无线电导航中频信号产生系统设计
30.精品—国家综合定位导航授时体系PNT之全球导航卫星系统(GNSS)
Tu Tu+tu
（接收机所测伪距的时间等效量）
Ts表示信号离开卫星时的系统时 Tu表示信号到达用户时的系统时 δt表示卫星时钟与系统时之间的误差，超前为正，滞后为负 tu表示用户时钟与系统时之间的误差 Ts+ δt表示信号离开卫星时的卫星时钟读数 Tu+tu表示信号到达用户时的用户接收机时钟读数 c表示光速
空间基准参考系 WGS 84 PZ-90 CGCS2000 GTRF
时间基准参考系 GPST
GLONASST BDT GST
5
全球卫星导航系统——信号体制
国际电信联盟ITU分配给卫星导航业务的 无线电频段： 1）L波段：
1164-1300MHz、1559-1610MHz； 2）ITU－C（Cn）波段：
卫星的位置(Xi ,Yi ,Zi)可在导航电文卫星星历中获得（时空基准参考源的时空信息）。 用户未知位置(Xu,Yu,Zu)，加上卫星时钟与接收机时钟之差δt，4个未知量。因而至少需要引 入第4颗卫星，形成4个方程式进行求解。
4
全球卫星导航系统——时空基准参考系
GNSS GPS GLONASS BDS GALILEO
卫星n导航信号产生载荷
TSat_n_Nav_Mesg_1pps TSat_n_Carri_1pps TSat_n_PN_Code_1pps
16
全球卫星导航系统——导航信号产生
时钟同步
卫星间系统时钟同步，即卫星系统时间的一致性
Δt1_1pps=TSat_m_1pps-TSat_n_1pps
时钟同步
本地时钟与系统时钟间的溯源/同步关系
5010－5030MHz。
6
全球卫星导航系统——信号体制(GPS)
信号 L1C/A L1P(Y)
DME的原理
测距机距离测量设备DME是Distance Measuring Equipment的缩写，是国际民航组织批准的近程导航系统之一，它由机载询问器（机载DME询问机）和地面应答器（DME天线和地面DME台）组成。
DME通过测量脉冲信号的发射和接受时差而获得飞机到地面台的斜距。
当飞机的飞行高度远小于到台的斜距时，可将DME测得的斜距视作飞机到地面台的平距。
DME询问机发射的脉冲对间隔是随机的，每架飞机使用的脉冲对间隔不一样，才能彼此有别，在同一空域有几架飞机使用各自的DME系统时，使飞机能识别自己发射的询问信号。
同时，每个DME地面台都能周期性地用摩尔斯码，以1350Hz发射该台的识别字母，使飞机可以确认哪个DME 地面台是它的询问对象。
DME地面台总与VOR地面台或ILS地面台靠在一起，当在电子飞行仪表系统（EFIS）控制面板上选定DMEDME海里时，系统有故障，方式，DME 距离在距离（一．DDME1。
DME是DME接收机的作并经LDB—102以、发射机驱动器1kW设备)，通常与VRB—)，以下介绍1kW单机系统，双机系统的每一个应答机与之相同。
150W设备除1kW射频放大单元外，其余流程相同。
接收机模块主要提供接收的功能。
发射机驱动器上有脉冲整形板、激励器、中频功放器、功率调制放大器测试询问器包括主板、射频产生器、调制和检测器、应答检测器以及衰减器。
测试询问器是一个独立的工作单元，它以一定的速率模拟飞机进行询问，测距机(DME)应答机将这些询问脉冲作为正常的询问并给出相应的应答。
监视器从天线以及相连的测试询问器上获得输入信号，这些信号代表了设备运行的参数，并且监视器对每一个信号进行通过/失败检测。
这个通过/失败结果由控制与测试单元获得并且根据所需进行告警指示或者产生控制行动控制和测试单元监视、控制并且测试LDB—102型测距机(DME)内部不同的功能。
1千瓦射频功率放大器由功率分配器，功率合成器和10个250W的射频放大模块组成。
【国家自然科学基金】_无线电导航_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140802
科研热词 全球定位系统 鉴相特性曲线 软件接收机 调制解调 船舶、舰船工程 自动识别系统 精度几何因子 监控终端 电磁兼容 水路运输 数据解析 数字信号处理 捕获 批处理 微弱信号处理 岸台分布算法 塔康导航原理 圆圆定位 双曲线定位 全数字超前-滞后环 信号跟踪 信号捕获 伪码跟踪 中频信号 不动点理论 fpga dsp
