跳頻擴(kuò)頻技術(shù).doc

跳頻擴(kuò)頻技術(shù).doc

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1、華北水利水電大學(xué)擴(kuò)頻通信結(jié)課報告跳頻擴(kuò)頻技術(shù)學(xué)院:信息工程專業(yè):通信工程姓名:劉建學(xué)號:2012157077跳頻擴(kuò)頻系統(tǒng)的組成及工作原理1、跳頻系統(tǒng)的組成跳頻擴(kuò)頻(FHSS)通信是擴(kuò)頻通信的一種,是以載波頻率的跳變進(jìn)行通信的。這種通信可以有效地躲避干擾,已成為抗電子干擾的主要手段。系統(tǒng)的信道數(shù)、載波的帶寬、跳頻的速率和跳變的偽隨機(jī)性是抗干擾的重要技術(shù)指標(biāo)。信道數(shù)越多,帶寬范圍越大,跳變的速率越快,頻率跳變的規(guī)律越接近隨機(jī)變化,就越難以被外界干擾。跳頻擴(kuò)頻(FHSS)系統(tǒng)組成框圖如圖1所示。圖1跳頻擴(kuò)頻系統(tǒng)組

2、成框圖跳頻系統(tǒng)的載頻受一個偽隨機(jī)碼控制,不斷地、隨機(jī)地跳變,因此跳頻系統(tǒng)可視作載頻按照一定規(guī)律變化的多頻頻移鍵控(MFSK)。與直擴(kuò)系統(tǒng)不同,跳頻系統(tǒng)中的偽隨機(jī)序列并不直接傳輸,而是用來選擇信道。跳頻系統(tǒng)主要由PN碼產(chǎn)生器和頻率合成器兩部分組成,快速響應(yīng)的頻率合成器是頻率跳變系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。頻率跳變系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)在一個預(yù)定的頻率集中,由PN碼序列控制頻率合成器,使發(fā)射頻率能隨機(jī)地由一個跳到另一個。接收機(jī)中的頻率合成器也按相同的順序跳變,產(chǎn)生一個與發(fā)射頻率只差一個中頻的本振頻率,經(jīng)混頻后得到固定的中頻信號,該中

3、頻信號經(jīng)放大后送到解調(diào)器,恢復(fù)傳送的信息。此處,混頻器實際上擔(dān)當(dāng)了解調(diào)器角色,只要收發(fā)雙方同步,就可將頻率跳變信號轉(zhuǎn)換為一個固定頻率的信號。72、跳頻系統(tǒng)的工作原理在傳統(tǒng)的定頻通信系統(tǒng)中,發(fā)射機(jī)中的主振蕩器的振蕩頻率是固定設(shè)置的,因而它的載波頻率是固定的。為了得到載波頻率是跳變的跳頻信號,要求主振蕩器的頻率應(yīng)能遵照控制指令而改變。這種產(chǎn)生跳號的裝置叫跳頻器。通常,跳頻器是由頻率合成器和跳頻指令發(fā)生器構(gòu)成的,如圖2(a)所示。(a)發(fā)送(b)接收圖2跳頻信號的發(fā)送與接收圖2(a)中,如果將跳頻器看作是主振蕩器

4、,則與傳統(tǒng)的發(fā)信機(jī)沒有區(qū)別。被傳送的信息可以是模擬的或數(shù)字的信號形式(圖5中標(biāo)示的為信碼入),經(jīng)過調(diào)制器的相應(yīng)調(diào)制,便獲得副載波頻率固定的已調(diào)波信號,再與頻率合成器輸出的主載波頻率信號進(jìn)行混頻,其輸出的已調(diào)波信號的載波頻率達(dá)到射頻通帶的要求,經(jīng)過高通濾波器反饋至天線發(fā)射出去。這就是定頻信號的發(fā)送過程。7跳頻系統(tǒng)的頻率合成器輸出什么頻率的載波信號是受跳頻指令控制的。在時鐘的作用下,跳頻指令發(fā)生器不斷地發(fā)出控制指令,頻率合成器不斷地改變其輸出載波的頻率。因此,混頻器輸出的已調(diào)波的載波頻率也將隨著指令不斷地跳變,

