PXI射頻分析儀在航空無線電領(lǐng)域的應(yīng)用
挑戰(zhàn)：航空通訊和導(dǎo)航系統(tǒng)信號頻域?qū)?，調(diào)制方式多樣，測量參數(shù)復(fù)雜，利用現(xiàn)有的測量儀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線電技術(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總線的高速數(shù)據(jù)吞吐能力，對射頻基帶信號進(jìn)行軟件數(shù)據(jù)處理，實現(xiàn)各種調(diào)制方式的解調(diào)，和任意參數(shù)的測量。
介紹
軟件無線電
軟件無線電（Software Defined Radio,簡稱 SDR），就是采用數(shù)字信號處理技術(shù)，在可編程控制的通用硬件平臺上，利用軟件來定義實現(xiàn)無線電臺的各部分功能：包括前端接收、中頻處理以及信號的基帶處理等等。即整個無線電臺從高頻、中頻、基帶直到控制協(xié)議部分全部由軟件編程來完成。
其核心思想是在盡可能靠近天線的地方使用寬帶的"數(shù)字/模擬"轉(zhuǎn)換器，盡早地完成信號的數(shù)字化，從而使得無線電臺的功能盡可能地用軟件來定義和實現(xiàn)?？傊?，軟件無線電是一種基于數(shù)字信號處理(DSP)芯片，以軟件為核心的嶄新的無線通信體系結(jié)構(gòu)。
NI PXI-5660 射頻信號分析儀
NI PXI-5660 射頻信號分析儀是虛擬儀器和軟件無線電技術(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 9kHz 至 2.7GHz的各種 RF 信號進(jìn)行測量。
如圖 2 所示，射頻信號接入下變頻器轉(zhuǎn)換為 5M-15MHz 的中頻信號后輸出至數(shù)字化儀，數(shù)字信號經(jīng) PXI 總線傳入計算機(jī)，之后的信號解算和射頻參數(shù)分析全部轉(zhuǎn)為數(shù)字信號處理范疇的工作，即由軟件完成。NI 提供模塊化軟件工具包，用戶可以方便的完成從底層到高層的軟件開發(fā)工作。如圖 3 所示。
應(yīng)用實例：導(dǎo)航系統(tǒng)信號測量
航空近程無線電導(dǎo)航系統(tǒng)由機(jī)載設(shè)備和地面臺組成極坐標(biāo)式導(dǎo)航系統(tǒng)。系統(tǒng)工作于 L 波段（962M-1213MHz）。地面臺發(fā)射的導(dǎo)航信號為超高頻載波被 15Hz和 135Hz 正弦合成信號進(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 信號與基準(zhǔn)脈沖的相位差。
對于此導(dǎo)航信號的測量，在信號采集階段，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；信號分析階段首先要提取信號包絡(luò)，然后在時域進(jìn)行相位計算。如圖 4，圖 5 所示。
結(jié)束語
航空無線電領(lǐng)域占用頻段十分寬闊（10KHz-9400MHz），信號調(diào)制方式多樣。目前普遍的做法是不同的系統(tǒng)用不同的測試設(shè)備，彼此間較少通用。而應(yīng)用軟件無線電的概念，用通用化的硬件和開放的軟件環(huán)境，可以為研究開發(fā)提供通用無線平臺，降低開發(fā)成本和周期；降低投資風(fēng)險，提高經(jīng)濟(jì)效益；為最終用戶提供了一個通用的終端設(shè)備平臺。
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