基于软件无线电技术的电台自动测试系统设计

徐圣杰

摘 要：現存电台波段和制式不尽相同，对不同制式以及波段的电台的测试方法也不尽相同。对某一制式以及波段的电台需要选用不同性能的测试仪器组成相对应的测试系统，比如，射频信号发生器、射频信号分析仪、音频信号发生器、音频信号分析仪、跳频信号发生器、频谱分析仪等。文章将对基于软件无线电技术的电台自动测试系统进行探究，以期提高电台自动测试系统的效率。

关键词：软件无线电；电台；测试系统

0 引言

信息传递的快速性、保密性以及稳定性非常重要，而现在电台的制式功能非常多样，甚至是一台制式电台存在多种功能，为电台测试系统带来非常大的压力。美国speakeasy所研发的多频段多模电台（MBMMR）工作于2～2 000 MHz，采用TI公司的TMS320c40多芯片DSP器件，可同时对4种不同的信号波形（包括从AM，FM到MQAM等）进行处理，能够兼容十几种以上电台，并且这个电台大部分都是用软件来进行测试，可以进行编程[1]。

1 传统电台的测试方案

常见的电台测试系统有两种：（1）由很多仪器组成的电台测试系统；（2）由无线电综合测试仪器组成的测试系统。缘于电台与电台之间的差别，对每种制式的电台都要根据其指标配备不同的电台测试系统，其操作复杂、成本高、浪费人力、可靠性差，不适应电台的快速发展。

2 基于软件无线电的电台综合测试系统

2.1 硬件组成

采用软件无线电技术的综合测试系统，通过共用平台，利用软件实现各种各样的测试功能，原理如图1所示。

（1）射频发射电路。用户命令被跳频控制的接收终端控制，进而实时设置射频输入输出电平控制、调频信号发生以及数字上变频器在一定环境下的工作状态，DSP处理器提供一定调制的I，Q分析数据，使得多体制跳频发出信号。

（2）射频接收。射频信号进入射频输入输出电平控制，然后射频输入输出电平控制对其进行一系列处理，部分进入调制域分析进行实时测算，部分进入到射频下变频路，并进行中频数字化。经过高速A/D采样进入下变频，最后进入DSP处理器进行一系列分析，从而得出测量结果[2]。

根据软件无线电的理论进行中频信号的设计处理，通过加载平台上不同的软件进一步处理无线电信号。在软件无线电设计中，中频信号经过两个方面的处理，进入数字下变频降速，然后进入高速DSP处理器进行处理，最后得出测试结论，进入数字上变频得出I，Q数据[3]。

2.2 软件设计方案

基于软件无线电的电台自动测试系统基于协议彼此通信，由中频信号、实时控制、终端软件3个独立运行的软件操作系统组成，整个软件系统采取层次化、模块化的开发手段，总体方案如图2所示。

3 关键技术的实现

中频数字化收发系统是整个测试系统的关键功能之一，主要是通过软件实现多体制调制解调、信号分析以及DSP处理等功能，中频数字化收发系统是基于正交调制算法和正交解调算法来实现数字调制发射以及解调、矢量分析和频谱分析。

对信纳比以及失真度进行分析，其实就是对各次谐波的幅值进行计算，谐波分析方法有非整周期采样谐波分析算法以及FFT同步算法两种，但是FFT分析方法会影响分析的精度，所以常用非整周期采样谐波分析方法。

4 实验结果与结论

部分实验结果指标如下：（1）射频发生。频率范围1～520 MHz；频率精度为1×10-6；功率范围为0～﹣120 dBm，功率精度为±1 dB，跳频速度为2 000跳/秒；跳频步进为25 kHz。（2）FM调制解调频率为10 Hz～20 kHz，FM调制解调频偏为2～50 kHz，FM调制解调精度为±5%。（3）音频分析。频率范围为10 Hz～20 kHz，电压测量精度为±5%频率测量精度为±3 Hz，信纳比测量精度为±1.5 dB，失真度测量精度为±2%。（4）频谱分析。频率范围为1～520 MHz；频率分辨率带宽为100 Hz，300 Hz，1 kHz，3 kHz，10 kHz，30 kHz；动态范围为60 dB。（5）误码测试。波特率为600 bps，1 200 bps，2 400 bps，4 800 bps，16 kbps；图形为m3，m9，mll；误码插入为单次、10-2、10-6。

以上结果指标都符合一系列规范对于电台测试的要求，可实现多种指标的测试，解决了多制式、多波段电台的测试问题。

[参考文献]

[1]张轩.基于软件无线电技术的DRM网络化收测系统的设计和实现[J].中国传媒大学学报（自然科学版），2020（3）：39-43.

[2]庄磊.基于RFID技术的多标准自动化测试系统设计[J].自动化与仪表，2019（2）：51-57.

[3]杨仕平.软件无线电在智能天线中的应用[J].电子元器件与信息技术，2019（5）：117-120.

（编辑 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