基于单片机的跳频控制器的设计与实现

技术分类: 嵌入式系统  | 2006-01-16
来源:中电网 | 南京林业大学信息科学技术学院 赵明忠

       1 引言

       
跳频就是“多频、选码、频移键控”,即用伪码序列构成跳频指令来控制频率合成器,并在多个频率中进行选择的移频键控。

       跳频通信具有抗干扰、抗截获的能力,并能做到频谱资源共享,所以,在当前现代化的电子战中,跳频通信已显示出巨大的优越性,它是战术无线电通信抗干扰措施的具体体现。另外,跳频通信也正应用到民用通信中,以抗衰落、抗多径、抗网间干扰和提高频谱利用率。

       跳频控制器是跳频通信系统中的核心部件,具有跳频图案的产生、同步、自适应控制等功能。我们研制了超短波跳频通信系统中的跳频控制器。下面详细讨论其设计与实现。

       2 跳频控制器设计

       2.1 主要技术

参数设计

       考察一下系统的跳频技术性能,主要注意下列各项指标:跳频带宽要宽,跳频的频率数目要多,跳频的速率要快,跳频码的周期要长,跳频系统的同步时间要短。
     
       所设计的跳频控制器的主要性能指标如下:跳频速率:203跳/ s;跳频带宽:可在30MHz~87.975MHz范围跳,也可分段跳;跳频频率数:256个;组网能力:能组128个网,有迟入网功能;同步:首次同步时间0.5s,迟后入网同步时间为6s;同步可靠性:误码率10-1时,同步概率为95%;跳频图案:复杂非线性; 跳频序列周期:>1011bit;跳频密钥量:>264;语音数据速率:16kb/s。

       2.2 硬件系统的设计

       2.2.1 硬件电路组成

      
整机电路如图1所示。

整机电路


       它有五个主要模块,其功能简要说明如下。

       (1)微处理器模块(CPU)是跳频控制器的核心,CPU产生信号控制整个跳频控制器工作。它由87C51FB单片机及外围电路组成。

       (2)基带模块(BBCC)给收发信机模块和音频单元之间进出的发送和接收信号选定通路。BBCC模块含有下列微电子模块:射频音频接口(RAI);增量调制器(DM);先入先出(FIFO)控制器(FC);Bit同步器(BIS):使跳频控制器的内部数据时钟与接收数据同步;伪随机码发生器(PRG):产生确定跳频图案的码,受CPU模块控制。

       (3)接收模块(RC)搜综接收数据以得到同步数据,它包含下列微电子模块;相关器:将收到的数据和CPU模块提供的数据序列(相关码)进行比较,在相一致(相关)时作出指示;同步检测器和TOD(Time of Day)解码器(SYTD):译码同步数据并提供指示得到同步的定时信号,还译码TOD数据并将译出数据送CPU模块,SYTD由CPU模块控制;实时时钟(RTC):当电源由跳频控制器断开时,这块微电子电路保持TOD的跟踪。跟控器电源断开时,一块锂电池给RTC馈电,由一个32.768kHz振荡器作为RTC频率基准。

       (4)定时模块(TC)提供定时控制信号。

       (5)系统模块(SYS)使系统的跳频控制单元和其他单元接口。

       2.2.2 跳频控制器工作原理

      
首先介绍跳频控制器发送通路的工作原理。

       (1)数字化的发送信号加到FC的串入并出寄存器,FC把发送数据组织为16bit一组。当二个数据字节准备好时,FC对CPU发信号,CPU读取两个字节,并把它们存入作为FIFO寄存器的RAM部分。FIFO控制器的工作起点与跳频周期(用信号HOP表示)的起点同步。

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