● 摘要
无线电罗盘(ADF)是一种基本的陆基无线电导航设备,被广泛使用,是现代飞机必备的导航设备之一。随着FPGA、DSP等新器件的发展和软件无线电技术的成熟,研制高集成度、数字化、高精度的新型无线电罗盘已成为必然的趋势。
本课题研究的主要内容是新型无线电罗盘接收机的软件无线电系统研制。无线电罗盘接收机以FPGA为数字信号处理平台,建立了一个完整的中频信号采集、处理与交换系统,实现高精度导航方位角实时测量、数字相干解调、数字自动增益控制(AGC)、信号功率和信噪比计算等环节。
无线电罗盘接收机的导航方位角解算,是采用先进的全相位FFT(All Phase FFT, APFFT)技术,在FPGA上设计并实现高精度测量的中频相位测量方案和音频相位测量方案,完成性能指标测试。
无线电罗盘接收机的数字相干解调采用的是数字锁相环。文中分析数字锁相环的连续时域模型,获得设计参数,并设计不同数字锁相环,进行仿真验证,实现系统的最优数字锁相环,完成对输入信号的相干解调。
无线电罗盘接收机采用数字AGC实现系统自动增益的控制。数字AGC在FPGA平台上通过FFT分析进行功率检测,获得比较精确的信号功率值。同时,检测信号的信噪比,判断信号状态,并对弱信号和噪声状态进行静噪处理,实现信号的幅度控制。
无线电罗盘接收机基于软件无线电平台(Software Defined Radio,SDR)的设计和调试工作已经顺利完成。导航方位角的性能指标在正常信号强度下,相位测量精度达到1.5°,灵敏度条件下达到3°,达到了实际系统的应用指标,动态范围超过100dB,满足系统设计要求。