基于凌華科技PCI-9846 的航空導(dǎo)航VOR信號綜測儀設(shè)計(jì)

2.3 軟件部分

LabVIEW是NI（National Instruments，美國國家儀器公司）的創(chuàng)新軟件產(chǎn)品，其全稱是實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器工程平臺（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench），是一款基于G語言（Graphics Language，圖形化編程語言）的測試系統(tǒng)軟件開發(fā)平臺[11]。信號產(chǎn)生、數(shù)字化儀調(diào)用和數(shù)字信號處理在LabVIEW2010環(huán)境下進(jìn)行。

由于機(jī)器性能有限，程序分為產(chǎn)生、采集和處理三部分。根據(jù)信號建模的結(jié)果（參考“1.3 合成信號”），計(jì)算得出波形數(shù)據(jù)并保存到文件。在波形的產(chǎn)生程序中，先把波形數(shù)據(jù)讀出并寫入任意波形發(fā)生器，調(diào)用其產(chǎn)生所需要的信號。調(diào)用DAQPilot相關(guān)模塊控制數(shù)字化儀進(jìn)行信號采集，并存儲到文件以便后續(xù)調(diào)用。解調(diào)程序調(diào)用此波形文件，進(jìn)行相關(guān)解調(diào)及運(yùn)算，完成信號分析。信號的產(chǎn)生與采集程序框圖如圖3所示，解調(diào)和運(yùn)算程序框圖如圖4所示。

圖3 信號產(chǎn)生與采集程序

圖4 信號解調(diào)程序

3.運(yùn)行結(jié)果

按照設(shè)計(jì)的硬件結(jié)構(gòu)連接好硬件，設(shè)置波形信息，基帶信號為30Hz正弦波，調(diào)頻副載波9960Hz，頻偏480Hz，調(diào)制系數(shù)0.3?？紤]機(jī)器性能及運(yùn)行時(shí)間，VOR信號以1MHz為例。計(jì)算得出的波形存儲到文件中，以便在波形產(chǎn)生程序里調(diào)用。在波形產(chǎn)生程序中，先對設(shè)備進(jìn)行初始化和參數(shù)調(diào)整，設(shè)定板卡地址，功率為-10dBm，中心頻率1MHz，模式為“Arb Waveform”。調(diào)用時(shí)候采用IQ調(diào)制，I路為調(diào)制信號，Q路為0。寫入數(shù)據(jù)時(shí)選擇與生成時(shí)相同的采樣率，才能保證生成信號的頻譜正確。[12]

信號產(chǎn)生模塊持續(xù)運(yùn)行，并調(diào)用數(shù)字化儀進(jìn)行采集。同樣需要設(shè)置虛擬通道，量程±1V，信號類型“AI Voltage”，采樣頻率須滿足乃奎斯特定理，此處選為8MHz，采樣時(shí)鐘設(shè)定為“Continuous Samples”，持續(xù)時(shí)間1秒。采樣后的數(shù)據(jù)可以實(shí)時(shí)在波形圖表中顯示，并通過“寫入波形數(shù)據(jù)到文件.vi”存入文件，以便后續(xù)調(diào)用。

為實(shí)現(xiàn)對信號的測量和驗(yàn)證，需要對采集的波形進(jìn)行解調(diào)并還原出相應(yīng)的信息。采集到的VOR空間合成信號經(jīng)過相干解調(diào)后得到空間合成信號的外包絡(luò)，包括30Hz的可變相位信號，和9960Hz的調(diào)頻副載波。30Hz可變相位信號經(jīng)過30Hz濾波器直接得到，前面板可見其時(shí)域、頻域波形以及頻率、相位和幅值等信息；9960Hz副載波經(jīng)過濾波后鑒頻，得到30Hz基準(zhǔn)相位信號，前面板可見其相應(yīng)參數(shù)。基準(zhǔn)相位信號與可變相位信號的相位差可指示當(dāng)前的方位信息，讀書為VOR方位角。運(yùn)行后的前面板如圖5所示。程序運(yùn)行時(shí)，其中的各個(gè)標(biāo)簽頁可以輪流顯示，按下右下方的“暫?！扁o可以鎖定當(dāng)前標(biāo)簽頁。

圖5 綜測儀前面板

4.結(jié)論

軟件無線電技術(shù)目前在軍用、民用通信領(lǐng)域已經(jīng)有廣泛的應(yīng)用?；诖思夹g(shù)的測試設(shè)備因?yàn)槠溟_放性和靈活性，比傳統(tǒng)設(shè)備有更加廣闊的應(yīng)用前景。而數(shù)字化儀正是實(shí)現(xiàn)模擬信號向數(shù)字信號過渡的關(guān)鍵。經(jīng)驗(yàn)證，凌華科技PCI-9846高速數(shù)字化儀安裝簡便，操作界面人性化，可以在LabVIEW環(huán)境下方便地調(diào)用，勝任復(fù)雜模擬信號的準(zhǔn)確采集和模數(shù)轉(zhuǎn)換，并能存儲成波形文件便于后續(xù)調(diào)用。限于技術(shù)水平和電腦性能，不能做更高頻率的采樣和信號處理實(shí)驗(yàn)，有待今后工作中繼續(xù)研究改進(jìn)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 董勤鵬，熊華鋼，基于某航空電子設(shè)備的自動測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),現(xiàn)代電子技術(shù)[J]，2008，21，146-149；

[2] 呂毅清，新一代的航空電子自動測試設(shè)備，國外電子測量技術(shù)[J],2000，1，8-11；

[3] 百度百科. 軟件無線電[OL]. [2010.11.27]. http://goo.gl/lKi0D.

[4] 董勤鵬, 熊華鋼,基于某航空電子設(shè)備的自動測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn), 現(xiàn)代電子技術(shù)[J], 2008, 21: 146-149.

[5] 鄭連興，倪育德. DVOR VRB-51D多普勒全向信標(biāo)[M]. 北京：中國民航出版社，1997: 8-15.

[6] Rockwell Collins Company. VOR-700 Receiver Component Maintenance Manual. 17th Revision. Printed the United States of America, 2006: 71-76.

[7] 向新.軟件無線電原理與技術(shù)[M]. 西安：西安電子科技大學(xué)出版社, 2008:14-19.

[8] National Instruments Corporation, NI PXI-5441 Specifications, National Instruments Corporation,2010:1-5.

[9] National Instruments Corporation,NI PXI-5610 2.7 GHz Upconverter [OL]. [2010.12.20]. http://sine.ni.com/nips/cds/view/p/lang/en/nid/13478.

[10] ADLINK Technology Inc. PCI/PXI-9816/26/46 4-CH 16-Bit 10/20/40 MS/s Digitizer with 512 MB SDRAM User’s Manual. ADLINK Technology Inc, 2009: 11-12;

[11] 戴朋飛, 王勝開, 王格芳. 測試工程與LabVIEW應(yīng)用[M]. 北京:電子工業(yè)出版社, 2006: 13-15.

[12] Song Guan, Guangbo Wu. Study on a VOR Signal Generator Based on Software[C]. ICTIS2011, Wuhan.