芻議直升機通信導航系統中的無線電技術

李碩

【摘 要】科技的發展對于社會的發展非常的重要，當前的發展依靠的就是科學技術。在很多的領域都體現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在不斷的需要我們進行提升，隨著發展的進行，軟件無線電技術的產生，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；軟件無線電

我國有著非常悠久的歷史，在漫長的發展過程，我們創造了無數的奇跡，對于世界的發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的發展而言非常的重要。

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、系統的基本思想及體系結構

（一）系統的特點。

整個系統具有高度的靈活性和開放性，并具有以下 4 大基本特征：a.充分數字化的，即從信源基帶信號的處理到射頻信號的發送和接收都盡可能地實現數字化，數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展；b.可編程的，即與 PC 的系統結構相似，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，這樣對于整體的工作的會變得更加的有利；c.多頻是可以轉換的，即具有良好的多頻帶天線和寬帶的 A/D/A 轉換能力，多頻轉化的情況是我們當前的一種非常常見的方式，能夠很好的進行轉變，方便快捷；d.系統總線是標準、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）系統體系結構。

基于軟件無線電的直升機通信導航系統主要由多頻段寬帶天線單元、射頻單元、模塊數字無線電、I/O 單元等組成。射頻單元在發射時主要完成上變頻、濾波、功率放大等任務，接收時實現濾波、放大、下變頻等功能。在模塊數字無線電單元，模擬信號經過寬帶 A/D 數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 數字化的信號經過專用的數字下變頻器處理，降低數據流速率，并把信號變至中頻或基帶后，再把數據送給通用高速的 DSP/FPGA 進行處理。通用高速的 DSP/FPGA 主要完成各種數據率相對較低信號的處理。由于模塊數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，通過軟件實現不同的通信功能，并可對工作頻率、系統頻寬、調制 / 解調方式、信源加 / 解密碼、各種抗干擾、抗衰落、自適應均衡算法的實現進行編程控制，系統靈活性大大增強。I/O 接口主要完成各種數據（如話音、數據、圖像、傳真）的輸入和輸出。

二、系統的關鍵技術

（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能夠從短波通信到微波的相當寬的頻段內進行工作，按目前應用來說，系統的天線應該覆蓋全頻段。換句話來說，這屬于一種全向寬帶天線，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域的所有的通訊頻率，這種方式能夠很大程度上節約了人力物力，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，也就是說是一種非常理想的狀態，我們需要更加努力地實現當前的期望，這將是未來發展的一個大的趨勢。

（二）寬帶A/D、D/A轉換器。

數字化是系統靈活性的基礎，數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信機的性能。基于軟件無線電的直升機通信導航系統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 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，在實際應用中經常進行過采樣處理，要求 fs>215Wa 對于 A/D、D/A 轉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，即采樣值的位數要求足夠多，盡量減少量化噪聲，決定A/D、D/A 轉換器件技術特性的一些參數包括：量化信噪比、無雜散動態范圍、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中所處位置非常關鍵，它直接反映了系統的軟件化程度，隨著技術的發展，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，隨著發展的不斷地進行，軟件無線電在發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）高速數字信號處理。

數字信號處理器是基于軟件無線電的直升機通信導航系統的靈魂，理想的系統要求 DSP/FPGA 直接處理射頻端數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，短時間內不能實現。要處理經 A/D 變換后輸出的中頻高速數字信號，DSP 芯片必須通過軟件程序完成中頻數字變頻、濾波、二次抽樣、基帶處理、信道調制、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，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變，從而促使在中頻的狀態進行轉變，轉變的過程僅僅是一種開端，接下來我們就要進行數字方面的分析，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，其實有著很大的優點，對于發展起到了非常重要的作用，其優點能夠對于電路進行整合，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的多通道、多業務、多用戶和綜合控制的技術。但射頻前端對系統的采樣速度和精度指標有極高的要求，而現有處理器和數模轉換器難以滿足，因此還不能射頻完全實現軟件化，目前只能在中頻實現數字化。技術的發展需要的是一個過程，很多方面不是一步就能夠實現的，在發展的過程中會遇到發展的問題，遇到這些問題，應該更好的擺正心態，問題出現應該從根源上進行分析，并且繼續根源上根治，當前的發展趨勢非常的正確，我們必須要進行踏實穩健的一步步的走下去，只有這樣行業才能夠更好的向前發展，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中的應用研究[J].無線互聯科技，2014（05）：89.