基于PCI-9846的航空导航VOR信号综测仪设计 无线电, 成本, 软件, 信息

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关键字：PCI-9846   VOR信号   综测仪  
摘要：以航空导航VOR（Very High Frequency Omnidirectional Range，甚高频全向信标）信号为例，用凌华科技PCI-9846高速数字化仪进行采集，并完成时域及频域的分析，解调后可以还原出方位信息，以此快捷地检验信号准确性。经验证，软件无线电在自动测试系统的应用可以大大节约成本，简化系统，并提高效率。数字化仪的相关性能指标可以满足需要。
引言

航空电子设备的测试要求利用有限的资源，构建功能多样化的自动测试系统。机载电子设备的信号多且复杂，涵盖了低频和高频信号、连续和离散信号，同时还包括一些非电信号。传统的测试系统采用分立仪器搭建，这种方法成本高，测量自动化程度低，扩展性差。随着民用航空运输业的发展，大部分机载飞行电子设备高度数字化、集成化，已不可能靠人工手动对其进行测试检查。所以目前世界各发达国家均采用自动测试设备完成此类工作。

软件无线电的基本思想是以一个通用、标准、模块化的硬件平台为依托，通过软件编程来实现无线电台的各种功能，从基于硬件、面向用途的电台设计方法中解放出来。自动测试系统对信号源的灵活性和全面性提出了更高的要求，传统的信号发生器难以满足需求。与之相比，基于软件无线电的信号发生器由于它所具有的灵活性、开放性等特点，有着突出的优势，更加适应需要。同时，这也将为相关的教学研究提供便利。

将凌华科技PCI-9846H运用于自动测试系统信号源的测试和校准中，以航空导航VOR信号为例，对信号进行采集和处理，还原出基本信息。证明数字化仪的性能指标可以满足需要。

1.VOR信号

甚高频全向信标的基本功用是为机载VOR接收机提供一个复杂的无线电信号，经机载VOR接收机解调后，测出地面甚高频全向信标台相对于飞机的磁方位即VOR方位。机载接收机接收到的空间合成VOR信号包括基准相位信号和可变相位信号，通过对两种信号相位的比较来实现定向。VOR工作频率范围108MHz~117.95MHz，波道间隔0.05MHz。

1.1 VOR基准相位信号

VOR基准相位信号（Reference Phase Signal）包括射频载波和9960Hz的副载波。射频载波的频率范围从108MHz~117.95MHz。9960Hz的副载波被30Hz基准信号调频，调制系数16，表达式为：




式中，mR是副载波对射频载波的调幅系数，fs为副载波频率，mf为对副载波的调制系数，F为基带信号频率，f0为射频频率。

基准相位信号在空间0°~360°各径向方位上辐射信号的强度和所含30Hz信号的相位都不变，辐射场的水平方向性图为一个圆。

1.2 VOR可变相位信号

可变相位信号（Variable Phase Signal）只包含单纯的射频载波，频率范围108MHz~117.95MHz。两对正交的边带天线分别辐射正弦调制边带波和余弦调制边带波，场强均按30Hz的规律变化，这样在空间就生成了一个30Hz正弦规律改变的调幅波，表达式为：




式中α是当前VOR径向方位角。

1.3 合成信号

空间接收到的合成信号（Composite Signal）包括基准相位信号和可变相位信号的叠加，如图1所示，表达式为：




接收机通过解调和比较二者的相位差得到方向信息。



图1：空间合成信号