5、從而經(jīng)高通濾波器和天線發(fā)送出去的就是跳頻信號。通常,是利用偽隨機(jī)碼發(fā)生器來產(chǎn)生跳頻指令的,或者由軟件編程來產(chǎn)生跳頻指令。所以,跳頻系統(tǒng)的關(guān)鍵部件是跳頻器,更具體地,是能產(chǎn)生頻譜純度好的快速切換的頻率合成器和偽隨機(jī)性好的跳頻指令發(fā)生器。由跳頻信號產(chǎn)生的過程可以看出,不論是數(shù)字的或是模擬的定頻發(fā)送系統(tǒng),在原理上,只要加裝上一個跳頻器就可變成一個跳頻的發(fā)送系統(tǒng)。但是在實際系統(tǒng)中尚需考慮信道機(jī)的通帶寬度。定頻信號的接收設(shè)備中,一般都采用超外差式的接收方法,即接收機(jī)本地振蕩器的頻率比所接收的外來信號的載波頻率相差一個

6、中頻,經(jīng)過混頻后產(chǎn)生一個固定的中頻信號和混頻產(chǎn)生的組合波頻率成分。經(jīng)過中頻帶通濾波器的濾波作用,濾除組合波頻率成分,而使中頻信號進(jìn)人解調(diào)器。解調(diào)器的輸出就是所要傳送給接收端的信息。跳頻信號的接收,其過程與定頻的相似。為了保證混頻后獲得中頻信號,要求頻率合成器的輸出頻率要比外來信號高出一個中頻。因為外來的信號載波頻率是跳變的,則要求本地頻率合成器輸出的頻率也隨著外來信號的跳變規(guī)律而跳變,這樣才能通過混頻獲得一個固定的中頻信號。圖2(b)給出跳頻信號接收機(jī)的框圖。圖中的跳頻器產(chǎn)生的跳頻圖案應(yīng)當(dāng)與所要求高出一個中

7、頻,并且要求收、發(fā)跳頻完全同步。所以,接收機(jī)中的跳頻器還需受同步指令的控制,以確定其跳頻的起、止時刻??梢钥闯觯l器是跳頻系統(tǒng)的關(guān)鍵部件,而跳頻同步則是跳頻系統(tǒng)的核心技術(shù)。跳頻系統(tǒng)要實現(xiàn)跳頻通信,正確接收跳頻信號的條件是跳頻系統(tǒng)的同步。系統(tǒng)的同步包括以下幾項內(nèi)容:(l)收端和發(fā)端產(chǎn)生的跳頻圖案相同即有相同的跳頻規(guī)律。(2)收、發(fā)端的跳變頻率應(yīng)保證在接收端產(chǎn)生固定的中頻信號,即跳變的載波頻率與收端產(chǎn)生的本地跳變頻率相差一個中頻。7(3)頻率跳變的起止時刻在時間上同步,即同步跳變,或相位一致。(4)在傳送數(shù)字

8、信息時,還應(yīng)做到幀同步和位同步。3、跳頻信號的波形與定頻連續(xù)信號波形不同,跳頻信號的波形是不連續(xù)的,這是因為跳頻器產(chǎn)生的跳變載波信號之間是不連續(xù)的。頻率合成器從接受跳頻指令開始到完成頻率的跳變需要一定的切換時間。為了保證其輸出的頻率純正而穩(wěn)定,防止雜散輻射,在頻率切換的瞬間是抑止發(fā)射機(jī)末級工作的。頻率合成器從接受指令開始建立振蕩到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)的時間叫做建立時間;穩(wěn)定狀態(tài)持續(xù)的時間叫駐留時間;從穩(wěn)定狀態(tài)到達(dá)振蕩消失的

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