基于LabVIEW的数字无线电收发信系统 - 经验共享 - 博趣

  现代通信   业界动态 产品介绍 HAM文化 入门须知 经验共享 北京入会流程 往期目录 网上商城 会刊补寄
当前位置:博趣 -> 现代通信 -> 经验共享

TOP

基于LabVIEW的数字无线电收发信系统
发表日期:2014-06-09 10:53:22 来源: 作者: 【 】 浏览:3316次 评论:0

/张洪磊

LabVIEW简介

痴迷业余无线电20年了,很久以来就想拥有一个低成本,可以快速构建的数字无线电收发信机。若实现数字化通信,数字调制解调部分一般使用DSPFPGA。但是对于普通的业余爱好者来说,成本高、复杂的硬件设计和软件编程往往令人望而却步。2009年前就听说过LabVIEW软件可以借助个人计算机实现各种数学运算,可以模拟传统仪器或设备的前面板。功夫不负有心人,经过几年的尝试,终于在2013年底实现了用LabVIEW来处理数字通信的调制解调部分。

LabVIEW是美国国家仪器公司开发的一种图形化编程工具,使用图形语言也就是“G语言”编程。这种语言可以省去写代码的枯燥工作,拖一个图标进来往往可以代替几十行或几百行“C语言”的语句。可以在计算机上快速构建您的各种想法。把计算机变成您的一个功能强大的开发板。

快速构建总体思路

言归正传来看一下此次快速构建总体思路。如图1所示,计算机AB就是普通的个人电脑,计算机A的声卡输出端连接到无线电发射器,发射器可以是符合法规要求的任意波段任意发射功率。可以选用低成本的88108MHz调频小功率发射器(价格在几元到几十元左右)来做实验。信号通过无线信道传送到接收机,可以选用普通的家用调频收音机或者手机上的收音机。收音机的耳机音频输出连接到计算机B的声卡输入。在两台计算机上安装LabVIEW生成的数字调制解调软件就可以进行无线电数字通信了。

1 快速构建总体思路图

对于拥有短波电台的HAM来说,可以将计算机A声卡输出的这个已调信号连接到电台的MIC接口,从而再次进行幅度调制,然后发射出去。用计算机键盘在昵称输入框中输入自己的呼号,在发射端对话框中输入聊天内容。鼠标点击发送按钮,这个数字化的信息就可以瞬间传送到全球各地了。在接收端可以将电台的音频输出连接到计算机B的声卡输入端,音频已调信号进入计算机进行解码,最终显示聊天内容。在符号率默认2.4kbps(可调300bps600bps1 200bps2 400bps4 800bps9 600bps)的情况下,每秒可以传送34个汉字或68个字符。

有些HAM短波电台带有音频输入输出接口,可以直接使用。没有这两种接口的HAM就要自己动手DIY引线出来了。笔者后续打算出一个配套的小功率短波收发信机硬件。并且通过串口或USB接口或声控实现PPT收发自动控制,在计算机上点击发送按钮就可以自动启动电台发射。

2 自动启动电台发射

软件部分实现方法

LabVIEW程序生成的MSK_TX_试用140126.exe可执行文件,利用计算机声卡发送MSK调制信号。LabVIEW程序生成的MSK_RX_试用140126.exe可执行文件,利用计算机声卡接收MSK调制信号。

MSK_TX_试用140126  链接: http://url.cn/NyRJ4j

MSK_RX_试用140126  链接: http://url.cn/MM1gET

运行该程序需要安装LabVIEW2009或高于此版的基本软件包(该软件包800M左右),或者安装LabVIEW2009程序运行引擎(该软件包120M左右)。

LABVIEW2009程序引擎.zip 链接:http://url.cn/R09tDE

可以用MSK_TX_试用140126.exe发送程序配合MSK_RX_试用140126.exe接收程序,在同一台或两台计算机上通过声卡进行数字通信传送实验。

MSK信号生成原理:计算机键盘输入的文字先经过卷积编码,把生成的比特流转换成MSK符号,然后把生成的MSK符号进行脉冲阴影滤波,再进行模拟调频调制,通过计算机声卡发送。

MSK信号解调原理:声卡接收已调MSK载波,进行模拟调频解调,之后匹配滤波,再对齐符号,删除过采样波形,把符号转成比特流,进行维特比译码,然后查找同步字,最后显示接收到的信息。

主要指标:

1.载波频率(Carrier Frequency):2.4kHz,可调300Hz600Hz1 200Hz2 400Hz4 800Hz9 600Hz

2.符号率(Symbol Rate):2.4kbps,可调300bps600bps1 200bps2 400bps4 800bps9 600bps

3.调制方式:MSK

首次运行调试

1.解压文件包,运行MSK_TX_试用140126.exe

2.音频连接线接到另外一台计算机上的音频输入插孔。计算机后面通常有两个音频输入孔。红色为话筒输入,蓝色为线路输入。您可以配置接收端计算机的输入。如图3所示,在录音控制对话框中选择您需要的输入方式。

3 录音控制对话框

4 录音控制信息

在发送计算机端点击发送按钮,可以在发送计算机端观察已调载波波形、MSK基带信号波形和MSK基带信号星座图。可以在接收计算机端通过音箱听到已调载波的声音。也可以用音频示波器程序观察波形。

在接收计算机端运行MSK_RX_试用140126.exe。在发送端尝试点击一次发送按钮,观察接收到的有用信号电平。调整解码启动门限电平,使其刚好略低于接收有用信号电平,之后就可以数字通信实验了。

5 接收信号电平

小常识

1.最小移频键控(MSK)是移频键控(FSK)的一种改进型。使用广泛的2G移动通信系统就是采用这种调制方式。

MSK主要的特点:(1)信号能量的99.5%被限制在数据传输速率1.5倍的带宽内。谱密度随频率(远离信号带宽中心)倒数的4次幂而下降,而通常离散相位FSK信号的谱密度却随频率倒数的平方下降。因此,MSK信号在带外产生的干扰非常小。(2)信号包络是恒定的,系统可以使用廉价高效的非线性器件。

2.LabVIEW编程示范

打开LabVIEW软件后新建一个空白VI程序。软件会自动弹出前面板和后台程序框图。在前面板中点击鼠标右键,选中波形图控件放置到前面板中。进入后台程序框图,点击鼠标右键先放置一个While循环体(相当于C语言里面的While语句,在这里只是一个灰色的方框)。把波形图图标放入While循环体,然后点击鼠标右键放置一个声音采集图标。用线把声音采集图标的数据端连接到波形图图标的信号输入端。点击文件保存,点击左上方运行箭头。马上就可以看到计算机声卡输入的波形。

LabVIEW提供多种信号处理和数学运算函数,声音采集输入的数据后续可以进行成千上万种的分析,只需要拖几个图标进去就可以,几个图标就可以代替几千行的C语句。

6 示例前面板

7后台程序框图

 > 相关内容:

 
Tags:基于 LabVIEW 数字 无线电 发信 系统 责任编辑:许博翔
】【打印繁体】【投稿】【收藏】 【推荐】【举报】【评论】 【关闭】 【返回顶部
上一篇没有了 下一篇IC-738短波电台“起死回生”记

赞助商链接

最新文章

热门文章

推荐文章