用單片機控制DDS實現(xiàn)短波跳頻系統(tǒng)的調制

頻率合成器是利用一個（或多個）標準信號產生多種頻率信號的設備。它不僅要求輸出頻率的精確度和穩(wěn)定度高，而且要求頻帶盡可能寬。直接數(shù)字頻率合成（ＤＤＳ）是繼直接頻率合成和間接頻率合成之后發(fā)展起來的第三代頻率合成技術。由于它具有相對帶寬很寬、頻率轉換時間短、頻率分辨率很高、便于集成以及頻率、相位和幅度均可控制等優(yōu)點，因此被廣泛應用于雷達、電子對抗等軍事通信系統(tǒng)和移動通信中。特別是在短波跳頻通信中，信號在較寬的頻帶上不斷變化，并且要求在很小的頻率間隔內快速地變換頻率和相位。采用ＤＤＳ技術用于跳頻信號調制的理想選擇。跳頻系統(tǒng)不僅需要一個高精度迅速變化頻率的頻率合成器，還要求一個能產生數(shù)百或數(shù)千條跳頻序列發(fā)生和頻率控制的指令。本文采用８９Ｃ５１單片機作為中央控制芯片來產生跳頻指令，控制ＤＤＳ實現(xiàn)跳頻信號的調制。

１ 短波跳頻通信系統(tǒng)的調制

短波跳頻系統(tǒng)一般采用Ｍ進制頻移鍵控（ＭＦＳＫ）調制方式。文獻[１]提出短波跳頻通信系統(tǒng)的調制可采用四相差分鍵控ＤＱＰＳＫ　調制方式。由于短波信道僅在１０ｋＨｚ（白天）或２．５ｋＨｚ（晚上）的帶寬內是近似靜態(tài)的[１]，所以跳頻信號差分相位調制信息為同一頻率前后相鄰出現(xiàn)的相位差。根據文獻[２]，我們選擇系統(tǒng)參數(shù)為：①跳頻頻率間隔為３ｋＨｚ；②跳頻帶寬１．５３６ＭＨｚ，共５１２個頻點；③跳頻數(shù)為６４，根據信道質量從５１２個頻點中選??；④跳頻速率為２５６０跳／秒（頻隙時間３９０．６２５μｓ，信號時間３３３．３３３μｓ，頻率變換時間５７．２９２μｓ）；⑤信息比特速率５１２０ｂｉｔ／ｓ。圖１為信號的ＦＨ／ＤＱＰＳＫ調制過程框圖。在時鐘的同步狀態(tài)下，根據跳頻碼從６４個相位存儲器中取出同一跳頻碼上次出現(xiàn)的信號的絕對相位，再加上差分相位作為當前信號的絕對相位，并存儲到該相位存儲器中。同時跳頻碼控制輸出信號頻率字，把相位字和頻率字寫入ＤＤＳ相應的存貯器以更新頻率和相位，啟動ＤＤＳ工作。其中，差分相位由每兩個信息比特決定。如采用 π／４ＤＱＰＳＫ方式，則信息序列與相位變化關系如表１所示。

表1 π/4 DQPSK系統(tǒng)編碼與相位變化的關系

２ ＤＤＳ技術

本文所采用的ＡＤ７００８[３]是ＡＤ公司生產的ＣＭＯＳ型ＤＤＳ芯片，該芯片功能較全、性價比高、容易開發(fā)、實現(xiàn)的成品性能較好。其相位累加器為３２位，頻率分辨率可達０．０１２Ｈｚ。頻率轉換速度與頻率間隔分辨率　之間不相干，頻率變換的速率僅受限于器件響應速度的快慢，通常為幾十納秒。由于實現(xiàn)了高度數(shù)字化、集成化，輸出頻率的穩(wěn)定度達到晶振頻率穩(wěn)定度的數(shù)量級。它適用于頻率調制、相位調制、正交調幅調制（其它一般ＤＤＳ芯片所不具備）和驅動倍頻鎖相環(huán)構成分辨率高、轉換速度快的頻率合成器等場合。ＤＤＳ的實際輸出最高頻率約為時鐘頻率的１／３，輸出頻率越高，噪聲功率越高。由文獻[３]可知，在時鐘頻率ｆｃ＝５０ＭＨｚ，輸出頻率ｆ０＝５．１ＭＨｚ情況下，其最大諧波頻率為１５．３ＭＨｚ，幅度低５１．８ｄＢ，一般可通過低通濾波器濾除。對于本文跳頻帶寬為１．５３６ＭＨｚ（小于５．１ＭＨｚ）的系統(tǒng)，調制是可以直接用ＡＤ７００８芯片予以實現(xiàn)的。