无线电导航数字信号源的系统设计，完整参考方案

　　3.2 软件设计

　　3.2.1上位机软件设计。

　　上位机软件任务主要是产生可供信号源识别的频率、方位、工作模式、通道选择以及其他控制信息，加上规定的标头以区分控制命令，通过RS422/232串口将控制命令传送至信号源，以产生相应的导航数字信号。

　　3.2.2 FPGA处理任务设计

　　FPGA硬件任务主要是产生高精度的调制射频信号，FPGA主要任务包括：

　　读取MicroBlaze解析的载波频率、方位角信息及其他相关信息;

　　产生音频信号，载波信号与方位角信号;

　　接收两路AD采样低频信号;

　　合成激励信号并传送至DA转换器输出。

　　FPGA模块处理单元组成如图2所示。

　　图2 FPGA 模块处理单元组成示意图

　　3.2.3 MicroBlaze处理任务核心设计：

　　MicroBlaze系统的软件设计需要先配置软件描述文件(.MSS)，生成的软件描述文件列出了所有外设的驱动信息。函数库产生器利用这些配置信息，配置相应的驱动程序函数库，利用这些函数库可以在SDK集成环境中编写相应的接收解析程序以实现MicroBlaze的控制功能。最后将基于MicroBlaze的UART控制器的硬件结构和应用软件工程打包导入到ISE中，作为ISE工程的子模块使用，即可完成MicroBlaze控制器的软件设计。其软件处理流程如下图3所示：

　　图3 MicroBlaze软件处理流程

　　四、本设计要点

无线电导航系统是实现民机和军机近程导航的主要设备，而在具体调试时需要各种导航信号，来测试导航设备的定向灵敏度，定向精度和定向速度。由于各种导航信号有所不同，很少有通用的设备平台能够同时产生不同导航信号。并且由于传统信号源都是机械、旋钮式，无法将信号精度、大小做到令人满意。传统的信号源一般采用RC振荡电路、LC振荡电路、石英晶体振荡电路或波形发生集成电路来实现，很难在较宽的频带内实现高质量、高频率精度和高稳定性波形的输出，且一般频率调节是通过调节电阻、电感、电容参数或变容二极管的电容量来实现，难于实现高精度和数控调节。本设计采用了嵌入式系统的思想，具有以下两个显著特点：

　　灵活性：能通过更换程序或模块来适应多种工作频段和多种工作方式;

　　通用性：系统结构通用，功能实现灵活。不同的通信系统可由相对一致的硬件利用不同的软件来实现，系统功能的改进和升级也很方便。

　　本设计同时采用了大规模FPGA，可将信号源的定向精度提高至0.1度，输出波形频率分辨率达到0.01Hz，并且由于使用了高速DA芯片，最高数据率可达125MHz。

　　五、本设计主要应用

无线电导航系统是实现民机和军机近程导航的主要设备，而在具体调试时需要各种导航信号，来测试导航设备的定向灵敏度，定向精度和定向速度。由于各种导航信号有所不同，很少有通用的设备平台能够同时产生不同导航信号。并且由于传统信号源都是机械、旋钮式，无法将信号精度、大小做到令人满意。本文设计了一整套无线电导航数字信号源方案，以产生各种无线电导航信号，上位机控制具体命令，能保证较高的信号频率精度、方位精度和频率大小，使得信号源平台具备信号产生方法灵活、参数变化速度快、信号频谱纯度高，系统稳定可靠等特点，完全能满足一般无线电导航系统的技术要求，为无线电导航系统设计与测试提供了新思路，可以推广至民/军机的无线电导航调试使用。