推荐指数 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2013年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38
科研热词 无线电导航系统 无线电导航 天波干扰 多址干扰 因子图 伪码捕获 高度估计 驾驶安全 钟差 部分并行干扰抵消 迭代消息传递 迭代捕获 远近效应 车载信息系统 跟踪 计算机视觉 船舶、舰船工程 自主着陆 罗兰c 维纳滤波器 绝对tec反演 磁天线 码元相位同步 相关峰值 电离层掩星 电波弯曲角 现场可编程门阵列结构设计 混合干扰抵消 注意力分散 次任务 最小和算法 时间比对 时间同步 无人机 微弱信号处理 开环数据处理 平方根卡尔曼滤波 干扰抵消 导航数据调制影响 天线设计 多径干扰 多径信道 地球同步卫星 地心惯性系 和积算法 周跳 全球定位系统 俯仰角 伪码相位同步 三阶相关 gps掩星反演 abel积分反演
科研热词 认知无线电 变换域通信系统 频谱检测 雨滴 锁相环 软件无线电 谱估计 认知跳频系统 虚拟仪器 自动测试系统 统计协方差矩阵 移动通信 电离层结构 煤矿通信 火星电离层 测量技术 无线频段 无线电设备 无线电导航设备 掩星 抗干扰 微物理特征 并行计算 多模 多信道 基函数 图形处理器 卫星信号模拟器 北斗 全球导航卫星系统 信号跟踪 usrp2 pxi mgs,mex gps gpib仪器 glonass chapman模型
简易无线电遥控系统设计报告
简易无线电遥控系统设计报告一、设计任务：设计并制作无线电遥控发射机和接收机。
一、无线电遥控发射机。
图1.1 无线电遥控发射机二、无线电遥控接收机。
图1.2 无线电遥控接收机3、要求。
（1）工作频率：fo=6～10MHz中任选一种频率。
（2）调制方式：AM、FM或FSK……任选一种。
（3）输出功率：不大于20mW（在标准75Ω假负载上）。
（4）遥控对象：8个。
（5）接收机距离发射机不小于10m。
（6）增加信道抗干扰方法。
（7）尽可能降低电源功耗。
二、系统方案设计。
整个系统由发射系统和接收操纵系统两部份组成。
发射系统和接收操纵系统组成结构框图如图1.1和1.2所示。
系统的工作原理是第一通过按键编址电路输入所需操纵电路的位号，同时启动编码电路产生带有地址编码信息和开关状态信息的编码脉冲信号，再通过无线电发射电路将该信号发射出去。
而无线电接收电路将接收到的编码脉冲信号通过解码电路进行编码地址确认，确认是不是为本遥控开关系统地址，然后通过驱动电路来驱动8个遥控对象。
1、发射机。
图2.1 无线电遥控发射机1.1 调制方式的选择。
依照要求，操纵对象是8盏灯，被控状态采纳二进制编码。
因设计对频带宽度没有限制，为了提高抗干扰能力，实现方式简单，载波传输采纳FSK调制方式。
图2.2 FSK示用意FSK（Frequency-shift keying）- 频移键控是利用载波的频率转变来传递数字信息，最多见的FSK是用两个频率承载二进制1和0的双频FSK系统，如图2.2所示。
产生FSK 信号最简单的方式是依照输入的数据比特是0仍是1，在两个独立的振荡器中切换，如图2.3所示。
采纳这种方式产生的波形在切换的时刻相位是不持续的，因此这种FSK 信号称为不持续FSK 信号。
图2.3 非持续相位FSK的调制方式由于相位的不持续会造频谱扩展，这种FSK 的调制方式在传统的通信设备中采纳较多。
随着数字处置技术的不断进展，愈来愈多地采纳连继相位FSK调制技术。
射频波段和对应频率
射频波段和对应频率射频（Radio Frequency）是指在无线通信中使用的频率范围，通常指的是30 kHz到300 GHz的频率范围。
射频波段广泛应用于无线通信、广播电视、雷达、导航系统等领域。
不同的射频波段有不同的特性和应用。
1. 低频射频波段（30 kHz - 300 kHz）低频射频波段主要用于低频通信和无线电广播。
在这个频段中，信号传输的距离较远，但传输速率较低。
