芻議直升機通信導航系統(tǒng)中的無線電技術

李碩

【摘 要】科技的發(fā)展對于社會的發(fā)展非常的重要，當前的發(fā)展依靠的就是科學技術。在很多的領域都體現(xiàn)了非常先進的科學技術，直升飛機方面的研究在不斷的深入，其中的通信導航系統(tǒng)在不斷的需要我們進行提升，隨著發(fā)展的進行，軟件無線電技術的產(chǎn)生，使得這一領域的很多方面的問題得到了很好的解決，對于未來的發(fā)展起到了很好的指引的方向。針對于相關方面進行詳細的分析。

【關鍵詞】直升機；通信導航系統(tǒng)；軟件無線電

我國有著非常悠久的歷史，在漫長的發(fā)展過程，我們創(chuàng)造了無數(shù)的奇跡，對于世界的發(fā)展來講起到了很大的推動的作用。隨著人類進程的不打斷的發(fā)展，在近代我國很多方面技術不是很強，直到改革開放之后采取的一定的成績。其中，直升飛機通信方面的研究就是這樣的，我們在不斷的學習世界的先進的方面東西，與此同時與我們實際的情況進行很好的結合，這樣對于未來的行業(yè)的發(fā)展而言非常的重要。

這篇文章針對于一些方面的特點以及問題方面進行了闡述，希望帶給大家更多的幫助。

一、系統(tǒng)的基本思想及體系結構

（一）系統(tǒng)的特點。

整個系統(tǒng)具有高度的靈活性和開放性，并具有以下 4 大基本特征：a.充分數(shù)字化的，即從信源基帶信號的處理到射頻信號的發(fā)送和接收都盡可能地實現(xiàn)數(shù)字化，數(shù)字化是當前的重要的一種方式，更加的方便簡單，今后也將會大力往這一方面發(fā)展；b.可編程的，即與 PC 的系統(tǒng)結構相似，基于相對通用的硬件平臺，通過更換程序和模塊插件來適應多頻道和多種工作方式，根據(jù)不同的形式，我們的編程也是有所不同，更多的從實際情況出發(fā)，這樣對于整體的工作的會變得更加的有利；c.多頻是可以轉(zhuǎn)換的，即具有良好的多頻帶天線和寬帶的 A/D/A 轉(zhuǎn)換能力，多頻轉(zhuǎn)化的情況是我們當前的一種非常常見的方式，能夠很好的進行轉(zhuǎn)變，方便快捷；d.系統(tǒng)總線是標準、高性能和開放式的結構，即能支持多個 CPU 并行工作，支持流水線和不同種類的處理機，通用性好，支持模塊化設計。

（二）系統(tǒng)體系結構。

基于軟件無線電的直升機通信導航系統(tǒng)主要由多頻段寬帶天線單元、射頻單元、模塊數(shù)字無線電、I/O 單元等組成。射頻單元在發(fā)射時主要完成上變頻、濾波、功率放大等任務，接收時實現(xiàn)濾波、放大、下變頻等功能。在模塊數(shù)字無線電單元，模擬信號經(jīng)過寬帶 A/D 數(shù)字化后的處理任務全由 DSP/FPGA 軟件承擔，為了減輕通用DSP/FP-GA 的處理壓力，通常將 A/D 數(shù)字化的信號經(jīng)過專用的數(shù)字下變頻器處理，降低數(shù)據(jù)流速率，并把信號變至中頻或基帶后，再把數(shù)據(jù)送給通用高速的 DSP/FPGA 進行處理。通用高速的 DSP/FPGA 主要完成各種數(shù)據(jù)率相對較低信號的處理。由于模塊數(shù)字無線電單元使用了可編程能力強的 DSP/FPGA 芯片，使其硬件結構與功能相對獨立，這樣就建立了基于一個相對通用的硬件平臺，通過軟件實現(xiàn)不同的通信功能，并可對工作頻率、系統(tǒng)頻寬、調(diào)制 / 解調(diào)方式、信源加 / 解密碼、各種抗干擾、抗衰落、自適應均衡算法的實現(xiàn)進行編程控制，系統(tǒng)靈活性大大增強。I/O 接口主要完成各種數(shù)據(jù)（如話音、數(shù)據(jù)、圖像、傳真）的輸入和輸出。

二、系統(tǒng)的關鍵技術

（一）寬帶多頻段天線。

基于軟件無線電的直升機通信導航系統(tǒng)能夠從短波通信到微波的相當寬的頻段內(nèi)進行工作，按目前應用來說，系統(tǒng)的天線應該覆蓋全頻段。換句話來說，這屬于一種全向?qū)拵炀€，更多的采用軟件來進行設計以及相關信號的傳輸，能夠很好的進行覆蓋在該區(qū)域的所有的通訊頻率，這種方式能夠很大程度上節(jié)約了人力物力，提升了效率，降低成本。這種方式處于一個研究的階段，需要很高的科技含量，當前的我國技術不能完成這方面的設計以及生產(chǎn)，也就是說是一種非常理想的狀態(tài)，我們需要更加努力地實現(xiàn)當前的期望，這將是未來發(fā)展的一個大的趨勢。

