用单片机控制DDS实现短波跳频系统的调制
发布时间:2007/9/10 0:00:00 访问次数:761
摘要：介绍用８９Ｃ５１单片微机控制直接数字频率合成器（ＤＤＳ）实现短波跳频／四相差分键控（ＦＨ／ＤＱＰＳＫ）调制系统的调制过程，着重讨论了单片微机控制系统的硬件结构及软件设计。讨论分析了采用ＡＤ７００８实现该调制的方法并给出实验结果。
关键词：单片机 直接数字频率合成（ＤＤＳ） 跳频（ＦＨ） 四相差分键控（ＤＱＰＳＫ）
频率合成器是利用一个（或多个）标准信号产生多种频率信号的设备。它不仅要求输出频率的精确度和稳定度高，而且要求频带尽可能宽。直接数字频率合成（ＤＤＳ）是继直接频率合成和间接频率合成之后发展起来的第三代频率合成技术。由于它具有相对带宽很宽、频率转换时间短、频率分辨率很高、便于集成以及频率、相位和幅度均可控制等优点，因此被广泛应用于雷达、电子对抗等军事通信系统和移动通信中。特别是在短波跳频通信中，信号在较宽的频带上不断变化，并且要求在很小的频率间隔内快速地变换频率和相位。采用ＤＤＳ技术用于跳频信号调制的理想选择。跳频系统不仅需要一个高精度迅速变化频率的频率合成器，还要求一个能产生数百或数千条跳频序列发生和频率控制的指令。本文采用８９Ｃ５１单片机作为中央控制芯片来产生跳频指令，控制ＤＤＳ实现跳频信号的调制。
１ 短波跳频通信系统的调制
短波跳频系统一般采用Ｍ进制频移键控（ＭＦＳＫ）调制方式。文献[１]提出短波跳频通信系统的调制可采用四相差分键控ＤＱＰＳＫ调制方式。由于短波信道仅在１０ｋＨｚ（白天）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出现的相位差。根据文献[２]，我们选择系统参数为：①跳频频率间隔为３ｋＨｚ；②跳频带宽１．５３６ＭＨｚ，共５１２个频点；③跳频数为６４，根据信道质量从５１２个频点中选取；④跳频速率为２５６０跳／秒（频隙时间３９０．６２５μｓ，信号时间３３３．３３３μｓ，频率变换时间５７．２９２μｓ）；⑤信息比特速率５１２０ｂｉｔ／ｓ。图１为信号的ＦＨ／ＤＱＰＳＫ调制过程框图。在时钟的同步状态下，根据跳频码从６４个相位存储器中取出同一跳频码上次出现的信号的绝对相位，再加上差分相位作为当前信号的绝对相位，并存储到该相位存储器中。同时跳频码控制输出信号频率字，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，启动ＤＤＳ工作。其中，差分相位由每两个信息比特决定。如采用π／４ＤＱＰＳＫ方式，则信息序列与相位变化关系如表１所示。
表1 π/4 DQPSK系统编码与相位变化的关系
| 二进制信息序列 | 相位变化△фk |
| 00 | π/4 |
| 01 | 3π/4 |
| 11 | -3π/4 |
| 10 | -π/4 |
２ ＤＤＳ技术
本文所采用的ＡＤ７００８[３]是ＡＤ公司生产的ＣＭＯＳ型ＤＤＳ芯片，该芯片功能较全、性价比
摘要：介绍用８９Ｃ５１单片微机控制直接数字频率合成器（ＤＤＳ）实现短波跳频／四相差分键控（ＦＨ／ＤＱＰＳＫ）调制系统的调制过程，着重讨论了单片微机控制系统的硬件结构及软件设计。讨论分析了采用ＡＤ７００８实现该调制的方法并给出实验结果。
关键词：单片机 直接数字频率合成（ＤＤＳ） 跳频（ＦＨ） 四相差分键控（ＤＱＰＳＫ）
频率合成器是利用一个（或多个）标准信号产生多种频率信号的设备。它不仅要求输出频率的精确度和稳定度高，而且要求频带尽可能宽。直接数字频率合成（ＤＤＳ）是继直接频率合成和间接频率合成之后发展起来的第三代频率合成技术。由于它具有相对带宽很宽、频率转换时间短、频率分辨率很高、便于集成以及频率、相位和幅度均可控制等优点，因此被广泛应用于雷达、电子对抗等军事通信系统和移动通信中。特别是在短波跳频通信中，信号在较宽的频带上不断变化，并且要求在很小的频率间隔内快速地变换频率和相位。采用ＤＤＳ技术用于跳频信号调制的理想选择。跳频系统不仅需要一个高精度迅速变化频率的频率合成器，还要求一个能产生数百或数千条跳频序列发生和频率控制的指令。本文采用８９Ｃ５１单片机作为中央控制芯片来产生跳频指令，控制ＤＤＳ实现跳频信号的调制。
１ 短波跳频通信系统的调制
短波跳频系统一般采用Ｍ进制频移键控（ＭＦＳＫ）调制方式。文献[１]提出短波跳频通信系统的调制可采用四相差分键控ＤＱＰＳＫ调制方式。由于短波信道仅在１０ｋＨｚ（白天）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出现的相位差。根据文献[２]，我们选择系统参数为：①跳频频率间隔为３ｋＨｚ；②跳频带宽１．５３６ＭＨｚ，共５１２个频点；③跳频数为６４，根据信道质量从５１２个频点中选取；④跳频速率为２５６０跳／秒（频隙时间３９０．６２５μｓ，信号时间３３３．３３３μｓ，频率变换时间５７．２９２μｓ）；⑤信息比特速率５１２０ｂｉｔ／ｓ。图１为信号的ＦＨ／ＤＱＰＳＫ调制过程框图。在时钟的同步状态下，根据跳频码从６４个相位存储器中取出同一跳频码上次出现的信号的绝对相位，再加上差分相位作为当前信号的绝对相位，并存储到该相位存储器中。同时跳频码控制输出信号频率字，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，启动ＤＤＳ工作。其中，差分相位由每两个信息比特决定。如采用π／４ＤＱＰＳＫ方式，则信息序列与相位变化关系如表１所示。
表1 π/4 DQPSK系统编码与相位变化的关系
| 二进制信息序列 | 相位变化△фk |
| 00 | π/4 |
| 01 | 3π/4 |
| 11 | -3π/4 |
| 10 | -π/4 |
２ ＤＤＳ技术
本文所采用的ＡＤ７００８[３]是ＡＤ公司生产的ＣＭＯＳ型ＤＤＳ芯片，该芯片功能较全、性价比
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