例如，AM（调幅）广播电台所使用的频率范围就在这个射频波段内。
2. 中频射频波段（300 kHz - 3 MHz）中频射频波段常用于无线电通信和无线电广播。
在这个频段中，信号传输的距离相对较短，但传输速率较高。
例如，调频广播电台和短波广播电台所使用的频率范围就在这个射频波段内。
3. 高频射频波段（3 MHz - 30 MHz）高频射频波段广泛应用于无线电通信、无线电广播和短波通信。
在这个频段中，信号传输的距离较远，但传输速率较低。
例如，短波广播电台和业余无线电通信所使用的频率范围就在这个射频波段内。
4. 超高频射频波段（30 MHz - 300 MHz）超高频射频波段是无线通信中常用的频率范围，广泛应用于无线电通信、电视广播和雷达系统。
在这个频段中，信号传输的距离相对较短，但传输速率较高。
例如，蜂窝移动通信（如GSM和CDMA）和无线局域网（如WiFi）所使用的频率范围就在这个射频波段内。
5. 极高频射频波段（300 MHz - 3 GHz）极高频射频波段是无线通信中常用的频率范围，广泛应用于无线电通信、卫星通信和雷达系统。
在这个频段中，信号传输的距离相对较短，但传输速率很高。
例如，移动通信（如4G和5G）和卫星通信所使用的频率范围就在这个射频波段内。
6. 特高频射频波段（3 GHz - 30 GHz）特高频射频波段广泛应用于无线通信、雷达系统和卫星通信。
在这个频段中，信号传输的距离较短，但传输速率非常高。
例如，无线局域网（如WiMax）和雷达系统所使用的频率范围就在这个射频波段内。
射频频段划分
射频频段划分射频频段是对电磁波频率范围进行划分的方法，用于无线通信、雷达、无线电广播等领域。
射频频段的划分在无线通信技术发展中起到了至关重要的作用。
通过对不同频段的合理规划和管理，可以保障不同无线设备之间的互不干扰，提高通信质量和效率。
下面将对射频频段的划分进行生动、全面、有指导意义的介绍。
首先，射频频段的划分是根据电磁波的频率范围来进行的。
一般来说，射频频段可以分为几个主要的区域，包括低频、中频、高频、超高频、极高频和甚高频。
每个频段都有其特定的应用和特点。
在低频频段（30 kHz - 300 kHz）中，电磁波的传播距离较远，适合用于远距离通信和导航系统。
这个频段常用于低频无线电导航、陆地遥测和军事通信中。
中频频段（300 kHz - 3 MHz）主要用于无线广播和航空通信。
在这个频段内，无线电波的穿透能力较强，无线信号能够传播到相对较远的地方。
因此，中波广播和短波广播常使用中频频段。
高频频段（3 MHz - 30 MHz）适用于短波广播、海上通信、军事通信等。
由于这个频段具有较好的穿透性和绕射性，无线信号能够沿着地球曲率传播，并且能够绕过地形障碍物。
超高频频段（30 MHz - 300 MHz）是无线通信中最常用的频段之一。
在这个频段内，无线信号具有较好的穿透性和传播性能，适合用于长距离通信和雷达系统。
极高频频段（300 MHz - 3 GHz）和甚高频频段（3 GHz - 30 GHz）主要用于卫星通信、无线电定位和移动通信等。
这些频段的无线信号传播距离相对较近，但传输速率较高，适合用于高速数据传输和无线宽带应用。
射频频段的划分不仅仅是区分不同频率范围的方法，更重要的是为无线通信系统提供了合理的频率规划和管理。
通过合理的频段划分，可以有效地减小不同无线设备之间的干扰，提高通信质量和系统性能。
总之，射频频段的划分在无线通信领域具有重要的意义。
了解不同频段的特点和应用范围，对于无线通信系统的设计和规划至关重要。
GPS中频信号的建模与仿真
无线通信系统组成
3）消息 （NEWS，MESSAGE）： —— 关于人或事物情况的报道。 —— 通信过程中传输的具体对象：文字，语音，图 象，数据等。
4）信息 （INFORMATION）： —— 有用的消息 5）信号 （SIGNAL）： —— 信息的具体存载体。
16
3、 通信系统的分类 1） 通信系统
实现信息传送过程的系统。
8
教学重点及难点
无线通信系统的组成及调制、解调的基本概念
9
任务1.1高频电子技术的研究对象
§1.1.1 线性电路与非线性电路
