基于通用软件无线电平台的信号级航空电子原理演示系统

罗明超 蒋晓松 刘笑

摘 要： 利用软件无线电技术、虚拟仪器技术、信号处理技术、虚拟测试技术，开发以无线电信号产生模块、调制解调模块、数字信号处理模块、电磁传播环境仿真模块、电子干扰产生模块、电子侦察仿真模块在内的航空电子原理演示系统，用于课程实验教学，使学员通过参与电子对抗的主要过程，感知电子对抗的主要内容，建立对电子对抗的直观认知，提高对电子对抗技术的掌握水平。

关键词： 软件无线电 信号航空及电子原理 演示系统

一、背景

软件无线电这一概念自上世纪末提出以来至2010年前，尚未有真正的、实用的软件无线电平台问世。直到最近几年USRP的问世，才使得软件无线电技术趋于成熟，并逐步得到各领域的关注。

本系统以新兴的通用软件无线电平台为依托，开发信号级的电子对抗原理仿真系统，在国内属于尚属首创，该平台可以开展以雷达、通信、导航、电子对抗为主的军事无线电技术研究，因此本课题对于开展军用无线电技术的研究具有重要意义。

通过本项目的研制，构建的信号级航空电子原理演示系统，可满足航电专业装备维修及运用专业的培训需要，提高培训对象的专业基础知识水平。

另外，以软件无线电平台为依托，既可以作为接收机接收各种频段、样式的射频信号，又可以作为信号发生器产生各种频段和样式的射频信号。因此，软件无线电平台可以用于电子设备的功能和性能测试。

二、系统方案

1.硬件设计

信号级航空电子原理演示系统采用积木式设计思想，最小功能模块为可配置单元，通过配置不同功能单元形成不同的电子场景，以适应复杂多变的电子对抗环境需求。信号级航空电子原理演示系统的最小单元（以下简称实验单元）在逻辑上由硬件层、驱动层和软件层组成，如图1所示。

图1 USRP实验单元构成图

通过配置主机上的软件，可以利用图2中所给出的试验单元实现接收空中电磁信号，或者向空中发射电磁信号的功能。因此，软件无线电技术的优点就是利用通用的硬件平台，通过开发灵活多变的软件，实现对系统功能的配置。

信号级电子对抗原理仿真软件实现本课程中各种实验科目的功能仿真和配置。软件功能包含信号处理、无线电调幅（AM）、调频（FM）、PSK收发机，无线视频实时传输，无线扩频/跳频收发，通信信号侦收、通信信号干扰、雷达信号侦收、雷达信号干扰等功能。

从实体角度看，实验单元也可以看做是由一个带有收发天线的USRP和一台能驱动USRP且装有信号级电子对抗原理仿真软件的电脑组成。通过配置不同的实验单元，就能模拟不同电子对抗环境，构建所需要的实验科目条件。

图2 实验单元硬件组成图

本系统中由于每个实验单元均可以发射或者接收。在航空电子装备原理实验中，1发1收构成最基本的样式，如图3所示。因此，利用10套实验单元通过不同的组合实现5发5收、1发9收、1收9发等多个模式的实验环境。

图3 由两组实验单元构成的基本实验样式

2.软件设计

软件包含的内容如图4所示。

图4 软件开发内容

软件的仿真采用C++和MATLAB进行开发。为了提高软件运行速度，在仿真时采用中频和基带仿真结合的方法，降低算法的运算量。

三、系统演示

下面结合AM调制信号的产生说明系统的工作过程。首先设置USRP的IP地址，也就是主机向哪个USRP发送控制命令。然后设置IQ的速率、载波频率、增益、发射天线和样点数。调制类型这里选择AM_DSB，调制系数取0.5。设置完参数后，产生的波形如图5所示。

图5 AM调制演示

参考文献：

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