刍议直升机通信导航系统中的无线电技术

李硕

【摘 要】科技的发展对于社会的发展非常的重要，当前的发展依靠的就是科学技术。在很多的领域都体现了非常先进的科学技术，直升飞机方面的研究在不断的深入，其中的通信导航系统在不断的需要我们进行提升，随着发展的进行，软件无线电技术的产生，使得这一领域的很多方面的问题得到了很好的解决，对于未来的发展起到了很好的指引的方向。针对于相关方面进行详细的分析。

【关键词】直升机；通信导航系统；软件无线电

我国有着非常悠久的历史，在漫长的发展过程，我们创造了无数的奇迹，对于世界的发展来讲起到了很大的推动的作用。随着人类进程的不打断的发展，在近代我国很多方面技术不是很强，直到改革开放之后采取的一定的成绩。其中，直升飞机通信方面的研究就是这样的，我们在不断的学习世界的先进的方面东西，与此同时与我们实际的情况进行很好的结合，这样对于未来的行业的发展而言非常的重要。

这篇文章针对于一些方面的特点以及问题方面进行了阐述，希望带给大家更多的帮助。

一、系统的基本思想及体系结构

（一）系统的特点。

整个系统具有高度的灵活性和开放性，并具有以下 4 大基本特征：a.充分数字化的，即从信源基带信号的处理到射频信号的发送和接收都尽可能地实现数字化，数字化是当前的重要的一种方式，更加的方便简单，今后也将会大力往这一方面发展；b.可编程的，即与 PC 的系统结构相似，基于相对通用的硬件平台，通过更换程序和模块插件来适应多频道和多种工作方式，根据不同的形式，我们的编程也是有所不同，更多的从实际情况出发，这样对于整体的工作的会变得更加的有利；c.多频是可以转换的，即具有良好的多频带天线和宽带的 A/D/A 转换能力，多频转化的情况是我们当前的一种非常常见的方式，能够很好的进行转变，方便快捷；d.系统总线是标准、高性能和开放式的结构，即能支持多個 CPU 并行工作，支持流水线和不同种类的处理机，通用性好，支持模块化设计。

（二）系统体系结构。

基于软件无线电的直升机通信导航系统主要由多频段宽带天线单元、射频单元、模块数字无线电、I/O 单元等组成。射频单元在发射时主要完成上变频、滤波、功率放大等任务，接收时实现滤波、放大、下变频等功能。在模块数字无线电单元，模拟信号经过宽带 A/D 数字化后的处理任务全由 DSP/FPGA 软件承担，为了减轻通用DSP/FP-GA 的处理压力，通常将 A/D 数字化的信号经过专用的数字下变频器处理，降低数据流速率，并把信号变至中频或基带后，再把数据送给通用高速的 DSP/FPGA 进行处理。通用高速的 DSP/FPGA 主要完成各种数据率相对较低信号的处理。由于模块数字无线电单元使用了可编程能力强的 DSP/FPGA 芯片，使其硬件结构与功能相对独立，这样就建立了基于一个相对通用的硬件平台，通过软件实现不同的通信功能，并可对工作频率、系统频宽、调制 / 解调方式、信源加 / 解密码、各种抗干扰、抗衰落、自适应均衡算法的实现进行编程控制，系统灵活性大大增强。I/O 接口主要完成各种数据（如话音、数据、图像、传真）的输入和输出。

二、系统的关键技术

（一）宽带多频段天线。

基于软件无线电的直升机通信导航系统能够从短波通信到微波的相当宽的频段内进行工作，按目前应用来说，系统的天线应该覆盖全频段。换句话来说，这属于一种全向宽带天线，更多的采用软件来进行设计以及相关信号的传输，能够很好的进行覆盖在该区域的所有的通讯频率，这种方式能够很大程度上节约了人力物力，提升了效率，降低成本。这种方式处于一个研究的阶段，需要很高的科技含量，当前的我国技术不能完成这方面的设计以及生产，也就是说是一种非常理想的状态，我们需要更加努力地实现当前的期望，这将是未来发展的一个大的趋势。