电子器件严格上均为非线性的，故所构成的电子 线路均为非线性电子线路。但是，依据器件的使用条 件不同，所表现的非线性程度不同。
线性电路：对信号进行处理时，尽量使用器件特 性的线性部分。电路基本是线性的，但存在不希望有 的失真。
教学重点及难点
接收设备的功能、原理和组成
37
1.1.2 无线电通信系统（二） 1、 接收机组成
采用调幅方式的无线广播超外差接收机组成方框图 无线电通信调幅广播接收机组成方框图动画演示请点击
38
1） 高频放大器：由小信号谐振放大器组成，放大有用 信号；并抑制干扰信号。是可调谐的。
2）混频器：两个输入信号。fc：高频已调信号，fL： 本振信号。将fc不失真的变换为fI，fI fc fL 。我国 中频fI =465kHz。
（a） 地面波; （b） 天波; （c） 空间波
22
无线电波的波段划分表
波段名称
波长范围
频率范围
长波波段 (LW)
1000～10000m
30～300KHz
频段名称
低频 (LF)
传播方式 地波
应用场合 远距离通信
基于软件无线电的直升机通信导航系统的研究
4)系统总线是标准、高性能和开 放式的结构, 即能支持多个 CPU并行工作, 支持流水线和不同种 类的处理机, 通用性好, 支持模块化设计。 2. 3 系统体系结构
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, 如图 1所示 [ 2] 。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 /FPGA 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
文献标识码: A
The Study of H elicop ter C omm un ication and N avigation System Based on Software R adio
ZHU Yong1, HUANG Fugu i2, SHAN Junjie2
( 1. The NAVY R epresenta tive Office in Zhuzhou, Zhuzhou 412000, China; 2. The NAVY R epresenta tive Office in Jingdezhen, Jingdezhen 333001, Ch ina)
1 前言
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
中频数字化接收机系统设计与实现
靳鹏飞 ， ： 等 中频 数 字 化 接 收 机 系 统 设 计 与 实 现
２７ ９３
不利 于后 端 数 据 的处 理 ， 此 应 选 用 合 适 的 采 样 因
频率 。
对 于频率 为 ７ ｚ 带 宽 ±１ Ｈｚ的 中频 信 ０ ＭＨ ， ０Ｍ
号， 根据 带 通 采样 定 律公 式 ， 率 分 布 在 频 带 （ ， 频
中频甚至射 频 ， 以便 将 接 收到 的模 拟 信 号尽 可 能早 地 数字化 ， 然后 用实 时高速 的 Ｄ Ｐ或 Ｆ Ｇ Ｓ Ｐ Ａ做 Ａ Ｃ Ｄ 后 的一系列处理 ， 无线 电系统 的各 种功 能 通过 软 使 件进行 定义 。数字 化之 后 的本 振 、 频 、 大 、 混 放 滤波 等都仅 仅是 数 字 运算 ， 会 产 生 谐 波 、 调 等 虚 假 不 互 信号 。与传 统 的模 拟 方 式 相 比软 件 无 线 电具 有 灵
活性 、 应性 和开 放性 等 特 点 ， 誉 为 无 线 电领 域 适 被
的又一 次革命 。 论述 的系统 中频为 ７ Ｈ ， ０Ｍ ｚ 信号频 谱分 布在 ６ ０
Ｍ 到 ８ Ｈｚ ０ＭＨｚ带 宽 为 ２ ｚ ， ０ ＭＨ 。着 重论 述 其 中几 个 关键 问题 的 基础 上 设 计 实 现 了一 个 可 实 际 应 用
心 单 元 ， 过 不 同 的软 件 配 置 实现 对 三路 频 分 多 址信 号 的解 调 。 通
关键河 中频数字化接收机 软件无线电 数字下 变频
中图法分类号 Ｔ ９ １７ ； Ｎ １ ．２ 文献标志码 Ａ
软件无 线 电的基本思 想就 是将 宽带 Ａ Ｃ 模 数 Ｄ （
