-扩频通信技术_第4章.ppt

哈尔滨工业大学通信技术研究所 4.5 频率跳变信号产生 FH-SS信号，一般不采用信号直接调制频率跳变的载波， (1)当系统射频频率较高时，在较高频率上进行调制比较困难； (2)信号通过调制实现频率搬移过程中，不可避免产生一些带外分量，调制器无法抑制，通常需在调制器后加带通滤波器控制； (3)调制器特性和参数与工作频率有密切关系。载波大范围内变化，已调信号在各个频道上的特性很难保证完全一致。 * 因为 实际中发射机在中频进行信息调制，再利用上变频器搬移到射频段。 图4-25 频率跳变系统信号产生原理方框图 * 4.5.1 跳频器 (1) 频率范围 跳频器是FH-SS系统核心器件。 由伪随机码发生器、指令译码器、频率合成器构成。 频率数和跳变速率是决定整个频率跳变系统性能的主要技术参数。 跳频器主要指标 跳频器： 指频率合成器的工作频率范围，或频率合成器输出信号的频率范围。频率范围越大，可供选取的频率数就越多，跳频信号的频谱扩展的越宽，扩频处理增益Gp越大。 (2) 频率间隔 两个相邻频率之间的最小间隔DFmin称为频率分辩率，应满足频率跳变系统跳频间隔 fD的要求，即 * 跳频器主要指标 (3) 频率转换时间 频率转换时间是频率合成器输出信号的频率改变后，达到稳定工作所需要的时间Tt。频率转换时间越短，可允许的频率跳变速率就越高，就更适合高速数据的传输，并有效地抑制干扰，特别是人为转发性干扰。 (4) 频率稳定度与准确度(相对频率稳定度与决对频率稳定度) 频率稳定度是指在指定的时间间隔内，频率合成器输出信号的频率偏离规定值的数值。频率准确度是指输出信号频率的实际值偏离规定值的数值，即频率误差。在工程上通常将这两个指标合并，统称为频率的稳准度。 (5) 频谱纯度 频率合成器输出信号的频率不稳定性在频域表现为信号的频谱不纯。一般要求跳频频率合成器输出的频谱要纯，具有低的噪声性能，特别是低的相位噪声。 * * 4.5.2 频率合成器 1.直接式频率合成器 采用混频、分频、倍频等方法合成； 2.间接式频率合成器 采用锁相环； 3.直接数字合成DDS方式 FH-SS频率合成器分类 FH-SS系统可变频率合成器与普通频率合成器有两点区别 （1）输出信号频率受跳频指令控制； （2）能足够快地改变输出信号频率，使系统能很快地进行频率转换，躲避外部跟踪式干扰。 * 1. 直接式频率合成器 图4-26 直接式频率合成器 合成频率数越多，滤波器的数量就越多。在工程上很少使用。 1） 最简单的方式是用一系列频率信号经和/差频（混频滤波法）获得大量合成频率。 特点 2）利用完全相同的混频(和)与分频(除)基本单元级联而成。 图4-27 直接式频率合成器(N=4096) * （1）频率数目 频率数目与输入参考信号的频率数目及混频的次数有关。若M个基本单元级联，参考信号频率个数为k，则输出频率总数为 （2）最小频率间隔 每增加一级基本单元，输出信号频率间隔就减少为前一级频率间隔的1/N0 ；则M级的最小频率间隔为 * 例 * f1=142.5MHz，f2=147.5MHz，f3=152.5MHz，f4=157.5MHz k=4，DF=5MHz。基本单元分频比N0=4，整个频率合成器由6个基本单元串联而成，即M=6，问输出频率的总数?最小频率间隔为? （3）延迟特性 带通滤波器用来抑制混频产生的和频之外的其它组合频率，以保证输出频谱纯度。 带通滤波器的延迟特性是影响跳频时间最关键指标，级联滤波器的总时延将限制跳频器的频率跳变速率。 * （4）基本单元开关电路 图4-28 混频-分频基本单元门开关电路（k=4） 2. 间接式频率合成器 均由锁相环电路来实现。一般只适用于慢速、中速频率跳变系统。 图4-29 锁相环跳频频率合成器 矛盾：这两个基本要求和锁相环路中环路滤波器的基本特性矛盾！环路滤波器带宽越窄，输出信号相位噪声就越小，但环路捕获时间要加长，增加频率合成器的频率转换时间。 FH-SS系统要求输出信号的频谱纯且频率转换速度快。 * * 低相位噪声情况下加快频率跳变时间的解决措施 （1）使用取样环路滤波器 代替环路滤波器 ，取样-保持形式的LF可以降低由鉴相器产生的一些抖动，从而减少环路捕获时间来提高跳频速率。 （2）利用跳频指令控制 利用跳频指令把VCO工作频率预置在输出信号频率附近，使环路锁定时间大大降低。可通过DAC将控制跳频指令转变为直流电压来作为VCO控制信号，其数值恰好能将VCO输出频率粗调到所要求频率附近。相当于降低环路开环增益，相位抖动也相应降低。 （3）利用多环技术 各锁