基于軟件無(wú)線電技術(shù)的電臺(tái)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)

徐圣杰

摘 要：現(xiàn)存電臺(tái)波段和制式不盡相同，對(duì)不同制式以及波段的電臺(tái)的測(cè)試方法也不盡相同。對(duì)某一制式以及波段的電臺(tái)需要選用不同性能的測(cè)試儀器組成相對(duì)應(yīng)的測(cè)試系統(tǒng)，比如，射頻信號(hào)發(fā)生器、射頻信號(hào)分析儀、音頻信號(hào)發(fā)生器、音頻信號(hào)分析儀、跳頻信號(hào)發(fā)生器、頻譜分析儀等。文章將對(duì)基于軟件無(wú)線電技術(shù)的電臺(tái)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行探究，以期提高電臺(tái)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的效率。

關(guān)鍵詞：軟件無(wú)線電；電臺(tái)；測(cè)試系統(tǒng)

0 引言

信息傳遞的快速性、保密性以及穩(wěn)定性非常重要，而現(xiàn)在電臺(tái)的制式功能非常多樣，甚至是一臺(tái)制式電臺(tái)存在多種功能，為電臺(tái)測(cè)試系統(tǒng)帶來(lái)非常大的壓力。美國(guó)speakeasy所研發(fā)的多頻段多模電臺(tái)（MBMMR）工作于2～2 000 MHz，采用TI公司的TMS320c40多芯片DSP器件，可同時(shí)對(duì)4種不同的信號(hào)波形（包括從AM，F(xiàn)M到MQAM等）進(jìn)行處理，能夠兼容十幾種以上電臺(tái)，并且這個(gè)電臺(tái)大部分都是用軟件來(lái)進(jìn)行測(cè)試，可以進(jìn)行編程[1]。

1 傳統(tǒng)電臺(tái)的測(cè)試方案

常見(jiàn)的電臺(tái)測(cè)試系統(tǒng)有兩種：（1）由很多儀器組成的電臺(tái)測(cè)試系統(tǒng)；（2）由無(wú)線電綜合測(cè)試儀器組成的測(cè)試系統(tǒng)。緣于電臺(tái)與電臺(tái)之間的差別，對(duì)每種制式的電臺(tái)都要根據(jù)其指標(biāo)配備不同的電臺(tái)測(cè)試系統(tǒng)，其操作復(fù)雜、成本高、浪費(fèi)人力、可靠性差，不適應(yīng)電臺(tái)的快速發(fā)展。

2 基于軟件無(wú)線電的電臺(tái)綜合測(cè)試系統(tǒng)

2.1 硬件組成

采用軟件無(wú)線電技術(shù)的綜合測(cè)試系統(tǒng)，通過(guò)共用平臺(tái)，利用軟件實(shí)現(xiàn)各種各樣的測(cè)試功能，原理如圖1所示。

（1）射頻發(fā)射電路。用戶命令被跳頻控制的接收終端控制，進(jìn)而實(shí)時(shí)設(shè)置射頻輸入輸出電平控制、調(diào)頻信號(hào)發(fā)生以及數(shù)字上變頻器在一定環(huán)境下的工作狀態(tài)，DSP處理器提供一定調(diào)制的I，Q分析數(shù)據(jù)，使得多體制跳頻發(fā)出信號(hào)。

（2）射頻接收。射頻信號(hào)進(jìn)入射頻輸入輸出電平控制，然后射頻輸入輸出電平控制對(duì)其進(jìn)行一系列處理，部分進(jìn)入調(diào)制域分析進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)算，部分進(jìn)入到射頻下變頻路，并進(jìn)行中頻數(shù)字化。經(jīng)過(guò)高速A/D采樣進(jìn)入下變頻，最后進(jìn)入DSP處理器進(jìn)行一系列分析，從而得出測(cè)量結(jié)果[2]。

根據(jù)軟件無(wú)線電的理論進(jìn)行中頻信號(hào)的設(shè)計(jì)處理，通過(guò)加載平臺(tái)上不同的軟件進(jìn)一步處理無(wú)線電信號(hào)。在軟件無(wú)線電設(shè)計(jì)中，中頻信號(hào)經(jīng)過(guò)兩個(gè)方面的處理，進(jìn)入數(shù)字下變頻降速，然后進(jìn)入高速DSP處理器進(jìn)行處理，最后得出測(cè)試結(jié)論，進(jìn)入數(shù)字上變頻得出I，Q數(shù)據(jù)[3]。

