軟件無線電技術在直升機通信導航系統中的應用探索

張平安 卜晟

摘 要：本文基于軟件無線電技術，分析通信導航系統的特性及整體結構，著重探究此項技術在直升機系統中的應用內容，包括寬帶多頻段天線、寬帶轉換器等三項內容。

關鍵詞：軟件無線電技術;通信導航;直升機

近年來，我國在多項技術領域都有所發展。在直升機方面應用軟件無線電技術，滿足直升機的通訊需求以及實際情況，對其今后的整體發展提供技術支持，此項研究具有一定的先進性。

1 軟件無線電技術應用于直升機通信導航系統的特征及整體結構

1.1 系統的特征

首先，靈活性。此項技術可借助軟件程序快速添加所需功能，可直接通過無線加載進行軟件升級或更改。其次，開放性。此項技術借助模塊化以及標準化的運行模式，其硬件可根據實際需要進行升級優化。此項技術能與各類型號的電臺連接，并與舊型號電臺保持正常通信。因而，在導航系統中應用該項技術可以有效延長其工作時長。再次，數字化。近年來，現代信息技術愈發成熟，各領域行業都在追求數字化管理，以推動自身的現代化程度。此項技術在導航系統中的運用，在信號接收開始后的各個環節，都體現出數字化的特征，促使導航系統的操作更為簡便。最后，差異性。各個系統之間會存在差異，因而，系統對應的編程也應有所區別。導航系統中的編程會根據其系統的特點編制程序，確保整個工作落到實處。

1.2 系統的整體結構

應用軟件無線電技術的導航系統，其中包含多頻段寬帶天線單元、射頻單元等。其中射頻單元在工作期間，主要負責上變頻、放大功率以及接收信號進行的下變頻等工作。另外，模塊數字無線電單元工作過程中，是模擬通訊信號通過軟件完成數字化處理，以緩解其他方面的工作壓力。一般情況下，會將信號通過專門的下變頻裝置完成處理，控制數據的流速率的同時，信號轉化為中頻，之后傳輸至，以完成數據率偏低的信號處理任務。此單元系統中，內部整體結構形成各自的獨立程序，由此形成靈活度較高的硬件平臺，以滿足導航系統多樣化的通信需要[1]。

2 軟件無線電技術應用于直升機通信導航系統中的主要內容

2.1 多頻段寬帶天線

現代電子技術不斷成熟以及社會經濟整體水平的提升，促使通信系統更為寬帶化與集成化，而此種發展態勢對其多頻帶技術的標準愈加嚴格。天線為無線通訊主要的構件之一，其在直升機的導航系統中發揮重要價值，整體而言，此系統中包含的天線會覆蓋所有頻段，以形成全向的寬帶天線。此種覆蓋模式有助于控制導航系統的運行資金投入量，并提升實際的工作質量及效率，是對以往導航系統的補充。但此項技術處于研究階段，尚未實現大規模地應用。若此項技術可以達到預計的應用效果，對直升機的通信導航系統有著極為重要的促進作用。

2.2 寬帶轉換器

該項技術是將接收到的數字化信號轉換成模擬信號，即由D/A轉變成A/D的過程，換言之，是數字量轉變成模擬量，對應數模轉化的是模數轉換，其屬于數模轉換的逆程序。數字化是系統基本靈活度的保障，提高系統操作的便利性及高效性，屬于系統本身具備的特點，其影響無線收發信號裝置的結構，且其數字化轉化的程度也影響裝置的使用性能。應用軟件無線電技術，直升機的通信導航系統可直接通過射頻實現信號轉化，若想達到此種信號轉換效果，需要使用的轉換裝置具備對應的采樣速率。結合采樣定理，基于上述的要求，并確保可以真實反映出信號的特點，裝置的采樣速率應當超過模擬信號帶寬的兩倍及以上。同時，為確保基本的使用性能，在實踐工作期間，通常會采取過采樣處理，需要擁有一定的采樣速率以及精度，簡單而言是采樣信號的數量，控制量化噪聲。多個參數影響寬帶轉換裝置特征，如量化信噪比、噪聲功率比等。寬帶轉換裝置在直升機通訊導航系統中具有較高的地位，通過裝置的工作性能直接得出整個系統的軟件化指數。軟件無線電技術的不斷優化，寬帶轉換器的工作效率也隨之提升，以適應現階段直升機通信系統的需求。

2.3 數字信號處理器

該裝置屬于一項專門進行信號處理的可編程芯片，對整個系統而言具有重要的作用，因而，通過分析該裝置的特性，有助于掌握整個通信導航系統。首先，其具備極佳的實時性，相關人員可對其的工作時間進行較為準確地預測。其次，Harvard，在應用此系統期間，指令與數據總線需處于相對獨立的狀態。再次，數據信號處理的速率較高。在直升機通信導航系統中使用特別的芯片，提升信號處理裝置的工作效率，以此為前提，提高系統操作的便利性。最后，特別的體系構造。應用軟件無線電技術的通信導航系統的內部整體框架較為復雜，因而，借助信號處理裝置，可以更為全面地認識系統的內部結構。此外，整體呈現集成化的特點，該裝置帶有多個儲存及互聯的接口。在理想化的系統下，可直接處理收集到的信號，同時滿足直升機通信的全部功能需要，但此種理想化的系統對的標準極高，目前難以達到。若想將頻率偏低的信號轉變成中頻信號，其中的芯片需要借助特定的程序實現中頻數字變頻、二次抽樣等，由此需要DSP芯片達到較高的工作速度。基于經濟性及功耗角度，對此的解決方式有兩種，一方面使用多個芯片同時工作，負責信號的處理，以提升工作速度。另一方面，應用專門的可編程芯片，其頻率的靈活度極高，可在工作中實現中頻狀態下的轉變[2]。

軟件無線電技術基本可以達到直升機對通信導航系統的技術要求，但在信號采樣的速率及精度方面有較高的標準，以當前的處理及轉換裝置而言，尚未達到要求，因而僅能達到中頻的數字化。但相信未來可以取得更好的成績。

參考文獻：

[1]劉文亮，仉樹軍，司召峰等.一種直升機通信導航系統效能評估方法[J].計算機與網絡，2020，46（10）：60-63.

[2]吳開春，馬敬志，宮元.淺談衛星通信系統在無人直升機上的應用[J].中國設備工程，2020（02）：146-147.