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战术空中导航系统(Tactical Air Navigation,TACAN)简称塔康,是一种能够为飞机提供距离信息和方位信息的近程无线电导航系统,广泛使用于军用导航系统。距离测量设备(Distance Measurement Equipment,DME)是一种应用于民航的高精度脉冲方式的陆基测距导航系统。本设计的信号模拟设备按照PXI总线规范,设计一块标准的3U板卡,模拟信标台或设备发射的TACAN方位和距离信号,DME距离信号,对机载TACAN和DME设备激励,完成对其测试的功能。论文先根据TACAN和DME测试系统的国内外研究现状提出了课题任务,简要分析信号模拟设备的功能要求,由两种导航系统信号合成的特性和指标要求,提出了基于零中频技术的信号接收发射方案并分析了其可行性。该技术只需一次混频直接输出零中频信号,结构简单,便于系统集成,降低了设计成本和功耗。本设计的信号模拟设备包括硬件电路设计和控制逻辑设计两部分。硬件电路设计以一款零中频架构的高性能射频收发器AD9361为核心,通过处理器的数字接口对其进行配置,实现可编程功能,将射频前端和信号基带部分集成为一体,大大降低了设计的难度。同时结合FPGA在数字信号处理和ARM在信号控制方面的突出优势,使硬件平台更具灵活性和通用性,课题具体完成了前端射频收发电路、FPGA与ARM接口电路、数据缓存电路、时钟电路、PXI接口电路和电源电路的设计。控制逻辑设计完成了ARM对AD9361寄存器的配置,实现对TACAN和DME询问信号的接收和模拟信号的发射,FPGA数字信号处理部分的Verilog HDL程序设计。课题具体完成了主辅基准脉冲产生逻辑,运用DDS原理产生正弦方向包络信号,对于TACAN和DME两种脉冲成型要求,设计专用的数字FIR滤波器,实现TACAN方位模拟控制逻辑,实现TACAN/DME距离模拟控制逻辑,完成FPGA远程更新功能。最后通过搭建测试平台对信号模拟设备硬件电路的指标参数进行测试,验证方案的可行性。完成的信号模拟设备拥有良好稳定的工作特性,模拟的TACAN和DME信号能够实现962MHz~1213MHz频段的全覆盖,同时具有良好的窄带特性,模拟的方位信息和距离信息精度达到了指标设计要求,可作为机载TACAN和DME设备测试的信号激励源。