转换 器 ） 尽可 能地靠 近 天 线 ， 即把 Ａ Ｃ从 基带 移 至 Ｄ
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无线电导航中频信号产生系统设计
方案中信号的频谱结构和滤波器本身的传输特性，选择了截止特性较好的椭圆函数滤
波器进行滤波电路的搭建。为了解决系统初始信号在滤波后信号幅度会随频率的增加而减少
这一问题，设计了由电阻和LC并联谐振回路构成的校正电路。经过校正电路与滤波器后，
可得到较为理想的信号，具体电路如图3所示。
2.2 塔康模拟中频信号生成单元
塔康信号生成单元可生成符合塔康标准的模拟中频信号，这个信号中包含了塔康信号特有的
方位信息。该单元产生的信号将送往开关切换单元进行选择。此外，还在此单元预留了校准
接口，可完成对塔康信号相关参数的溯源。
塔康模拟中频信号生成单元主要包括控制电路、载波信号产生电路、15Hz和135Hz包络
信号产生电路、调制电路和电平控制电路这五个部分。
如图4所示，我们采用FPGA做为整个系统的控制核心。用来完成与上位机通信、DDS芯
片控制、脉冲信号控制、包络信号DDS产生这几个功能。载波信号电路采用DDS芯片来
产生70MHz中频载波信号，该信号需要进行滤波之后才能达到后续的使用要求。在TACAN
系统中，信号的包络由15Hz信号和135Hz信号叠加而成。拟采用DDS技术，使用FPGA
进行正弦波相位值的累加，送往DAC，由DAC输出得到所需要的波形。此信号也需滤波之
后才能后续使用。在调制电路中，我们需要进行两次调制。先对70MHz载波信号与脉冲信
号进行第一级调制，再将调制后形成的信号与外包络信号进行第二级调制，即可得到塔康模
拟中频信号。再通过电平控制单元得到我们需要的电平输出。
与DME/P信号不同，塔康信号除能测量距离外，还包含有相位信息。塔康系统地面信标发
射的脉冲信号都是以脉冲对编码（按照脉冲对内脉冲之间的间隔不同编码）构成单元脉冲。
由这样的单元脉冲按照一定规则组成主基准群、辅助基准群、台识别信号、应该和随机填充
脉冲。
在塔康发射的复杂信号中，方位测量信号由主基准脉冲群、15Hz方位粗测信号、辅基准脉
冲群和135Hz方位精测信号组成。主基准脉冲群和15Hz信号用来区别360°全方位中40°
的扇形区，而辅基准脉冲群和135Hz信号则是用来确定一个40°扇形区之内的精确的方位。
塔康信號的函数为：s（t）=A0+A1 sin（2πft）+A2 sin（9×2πft）。式中：f=15Hz，A0
为直流成分，A1、A2分别为大包络和小包络的调制度。经调制后的信号携带方位信息，测
方位时，根据主、辅基准脉冲，计算出基准与包络相位斜率过零点之间的相位差，便完成定
位工作。
15Hz/135Hz的包络由FPGA控制DAC来具体实现。采用DDS技术，使用FPGA进行正
弦波相位值的累加，通过相位累加器的输出，寻址正弦波幅值ROM表，最后把幅度值送到
DAC，由DAC输出得到所需要的波形。此波形需要进行低通滤波后才能供后续使用。
对于塔康信号的生成来说，除了需要上面的载波滤波电路外，还需要对15Hz和135Hz外
包络信号进行滤波。这里考虑采用集成运算放大器AD817，结合适当的外围RC电路，搭
建三阶巴特沃斯低通滤波器，截止频率为200Hz，具体电路如图5所示。
2.3 开关切换单元
该单元的输入通路是DME/P模拟中频信号和塔康模拟中频信号，通过软件配置选择切换通
路来进行输出。
3 结论
依照本文所述思路，搭建了无线电导航中频信号产生系统，该系统可通过软件设置产生
DME/P或塔康导航中频信号，且导航参数亦可通过软件设置进行调整。
实际使用证明，该导航信号产生系统可以很好的满足日常科研和检定校准工作需要。
参考文献
[1]朱延军.DME/P精密测距技术研究[J].导航，2002（04）：73-77.
[2]刘江庭.数字化精密测距技术的研究[J].现代电子技术，2012，35（07）：161-163.
作者单位
中国电子科技集团公司第二十研究所 陕西省西安市 710068
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