（二）寬帶A/D、D/A轉(zhuǎn)換器。

數(shù)字化是系統(tǒng)靈活性的基礎，數(shù)值化最為直接的目的就是為了方便快捷，這也是其固有的一項特性。它不僅是決定無線收發(fā)信機結構的最主要的因素之一，而且它的性能在很大程度上制約著收發(fā)信機的性能?；谲浖o線電的直升機通信導航系統(tǒng)是直接在射頻上進行A/D、D/A 變換，這要求 A/D、D/A變換器必須具有足夠高的采樣速度。根據(jù) Nyquist 采樣定理，要不失真的反映信號特征，采樣頻率 fs 至少是模擬信號帶寬 Wa 的兩倍。為保證性能，在實際應用中經(jīng)常進行過采樣處理，要求 fs>215Wa 對于 A/D、D/A 轉(zhuǎn)換器件不但要求具有較高的采樣速率，還要保證較高的采樣精度，即采樣值的位數(shù)要求足夠多，盡量減少量化噪聲，決定A/D、D/A 轉(zhuǎn)換器件技術特性的一些參數(shù)包括：量化信噪比、無雜散動態(tài)范圍、噪聲功率比和全功率模擬輸入帶寬等。A/D、D/A 器件在直升機通信系統(tǒng)中所處位置非常關鍵，它直接反映了系統(tǒng)的軟件化程度，隨著技術的發(fā)展，A/D、D/A 器件的性能逐步提高，這一位置非常的有特點，與位置的關系有很大的關系，就拿這里介紹的位置，這一位置非常的接近射頻的前部的位置，隨著發(fā)展的不斷地進行，軟件無線電在發(fā)展的過程不斷地進行完善，其目的就是為了不斷地滿足當前的直升飛機通訊系統(tǒng)存在的問題，當問題在不斷的解決，慢慢的總有一天會與之相匹配，并且最終符合直升飛機的需求。

（三）高速數(shù)字信號處理。

數(shù)字信號處理器是基于軟件無線電的直升機通信導航系統(tǒng)的靈魂，理想的系統(tǒng)要求 DSP/FPGA 直接處理射頻端數(shù)字化的信號并完成通信所要求的各種功能，這對 DSP/FP-GA 要求很高，短時間內(nèi)不能實現(xiàn)。要處理經(jīng) A/D 變換后輸出的中頻高速數(shù)字信號，DSP 芯片必須通過軟件程序完成中頻數(shù)字變頻、濾波、二次抽樣、基帶處理、信道調(diào)制、無線資源管理等過程，這就要求DSP 芯片的處理速度至少要在 1GFLOPS 以上。從性價比和功耗上出發(fā)，目前有幾種較好的解決辦法：一是采用多 DSP 芯片并行處理以提高處理速度；二是采用專用可編程芯片，對于頻率能夠進行很好的轉(zhuǎn)變，從而促使在中頻的狀態(tài)進行轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變的過程僅僅是一種開端，接下來我們就要進行數(shù)字方面的分析，分析之后再進一步的進行處理；FPGA 這是一種方案的代表，確切的說，是一種解決的方案，這種方案看著沒什么，其實有著很大的優(yōu)點，對于發(fā)展起到了非常重要的作用，其優(yōu)點能夠?qū)τ陔娐愤M行整合，電路之間能夠起到很好的并行的作用，在處理的過程，速度非常的快，相對于傳統(tǒng)的模式不只是一兩倍的關系，從能源的消耗方面來講，能夠大大的節(jié)約了能源，這種方案是當前我們非常喜歡推動的一種方式。

三、結束語

軟件無線電能夠很好地滿足直升機通信導航系統(tǒng)的多通道、多業(yè)務、多用戶和綜合控制的技術。但射頻前端對系統(tǒng)的采樣速度和精度指標有極高的要求，而現(xiàn)有處理器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器難以滿足，因此還不能射頻完全實現(xiàn)軟件化，目前只能在中頻實現(xiàn)數(shù)字化。技術的發(fā)展需要的是一個過程，很多方面不是一步就能夠?qū)崿F(xiàn)的，在發(fā)展的過程中會遇到發(fā)展的問題，遇到這些問題，應該更好的擺正心態(tài)，問題出現(xiàn)應該從根源上進行分析，并且繼續(xù)根源上根治，當前的發(fā)展趨勢非常的正確，我們必須要進行踏實穩(wěn)健的一步步的走下去，只有這樣行業(yè)才能夠更好的向前發(fā)展，我相信在不久的將來一定會取得更大的成績。

【參考文獻】

[1]李柏春.軟件無線電技術在直升機通信導航系統(tǒng)中的應用研究[J].黑龍江科技信息，2017（03）：15.

[1]余榮昌.軟件無線電技術在直升機通信導航系統(tǒng)中的應用研究[J].無線互聯(lián)科技，2014（05）：89.