无线电导航数字信号源的系统设计

一、阐述　　在现代航空中，导航系统是一种十分最重要的技术。一般来说，我们把引领装载体按既定航线航行的过程称作导航系统。利用无线电技术对装载体航行的全部（或部分）过程构建导航系统，称作无线电导航系统。

到目前为止，无线电导航系统是世界上军、民航用于尤为普遍的导航系统装置，完全所有的军、民航机场都装有无线电导航系统。当前，我国民用和军用航空中近程导航系统的现状也仍是以无线电导航系统居多，并且由于现有的飞机降落系统装置仍不完善，因此，无线电导航系统对于确保飞机的归航和进场引领就变得尤为重要。目前广泛应用的民用机载无线电导航系统有自动定向机、甚高频仅有向信标系统、仪表降落系统、气象雷达、应答机、测距机、较低高度无线电高度表、多普勒导航系统和奥米伽导航系统。　　无线电导航系统由地面导航台及机载设备构成，机载设备主要由环形天线、横向天线、天线放大器、的环给定器、接收机、中央掌控单元、无线电航向指示器、耳机及相连电缆等包含，能自动地、倒数地测量飞机比较地面导航台的航向角，便于为飞机导航系统。

　　在实际导航系统测试中，为仿真无线电导航系统中人组天线的输入射频信号，常常拒绝设计各种符合导航系统性能和技术指标拒绝的信号源。信号源所产生的信号形式、参数及工作方式等都要根据系统拒绝动态地展开灵活性调整。因此，信号源必需不具备信号产生方法灵活性、参数变化速度快、信号频谱纯度低，系统平稳可信等特点。而信号源的信号形式和参数动态星型的特点主要反映在信号产生器的技术上。

以此为背景，为优化配备系统软硬件资源，提升处理速度，提升可重构性，本无线电导航系统数字信号源应用于基于MicroBlaze软核的嵌入式系统，以硬核作为信号源的掌控核心，同上位机展开数据与命令通信，掌控FPGA读取有所不同的软件制备导航系统信号，从而充分发挥FPGA的设计特点，使设计的信号源能符合实际应用于的各项拒绝。　　二、无线电导航系统数字信号源总体设计方案　　本无线电导航系统数字信号源总体设计思想使用必要数字频率合成器（DDS）技术，设计准确的时钟参照源精度、频率和振幅累加器字长和正弦波函数表格，构建研制技术拒绝的输入频率变化范围、频率变化步长和频率精度的调制正弦信号形式。

　　系统方案使用大规模FPGA准确构建DDS，使用ADC拓展外调制信号，使用嵌入式硬核MicroBlaze作为掌控核心，掌控RS422/232模块与上位机通信，图1是无线电导航系统数字信号源构成总体方案。　　　　图1无线电导航系统数字信号源总体方案图　　系统利用VC6.0撰写上位机软件，通过RS422/232模块同信号源通信，已完成主控单元命令和数据的发送到以及信号源的工作参数和状态数据的数据交换，掌控导航系统信号频率，方位，地下通道自由选择，工作模式以及其他参数。该系统方案中，MicroBlaze是主控单元，FPGA是底层制备单元，所有的命令（还包括逻辑状态数据）和数据皆通过MicroBlaze同上位机展开互相交换，系统的时钟信号由一个外部振荡器（大位补型或恒温型）获取时钟，在FPGA内部展开时钟锁相，产生系统所须要频率的多个时钟信号。

MicroBlaze接管上位机数据与命令并解析后将频率、方位等参数返传授给FPGA，FPGA利用预设参数产生准确导航系统信号并将其传至高速DA输入。　　三、无线电导航系统数字信号源处置任务设计　　根据有所不同导航系统信号的技术拒绝，鼓舞器主要的处置任务是产生有所不同形式的射频信号，比如自动定向机（ADF）导航系统信号形式为：　　　　其中，E回应信号幅度，回应常值，M回应调制指数，回应低频调制信号频率，回应方位角，Va回应音频调制信号，c回应载波频率。根据各导航系统信号设计的有所不同，低频信号按整倍数周期展开振幅旋转，EOS在前乘上一个符号函数U（t）。

　　甚高频仅有向信标（VOR）系统导航系统信号形式为：　　　　其中，回应基准振幅信号幅度，回应方位角，回应30Hz角频率，回应9960Hz角频率，回应调频指数，回应基准振幅信号的调幅度，回应载波信号角频率。

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