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摘要：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。相信随着技术的发展，数模器件的性能逐步提高，其位置越来越接近射频高端，最终真正实现基于软件无线电的直升机通信导航系统。
关键词：直升机；通信导航系统；软件无线电
直升机通信导航系统的范围覆盖从短波到微波频段。通信导航系统由各种功能单一的设备组成，各设备之间相互独立、频段互异、调制类型各不相同、数据格式不一致，设备之间的电磁兼容性较差。整个直升机通信导航系统结构庞大，操作复杂。由此可见，现有的直升机通信导航系统远远不能满足现代高科技战争对信息传输的快速和准确的需求，为此需要采用现代化通信技术对它进行全面的、彻底的改造。近年来兴起的软件无线电技术极大地改变了通信导航系统的体系结构和设计概念，是直升机通信导航系统实现现代化的源泉和动力。
一、软件无线电技术在直升机通信导航系统的特征
1、灵活性。该技术可以通过增加软件模板，很迅速的增加新的功能，可以成为其他的电台的射频中继。也可经过无线加载的方式来更改软件模块或者更新软件系统。为了避免不必要的消费，应当充分的选择和抛弃软件模板，来增加效率。
2、开放性。软件无线电技术由于采用了模块化和标准化的主要方式，所以其硬件在社会的发展中可以不断地升级来更好地适应软件无线电技术的工作。软件无线电技术这样不仅可以和新的型号的电台进行通信技术，并且还可以和原本的电台相兼容。因为这项技术的研发，可以更好地延长旧体制电台的使用时间同时也保证了软件无线电自身也有比较长久的使用周期。
3、数字化和电子化。近几年，各行各业都开始追求数字化和电子化。同样，在直升机通信导航系统的应用过程中，从信号的接受到处理到发送，都尽可能地实现数字化和电子化，这一发展也势必会使整个系统的应用更加简单便捷。
4、灵活的编程。不同的系统有其各自不同的特点，针对不同系统的特点，也就必须要有不同的编程。在直升机通信导航系统中，就有适用于各自特点的编程。因此，软件无线电技术在直升机通信导航系统中的应用使真个工作更加的具体可行。
二、软件无线电技术在直升机通信导航体系结构
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。
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三、软件无线电技术在直升机通信导航系统的关键技术
1、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。
2、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。
3、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/FPGA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，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。
软件无线电技术在直升机通信导航系统中的应用使其取得了较为显著的进步。尽管如此，其中仍然存在着诸多弊端。因此，我们应该更加积极地去发现其间存在的问题，并努力探索去解决问题。软件无线电技术在直升机通信导航系统中有很大的发展空间和发展潜力，我相信通过不懈的努力，我国基于无线电技术的直升机通信导航系统一定可以取得长足的发展并立于世界的顶端。
参考文献：
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[4]常学光． 浅谈软件无线电在无线电监测中的应用[J]． 中国无线电，2014；（4）：27—30
论文作者:朱胜1,毕一凡1,崔迪3
论文发表刊物:《基层建设》2019年第11期
论文发表时间:2019/7/5
标签：无线电论文; 直升机论文; 软件论文; 通信论文; 导航系统论文; 技术论文; 射频论文; 《基层建设》2019年第11期论文;