基于軟件無線電技術的電臺自動測試系統設計

徐圣杰

摘 要：現存電臺波段和制式不盡相同，對不同制式以及波段的電臺的測試方法也不盡相同。對某一制式以及波段的電臺需要選用不同性能的測試儀器組成相對應的測試系統，比如，射頻信號發生器、射頻信號分析儀、音頻信號發生器、音頻信號分析儀、跳頻信號發生器、頻譜分析儀等。文章將對基于軟件無線電技術的電臺自動測試系統進行探究，以期提高電臺自動測試系統的效率。

關鍵詞：軟件無線電；電臺；測試系統

0 引言

信息傳遞的快速性、保密性以及穩定性非常重要，而現在電臺的制式功能非常多樣，甚至是一臺制式電臺存在多種功能，為電臺測試系統帶來非常大的壓力。美國speakeasy所研發的多頻段多模電臺（MBMMR）工作于2～2 000 MHz，采用TI公司的TMS320c40多芯片DSP器件，可同時對4種不同的信號波形（包括從AM，FM到MQAM等）進行處理，能夠兼容十幾種以上電臺，并且這個電臺大部分都是用軟件來進行測試，可以進行編程[1]。

1 傳統電臺的測試方案

常見的電臺測試系統有兩種：（1）由很多儀器組成的電臺測試系統；（2）由無線電綜合測試儀器組成的測試系統。緣于電臺與電臺之間的差別，對每種制式的電臺都要根據其指標配備不同的電臺測試系統，其操作復雜、成本高、浪費人力、可靠性差，不適應電臺的快速發展。

2 基于軟件無線電的電臺綜合測試系統

2.1 硬件組成

采用軟件無線電技術的綜合測試系統，通過共用平臺，利用軟件實現各種各樣的測試功能，原理如圖1所示。

（1）射頻發射電路。用戶命令被跳頻控制的接收終端控制，進而實時設置射頻輸入輸出電平控制、調頻信號發生以及數字上變頻器在一定環境下的工作狀態，DSP處理器提供一定調制的I，Q分析數據，使得多體制跳頻發出信號。

（2）射頻接收。射頻信號進入射頻輸入輸出電平控制，然后射頻輸入輸出電平控制對其進行一系列處理，部分進入調制域分析進行實時測算，部分進入到射頻下變頻路，并進行中頻數字化。經過高速A/D采樣進入下變頻，最后進入DSP處理器進行一系列分析，從而得出測量結果[2]。

根據軟件無線電的理論進行中頻信號的設計處理，通過加載平臺上不同的軟件進一步處理無線電信號。在軟件無線電設計中，中頻信號經過兩個方面的處理，進入數字下變頻降速，然后進入高速DSP處理器進行處理，最后得出測試結論，進入數字上變頻得出I，Q數據[3]。

2.2 軟件設計方案

基于軟件無線電的電臺自動測試系統基于協議彼此通信，由中頻信號、實時控制、終端軟件3個獨立運行的軟件操作系統組成，整個軟件系統采取層次化、模塊化的開發手段，總體方案如圖2所示。

3 關鍵技術的實現

中頻數字化收發系統是整個測試系統的關鍵功能之一，主要是通過軟件實現多體制調制解調、信號分析以及DSP處理等功能，中頻數字化收發系統是基于正交調制算法和正交解調算法來實現數字調制發射以及解調、矢量分析和頻譜分析。

對信納比以及失真度進行分析，其實就是對各次諧波的幅值進行計算，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 實驗結果與結論

部分實驗結果指標如下：（1）射頻發生。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；跳頻步進為25 kHz。（2）FM調制解調頻率為10 Hz～20 kHz，FM調制解調頻偏為2～50 kHz，FM調制解調精度為±5%。（3）音頻分析。頻率范圍為10 Hz～20 kHz，電壓測量精度為±5%頻率測量精度為±3 Hz，信納比測量精度為±1.5 dB，失真度測量精度為±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；動態范圍為60 dB。（5）誤碼測試。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。

以上結果指標都符合一系列規范對于電臺測試的要求，可實現多種指標的測試，解決了多制式、多波段電臺的測試問題。

[參考文獻]

[1]張軒.基于軟件無線電技術的DRM網絡化收測系統的設計和實現[J].中國傳媒大學學報（自然科學版），2020（3）：39-43.

[2]莊磊.基于RFID技術的多標準自動化測試系統設計[J].自動化與儀表，2019（2）：51-57.

[3]楊仕平.軟件無線電在智能天線中的應用[J].電子元器件與信息技術，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