置計算,，并把它們與標準地圖坐標信息（例如WGS-84）關聯(lián)起來,。

　　測試方面的挑戰(zhàn)

　　在GPS設備中，有兩件關鍵項目需要測試（見圖1）,。其一就是確認設備足夠靈敏,，并能準確捕獲疊加（即調制）在衛(wèi)星載波信號上的數據。

　　另一項測試是模擬多顆衛(wèi)星,，發(fā)送它們各自的信號數據,，并驗證設備計算了恰當的定位坐標?；蛘呖砂言O備暴露在實際衛(wèi)星信號中,，驗證它是否提供了正確的位置定位,。

　　后一種方法的問題在于，實際衛(wèi)星信號可能隨著大氣條件而變化,，使得難以實現初始測試條件的可重復性,。前一種方法的問題在于，多通道測試是一件昂貴而耗時的事情,。

　　應用測試儀創(chuàng)新技術

　　對于位置定位測試,，如果人們選擇使用實際衛(wèi)星傳輸，并希望擁有一致并且可重復的初始條件,，那么他們就需要確保進入的衛(wèi)星信號保持在穩(wěn)定的功率電平,，并且不論使用什么方式來實現這個目標，都不會使衛(wèi)星信號進一步失真,。借用Rube Goldberg的一篇論述,，我們可以緩沖信號，并在它減弱時把它放大,，并在它超過選定的標稱電平時使它減弱,。或者就在外部放置一根天線,，并輸入捕獲的任何信號,，無論接收的功率電平有何變化。第一種情形過于復雜,，第二種則冒著質量擾動風險,。

　　創(chuàng)造一種多通道測試儀如何？它提供功率電平可調的L1信號,，并能產生仿真衛(wèi)星數據。這種基于信號發(fā)生器的測試儀將能產生低電平信號,，后者既可用于SNR（例如校準）,，也可用于位置定位測試（見圖2）。

　　開發(fā)一種基于矢量信號發(fā)生器(VSG)的測試儀當然是可行的,，它每次能為一條通道提供L1信號,，并對SNR和接收靈敏度做測試。事實上已經做到了,。但這種測試儀的多通道版本很昂貴,。促成GPS功能的芯片組成本在迅速接近商品定價。而且,，向多模手機添加GPS模式的成本必須與降價步伐一致,。因此，購買昂貴的多通道測試儀變得越來越沒有吸引力了,。

　　利用軟件定義無線電,，人們可以設計基于VSG的多通道測試儀，它的價格更加接近單通道系統(tǒng)。這使人們可以不必用兩個或更多測試步驟,，而是用一個測試步驟來測試SNR和位置定位,。

　　GPS測試的另一方面

　　還有另一方面的GPS測試尚未得到探索?；赩SG的測試儀產生約為-130dBm的調制信號,，并向被測設備(DUT)提供傳導測試，它向設備的射頻輸入端交付的信號將不同于在測試儀流出的功率,。如果設備需要具有準確的測試,，則電纜和連接器損耗必須得到考慮。但是難點在于,，我們最后一次能用簡單方式測量大小約為-130dBm的信號功率是在何時,？普通的功率表此時無濟于事。

　　但是,，如果我們沿著線路輸送功率更高的CW信號（比如-60dBm）,，我們當然就能用連在電纜（它連至DUT）末端的功率表來測量產生的功率。如果我們在-60dBm測量到6dB衰減,，則我們知道在-130dBm將有6dB衰減,。衰減不受功率影響，而是受頻率影響,，并且頻率在兩種情形中均相同,。如果測試儀中建有-60dBm CW信號功能，則整個過程就能更快完成,。

　　大批量制造

　　仔細考慮我們構建GPS測試系統(tǒng)的決定,，我們注意到：市場上只有一種測試儀，并且我們的工程師覺得他們能設計一種多通道系統(tǒng),，它在價格方面可與單通道型號相比,。

　　這項產品開發(fā)決定的結果就是一種測試儀，它在可調功率范圍內為L1(1,575.42MHz)產生類似GPS的信號,，并且支持傳導（經由電纜）和輻射（經由空氣）測試方法（見圖3）,。

　　前部面板上的單一射頻端口是功率為-60dBM至-145dBm的信號的來源。在-60dBm時,，信號為CW類型,。在較低功率范圍時，它是BPSK調制信號,。導航數據在1.023MHz時是GPS C/A,。載波多普勒偏移為±10KHz，通道功率可在偏離標稱電平±15dB的范圍內改變,。

　　由于擁有6條通道,，并能改變每條通道的頻率和功率,，因此人們可以向DUT同時發(fā)送6路信號，并在一次采樣中捕獲6個不同功率電平的SNR,。這當然會縮短做首次測試（例如SNR）的時間,，并且不會影響全面性或準確度（見圖4）。

　　在測試自動化領域顯身手

　　該測試儀具備C/C++應用程序接口(API),，來簡化測試腳本和自動化測試軟件的編寫,。另外，該系統(tǒng)具有圖形用戶界面(GUI),，后者設計用于GPS DUT的人工測試（見圖5）,。借助該系統(tǒng)，用戶能選擇空間載體數量,、功率電平,、輸出模式、多普勒頻率,、C/A率,、源頻率。

　　設置非常簡單,。利用前部面板射頻連接器,，測試儀被電纜連至DUT。測試儀后部的USB端口被連至PC上的USB連接器,。用戶利用安裝于PC的GUI軟件和設備驅動程序來控制測試儀和DUT,。（DUT從PC的某個USB連接器接收其功率和控制指令。）

　　利用這臺PC,，可以開發(fā)和執(zhí)行測試腳本和自動化測試程序,。在制造環(huán)境中，這些自動化程序將控制DUT和測試儀,。在開發(fā)環(huán)境中,，用戶可用GUI來控制測試儀。

　　實質上,，如果評論家們的觀點正確,，并且GPS市場增長至數百億美元規(guī)模的話,，則行業(yè)將需要在GPS測試系統(tǒng)領域開展同樣的創(chuàng)新,，這些創(chuàng)新目前在支撐著Wi-Fi市場——單機箱、快速,、全面,、準確。