2.2 軟件設(shè)計(jì)方案

基于軟件無(wú)線電的電臺(tái)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)基于協(xié)議彼此通信，由中頻信號(hào)、實(shí)時(shí)控制、終端軟件3個(gè)獨(dú)立運(yùn)行的軟件操作系統(tǒng)組成，整個(gè)軟件系統(tǒng)采取層次化、模塊化的開(kāi)發(fā)手段，總體方案如圖2所示。

3 關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)現(xiàn)

中頻數(shù)字化收發(fā)系統(tǒng)是整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的關(guān)鍵功能之一，主要是通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)多體制調(diào)制解調(diào)、信號(hào)分析以及DSP處理等功能，中頻數(shù)字化收發(fā)系統(tǒng)是基于正交調(diào)制算法和正交解調(diào)算法來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字調(diào)制發(fā)射以及解調(diào)、矢量分析和頻譜分析。

對(duì)信納比以及失真度進(jìn)行分析，其實(shí)就是對(duì)各次諧波的幅值進(jìn)行計(jì)算，諧波分析方法有非整周期采樣諧波分析算法以及FFT同步算法兩種，但是FFT分析方法會(huì)影響分析的精度，所以常用非整周期采樣諧波分析方法。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與結(jié)論

部分實(shí)驗(yàn)結(jié)果指標(biāo)如下：（1）射頻發(fā)生。頻率范圍1～520 MHz；頻率精度為1×10-6；功率范圍為0～﹣120 dBm，功率精度為±1 dB，跳頻速度為2 000跳/秒；跳頻步進(jìn)為25 kHz。（2）FM調(diào)制解調(diào)頻率為10 Hz～20 kHz，F(xiàn)M調(diào)制解調(diào)頻偏為2～50 kHz，F(xiàn)M調(diào)制解調(diào)精度為±5%。（3）音頻分析。頻率范圍為10 Hz～20 kHz，電壓測(cè)量精度為±5%頻率測(cè)量精度為±3 Hz，信納比測(cè)量精度為±1.5 dB，失真度測(cè)量精度為±2%。（4）頻譜分析。頻率范圍為1～520 MHz；頻率分辨率帶寬為100 Hz，300 Hz，1 kHz，3 kHz，10 kHz，30 kHz；動(dòng)態(tài)范圍為60 dB。（5）誤碼測(cè)試。波特率為600 bps，1 200 bps，2 400 bps，4 800 bps，16 kbps；圖形為m3，m9，mll；誤碼插入為單次、10-2、10-6。

以上結(jié)果指標(biāo)都符合一系列規(guī)范對(duì)于電臺(tái)測(cè)試的要求，可實(shí)現(xiàn)多種指標(biāo)的測(cè)試，解決了多制式、多波段電臺(tái)的測(cè)試問(wèn)題。

[參考文獻(xiàn)]

[1]張軒.基于軟件無(wú)線電技術(shù)的DRM網(wǎng)絡(luò)化收測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)[J].中國(guó)傳媒大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2020（3）：39-43.

[2]莊磊.基于RFID技術(shù)的多標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].自動(dòng)化與儀表，2019（2）：51-57.

[3]楊仕平.軟件無(wú)線電在智能天線中的應(yīng)用[J].電子元器件與信息技術(shù)，2019（5）：117-120.

（編輯 姚 鑫）

Design of radio station automatic test system based on software radio technology

Xu Shengjie

（Ya’an Polytechnic College， Ya’an 625000， China）

Abstract：The existing radio bands and formats are different， and the test methods for different formats and bands are different. For a certain standard and band station， test instruments with different performance to form the corresponding test system， such as radio frequency signal generator， radio frequency signal generator， RF signal analyzer， audio signal generator， audio signal analyzer， frequency jump signal generator， spectrum analyzer， etc. This paper will explore the radio station automatic testing system based on software radio technology to improve the efficiency of the radio station automatic testing system.

Key words：software radio；radio station；test system