用单片机操控ＤＤＳ完成短波跳频体系的调制

文献[１]提出短波跳频通讯体系的调制可选用四相差分键控ＤＱＰＳＫ调制方法。因为短波信道仅在１０ｋＨｚ（白日）或２．５ｋＨｚ（晚上）的带宽内是近似静态的[１]，所以跳频信号差分相位调制信息为同一频率前后相邻呈现的相位差。依据文献[２]，咱们挑选体系参数为：①跳频频率距离为３ｋＨｚ；②跳频带宽１．５３６ＭＨｚ，共５１２个频点；③跳频数为６４，依据信道质量从５１２个频点中选取；④跳频速率为２５６０跳／秒（频隙时刻３９０．６２５μｓ，信号时刻３３３．３３３μｓ，频率改换时刻５７．２９２μｓ）；⑤信息比特速率５１２０ｂｉｔ／ｓ。图１为信号的ＦＨ／ＤＱＰＳＫ调制进程框图。在时钟的同步状态下，依据跳频码从６４个相位存储器中取出同一跳频码前次呈现的信号的肯定相位，再加上差分相位作为当时信号的肯定相位，并存储到该相位存储器中。一起跳频码操控输出信号频率字，把相位字和频率字写入ＤＤＳ相应的存贮器以更新频率和相位，发动ＤＤＳ作业。其间，差分相位由每两个信息比特决议。如选用π／４ＤＱＰＳＫ方法，则信息序列与相位改变联系如表１所示。

表1 π/4 DQPSK体系编码与相位改变的联系

２ ＤＤＳ技能

本文所选用的ＡＤ７００８[３]是ＡＤ公司出产的ＣＭＯＳ型ＤＤＳ芯片，该芯片功用较全、性价比高、简单开发、完结的制品功用较好。其相位累加器为３２位，频率分辨率可达０．０１２Ｈｚ。频率转化速度与频率距离分辨率之间不相干，频率改换的速率仅受限于器材响应速度的快慢，一般为几十纳秒。因为完结了高度数字化、集成化，输出频率的安稳度到达晶振频率安稳度的数量级。它适用于频率调制、相位调制、正交调幅调制（其它一般ＤＤＳ芯片所不具备）和驱动倍频锁相环构成分辨率高、转化速度快的频率组成器等场合。ＤＤＳ的实践输出最高频率约为时钟频率的１／３，输出频率越高，噪声功率越高。由文献[３]可知，在时钟频率ｆｃ＝５０ＭＨｚ，输出频率ｆ０＝５．１ＭＨｚ情况下，其最大谐波频率为１５．３ＭＨｚ，起伏低５１．８ｄＢ，一般可经过低通滤波器滤除。关于本文跳频带宽为１．５３６ＭＨｚ（小于５．１ＭＨｚ）的体系，调制是可以直接用ＡＤ７００８芯片予以完结的。

本体系的调制电路是用５１系列的单片机８９Ｃ５１操控ＤＤＳ芯片ＡＤ７００８来完结的。如图２所示，经过Ｄ０～Ｄ７数据总线在ＷＲ、ＣＳ的操控下，将数据操控字首先写入ＡＤ７００８的并行寄存器，然后在ＬＯＡＤ和ＴＣ０～ＴＣ３的操控下按表２所示将并行寄存器数据转载到功用寄存器。

表2 AD7008外部操控逻辑（并行方法）

运用ＡＤ７００８内部参阅电压（ＶＲＥＦ＝１．２７Ｖ），ＲＳＥＴ≈３９０Ω时为满刻度电流输出。在管脚ＩＯＵＴ与地之直接入５０Ω电阻，输出信号峰－峰值为１Ｖ的跳频信号。Ｐ１．０，Ｐ１．１别离操控芯片复位和频率寄存器的挑选。依据电路，ＲＡＭ６１１６地址为００００Ｈ～０７ＦＦＨ，并行寄存器地址为４０００Ｈ，指令寄存器地址为８０００Ｈ，频率寄存器０地址为０Ａ０００Ｈ，频率寄存器１地址为０Ａ８００Ｈ，相位寄存器地址为０Ｂ０００Ｈ，ＩＱ寄存器地址为０Ｂ８００Ｈ。相位寄存器的值为差分相位，０、π／４、π／２、３π／４、π、５π／４、３π／２、７π／４别离对应寄存器的值（低１２位）为：０００Ｈ、２００Ｈ、４００Ｈ、６００Ｈ、８００Ｈ、０Ａ００Ｈ、０Ｃ００Ｈ、０Ｅ００Ｈ。跳频信号的跳频守时由守时器０中止来完结：跳频速率２５６０跳／秒，守时时刻为３９０．６２５μｓ。

３ 程序完结

该调制体系的软件流程图如图３所示。

跳频信号的调制关键是跳频码的产生和ＤＤＳ的操控。短波ＦＨ／ＤＱＰＳＫ体系要求有杰出特性的跳频序列，混沌理论的发展为跳频序列的产生供给了一种新的方法。运用混沌非线性来产生跳频序列，其跳频图画的功用比较好。文献[４]介绍了用单片机完结Ｌｏｇｉｓｔｉｃ混沌ＦＨ序列的产生。现在，混沌序列的研讨主要是硬件完结的有限字长问题。咱们用单片机完结根据Ｌｅｍｐｅｌ－Ｇｒｅｅｎｂｅｒｇｅｒ模型（简称Ｌ－Ｇ模型）[５]的ｍ序列，选取周期为６３，并可以为用户供给不同的ｍ序列。它可以用于通讯开始时选用短码引导长码[６]的混沌初值传递的跳频同步捕获体系（有必要对ｍ序列进行宽距离处理以合适短波跳频体系）。图４是示波器显现的基带跳频信号波形。

以上评论了以单片机操控ＤＤＳ技能为中心完结跳频信号的调制规划方法，编写了部分试验程序。在体系的调试中发现，示波器显现波形呈现相位没有正确调制在某一跳频点上，信号先在新跳频频率上以正弦波（选同相输出）方式呈现一守时刻，当新的相位移至ＤＤＳ的相位寄存器后才使信号有新的相位。经剖析得知，这是因为ＡＤ７００８芯片从并口寄存器的数据转移至频率与相位寄存器没有一起进行的原因。这可以替换其它ＤＤＳ芯片来处理，如ＡＤ９８５０[７]，其频率和相位数据可以一起输入（频率字为３２ｂｉｔ，相位字为５ｂｉｔ，休眠、厂家测验操控字为３ｂｉｔ，共４０ｂｉｔ），来操控完结高速ＤＤＳ技能。别的，完结的仅为数字信号的基带跳频信号调制，还有必要进行二次调制成短波单边带（ＳＳＢ）信号才干发射出去。假如选用更高输出最高频率的ＤＤＳ芯片，即可完结短波跳频信号的一次性调制。跟着制作工艺的进步，这是可以完结的。现在ＤＤＳ芯片已做到１ＧＨｚ以上。更好的方法是选用ＤＤＳ与锁相环（ＰＬＬ）技能相结合来完结，它具有较高的频率安稳度、准确度和分辨力，并具有体积小、功耗低、操作便利等特色。