射頻信號分析儀的應用案例簡介

2020-12-08 電子發燒友

射頻信號分析儀的應用案例簡介

發表於 2017-12-09 07:19:55

挑戰：航空通訊和導航系統信號頻域寬，調製方式多樣，測量參數複雜，利用現有的測量儀器難以包羅更多的應用領域。解決方案：應用虛擬儀器和軟體無線電技術，使用通用化的射頻硬體模塊進行數據採集，依託PXI總線的高速數據吞吐能力，對射頻基帶信號進行軟體數據處理，實現各種調製方式的解調，和任意參數的測量。

軟體無線電

軟體無線電（Software Defined Radio,簡稱 SDR），就是採用數位訊號處理技術，在可編程控制的通用硬體平臺上，利用軟體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體編程來完成。

其核心思想是在儘可能靠近天線的地方使用寬帶的"數字/模擬"轉換器，儘早地完成信號的數位化，從而使得無線電臺的功能儘可能地用軟體來定義和實現。總之，軟體無線電是一種基於數位訊號處理(DSP)晶片，以軟體為核心的嶄新的無線通信體系結構。

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體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數位化儀組合而成。下變頻器和數位化儀為通用的硬體，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 的中頻信號後輸出至數位化儀，數位訊號經 PXI 總線傳入計算機，之後的信號解算和射頻參數分析全部轉為數位訊號處理範疇的工作，即由軟體完成。NI 提供模塊化軟體工具包，用戶可以方便的完成從底層到高層的軟體開發工作。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。系統工作於 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製，再進行脈衝調製而成。方位信息即為 15Hz和 135Hz 信號與基準脈衝的相位差。

對於此導航信號的測量，在信號採集階段，首先以載波頻率設定下變頻器的中心頻率等參數，再進行中頻數位化；信號分析階段首先要提取信號包絡，然後在時域進行相位計算。如圖 4，圖 5 所示。

結束語

航空無線電領域佔用頻段十分寬闊（10KHz-9400MHz），信號調製方式多樣。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。而應用軟體無線電的概念，用通用化的硬體和開放的軟體環境，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；為最終用戶提供了一個通用的終端設備平臺。

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