PXI射頻分析儀在航空無線電領域的應用

　　使用的NI產品：PXI-5660
　　
　　挑戰：航空通訊和導航系統信號頻域寬，調制方式多樣，測量參數復雜，利用現有的測量儀器難以包羅更多的應用領域。
　　
　　解決方案：應用虛擬儀器和軟件無線電技術，使用通用化的射頻硬件模塊進行數據采集，依托PXI總線的高速數據吞吐能力，對射頻基帶信號進行軟件數據處理，實現各種調制方式的解調，和任意參數的測量。
　　
　　介紹
　　
　　軟件無線電
　　
　　軟件無線電（SoftwareDefinedRadio,簡稱SDR），就是采用數字信號處理技術，在可編程控制的通用硬件平臺上，利用軟件來定義實現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"數字/模擬"轉換器，盡早地完成信號的數字化，從而使得無線電臺的功能盡可能地用軟件來定義和實現。總之，軟件無線電是一種基于數字信號處理（DSP）芯片，以軟件為核心的嶄新的無線通信體系結構。
　　
　　NIPXI-5660射頻信號分析儀
　　
　　NIPXI-5660射頻信號分析儀是虛擬儀器和軟件無線電技術的綜合體現。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數字化儀組合而成。下變頻器和數字化儀為通用的硬件，可以對9kHz至2.7GHz的各種RF信號進行測量。　　
　　如圖2所示，射頻信號接入下變頻器轉換為5M-15MHz的中頻信號后輸出至數字化儀，數字信號經PXI總線傳入計算機，之后的信號解算和射頻參數分析全部轉為數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工作。如圖3所示。
　　
　　應用實例：導航系統信號測量
　　
　　航空近程無線電導航系統由機載設備和地面臺組成極坐標式導航系統。系統工作于L波段（962M-1213MHz）。地面臺發射的導航信號為超高頻載波被15Hz和135Hz正弦合成信號進行幅度調制，再進行脈沖調制而成。方位信息即為15Hz和135Hz信號與基準脈沖的相位差。
　　
　　對于此導航信號的測量，在信號采集階段，首先以載波頻率設定下變頻器的中心頻率等參數，再進行中頻數字化；信號分析階段首先要提取信號包絡，然后在時域進行相位計算。如圖4，圖5所示。　　
　　結束語
　　
　　航空無線電領域占用頻段十分寬闊（10KHz-9400MHz），信號調制方式多樣。目前普遍的做法是不同的系統用不同的測試設備，彼此間較少通用。而應用軟件無線電的概念，用通用化的硬件和開放的軟件環境，可以為研究開發提供通用無線平臺，降低開發成本和周期；降低投資風險，提高經濟效益；為zui終用戶提供了一個通用的終端設備平臺。