PXI射頻分析儀在航空無(wú)線(xiàn)電領(lǐng)域的應(yīng)用

使用的NI 產(chǎn)品：PXI-5660

挑戰(zhàn)：航空通訊和導(dǎo)航系統(tǒng)信號(hào)頻域?qū)?，調(diào)制方式多樣，測(cè)量參數(shù)復(fù)雜，利用現(xiàn)有的測(cè)量?jī)x器難以包羅更多的應(yīng)用領(lǐng)域。

解決方案：應(yīng)用虛擬儀器和軟件無(wú)線(xiàn)電技術(shù)，使用通用化的射頻硬件模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，依托PXI總線(xiàn)的高速數(shù)據(jù)吞吐能力，對(duì)射頻基帶信號(hào)進(jìn)行軟件數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)各種調(diào)制方式的解調(diào)，和任意參數(shù)的測(cè)量。

介紹

軟件無(wú)線(xiàn)電

軟件無(wú)線(xiàn)電(Software Defined Radio,簡(jiǎn)稱(chēng) SDR)，就是采用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，在可編程控制的通用硬件平臺(tái)上，利用軟件來(lái)定義實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)電臺(tái)的各部分功能：包括前端接收、中頻處理以及信號(hào)的基帶處理等等。即整個(gè)無(wú)線(xiàn)電臺(tái)從高頻、中頻、基帶直到控制協(xié)議部分全部由軟件編程來(lái)完成。

其核心思想是在盡可能靠近天線(xiàn)的地方使用寬帶的"數(shù)字/模擬"轉(zhuǎn)換器，盡早地完成信號(hào)的數(shù)字化，從而使得無(wú)線(xiàn)電臺(tái)的功能盡可能地用軟件來(lái)定義和實(shí)現(xiàn)。總之，軟件無(wú)線(xiàn)電是一種基于數(shù)字信號(hào)處理(DSP)芯片，以軟件為核心的嶄新的無(wú)線(xiàn)通信體系結(jié)構(gòu)。

NI PXI-5660 射頻信號(hào)分析儀

NI PXI-5660 射頻信號(hào)分析儀是虛擬儀器和軟件無(wú)線(xiàn)電技術(shù)的綜合體現(xiàn)。如圖 1 所示，PXI-5660 射頻分析儀式由 PXI-5600 射頻信號(hào)下變頻器和 PXI-5620數(shù)字化儀組合而成。下變頻器和數(shù)字化儀為通用的硬件，可以對(duì) 9kHz 至 2.7GHz的各種 RF 信號(hào)進(jìn)行測(cè)量。

如圖 2 所示，射頻信號(hào)接入下變頻器轉(zhuǎn)換為 5M-15MHz 的中頻信號(hào)后輸出至數(shù)字化儀，數(shù)字信號(hào)經(jīng) PXI 總線(xiàn)傳入計(jì)算機(jī)，之后的信號(hào)解算和射頻參數(shù)分析全部轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào)處理范疇的工作，即由軟件完成。NI 提供模塊化軟件工具包，用戶(hù)可以方便的完成從底層到高層的軟件開(kāi)發(fā)工作。如圖 3 所示。

應(yīng)用實(shí)例：導(dǎo)航系統(tǒng)信號(hào)測(cè)量

航空近程無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航系統(tǒng)由機(jī)載設(shè)備和地面臺(tái)組成極坐標(biāo)式導(dǎo)航系統(tǒng)。系統(tǒng)工作于 L 波段(962M-1213MHz)。地面臺(tái)發(fā)射的導(dǎo)航信號(hào)為超高頻載波被 15Hz和 135Hz 正弦合成信號(hào)進(jìn)行幅度調(diào)制，再進(jìn)行脈沖調(diào)制而成。方位信息即為 15Hz和 135Hz 信號(hào)與基準(zhǔn)脈沖的相位差。

對(duì)于此導(dǎo)航信號(hào)的測(cè)量，在信號(hào)采集階段，首先以載波頻率設(shè)定下變頻器的中心頻率等參數(shù)，再進(jìn)行中頻數(shù)字化;信號(hào)分析階段首先要提取信號(hào)包絡(luò)，然后在時(shí)域進(jìn)行相位計(jì)算。如圖 4，圖 5 所示。

結(jié)束語(yǔ)

航空無(wú)線(xiàn)電領(lǐng)域占用頻段十分寬闊(10KHz-9400MHz)，信號(hào)調(diào)制方式多樣。目前普遍的做法是不同的系統(tǒng)用不同的測(cè)試設(shè)備，彼此間較少通用。而應(yīng)用軟件無(wú)線(xiàn)電的概念，用通用化的硬件和開(kāi)放的軟件環(huán)境，可以為研究開(kāi)發(fā)提供通用無(wú)線(xiàn)平臺(tái)，降低開(kāi)發(fā)成本和周期;降低投資風(fēng)險(xiǎn)，提高經(jīng)濟(jì)效益;為最終用戶(hù)提供了一個(gè)通用的終端設(shè)備平臺(tái)。