（二）宽带A/D、D/A转换器。

数字化是系统灵活性的基础，数值化最为直接的目的就是为了方便快捷，这也是其固有的一项特性。它不仅是决定无线收发信机结构的最主要的因素之一，而且它的性能在很大程度上制约着收发信机的性能。基于软件无线电的直升机通信导航系统是直接在射频上进行A/D、D/A 变换，这要求 A/D、D/A变换器必须具有足够高的采样速度。根据 Nyquist 采样定理，要不失真的反映信号特征，采样频率 fs 至少是模拟信号带宽 Wa 的两倍。为保证性能，在实际应用中经常进行过采样处理，要求 fs>215Wa 对于 A/D、D/A 转换器件不但要求具有较高的采样速率，还要保证较高的采样精度，即采样值的位数要求足够多，尽量减少量化噪声，决定A/D、D/A 转换器件技术特性的一些参数包括：量化信噪比、无杂散动态范围、噪声功率比和全功率模拟输入带宽等。A/D、D/A 器件在直升机通信系统中所处位置非常关键，它直接反映了系统的软件化程度，随着技术的发展，A/D、D/A 器件的性能逐步提高，这一位置非常的有特点，与位置的关系有很大的关系，就拿这里介绍的位置，这一位置非常的接近射频的前部的位置，随着发展的不断地进行，软件无线电在发展的过程不断地进行完善，其目的就是为了不断地满足当前的直升飞机通讯系统存在的问题，当问题在不断的解决，慢慢的总有一天会与之相匹配，并且最终符合直升飞机的需求。

（三）高速数字信号处理。

数字信号处理器是基于软件无线电的直升机通信导航系统的灵魂，理想的系统要求 DSP/FPGA 直接处理射频端数字化的信号并完成通信所要求的各种功能，这对 DSP/FP-GA 要求很高，短时间内不能实现。要处理经 A/D 变换后输出的中频高速数字信号，DSP 芯片必须通过软件程序完成中频数字变频、滤波、二次抽样、基带处理、信道调制、无线资源管理等过程，这就要求DSP 芯片的处理速度至少要在 1GFLOPS 以上。从性价比和功耗上出发，目前有几种较好的解决办法：一是采用多 DSP 芯片并行处理以提高处理速度；二是采用专用可编程芯片，对于频率能够进行很好的转变，从而促使在中频的状态进行转变，转变的过程仅仅是一种开端，接下来我们就要进行数字方面的分析，分析之后再进一步的进行处理；FPGA 这是一种方案的代表，确切的说，是一种解决的方案，这种方案看着没什么，其实有着很大的优点，对于发展起到了非常重要的作用，其优点能够对于电路进行整合，电路之间能够起到很好的并行的作用，在处理的过程，速度非常的快，相对于传统的模式不只是一两倍的关系，从能源的消耗方面来讲，能够大大的节约了能源，这种方案是当前我们非常喜欢推动的一种方式。

三、结束语

软件无线电能够很好地满足直升机通信导航系统的多通道、多业务、多用户和综合控制的技术。但射频前端对系统的采样速度和精度指标有极高的要求，而现有处理器和数模转换器难以满足，因此还不能射频完全实现软件化，目前只能在中频实现数字化。技术的发展需要的是一个过程，很多方面不是一步就能够实现的，在发展的过程中会遇到发展的问题，遇到这些问题，应该更好的摆正心态，问题出现应该从根源上进行分析，并且继续根源上根治，当前的发展趋势非常的正确，我们必须要进行踏实稳健的一步步的走下去，只有这样行业才能够更好的向前发展，我相信在不久的将来一定会取得更大的成绩。

【参考文献】

[1]李柏春.软件无线电技术在直升机通信导航系统中的应用研究[J].黑龙江科技信息，2017（03）：15.

[1]余荣昌.软件无线电技术在直升机通信导航系统中的应用研究[J].无线互联科技，2014（05）：89.