射频信号分析仪的应用案例简介

挑战：航空通讯和导航系统信号频域宽，调制方式多样，测量参数复杂，利用现有的测量仪器难以包罗更多的应用领域。解决方案：应用虚拟仪器和软件无线电技术，使用通用化的射频硬件模块进行数据采集，依托PXI总线的高速数据吞吐能力，对射频基带信号进行软件数据处理，实现各种调制方式的解调，和任意参数的测量。

软件无线电（Software Defined Radio,简称 SDR），就是采用数字信号处理技术，在可编程控制的通用硬件平台上，利用软件来定义实现无线电台的各部分功能：包括前端接收、中频处理以及信号的基带处理等等。即整个无线电台从高频、中频、基带直到控制协议部分全部由软件编程来完成。

其核心思想是在尽可能靠近天线的地方使用宽带的"数字/模拟"转换器，尽早地完成信号的数字化，从而使得无线电台的功能尽可能地用软件来定义和实现。总之，软件无线电是一种基于数字信号处理(DSP)芯片，以软件为核心的崭新的无线通信体系结构。

NI PXI- 5660 射频信号分析仪是虚拟仪器和软件无线电技术的综合体现。如图 1 所示，PXI-5660 射频分析仪式由 PXI-5600 射频信号下变频器和 PXI-5620数字化仪组合而成。下变频器和数字化仪为通用的硬件，可以对 9kHz 至 2.7GHz的各种 RF 信号进行测量。

如图 2 所示，射频信号接入下变频器转换为 5M-15MHz 的中频信号后输出至数字化仪，数字信号经 PXI 总线传入计算机，之后的信号解算和射频参数分析全部转为数字信号处理范畴的工作，即由软件完成。NI 提供模块化软件工具包，用户可以方便的完成从底层到高层的软件开发工作。如图 3 所示。

航空近程无线电导航系统由机载设备和地面台组成极坐标式导航系统。系统工作于 L 波段（962M-1213MHz）。地面台发射的导航信号为超高频载波被 15Hz和 135Hz 正弦合成信号进行幅度调制，再进行脉冲调制而成。方位信息即为 15Hz和 135Hz 信号与基准脉冲的相位差。

对于此导航信号的测量，在信号采集阶段，首先以载波频率设定下变频器的中心频率等参数，再进行中频数字化；信号分析阶段首先要提取信号包络，然后在时域进行相位计算。如图 4，图 5 所示。

航空无线电领域占用频段十分宽阔（10KHz-9400MHz），信号调制方式多样。目前普遍的做法是不同的系统用不同的测试设备，彼此间较少通用。而应用软件无线电的概念，用通用化的硬件和开放的软件环境，可以为研究开发提供通用无线平台，降低开发成本和周期；降低投资风险，提高经济效益；为最终用户提供了一个通用的终端设备平台。