基于FPGA的跳扩频信号发送系统设计

　　对部队中已大量装备使用的跳扩频电台的维护与测试需要性能稳定的跳扩频信号源，因此非常必要研制使用方便、性能可靠的跳扩频信号源，以解决部队急需，从而提高部队的机务维修保障能力。随着电子技术的发展，尤其是近十年来数字化技术、超大规模集成电路和软件方面的新技术新成果不断涌现，使得设计高可靠、高精度、高稳定可携带方便的测试系统成为可能。与传统测试系统中的跳扩频信号源相比，本跳扩频信号发送系统采用了FPGA、DDS等多种先进技术，具有体积小、重量轻、成本低、集成度高、精度高、可靠性强等优点，能够有效地模拟产生需要的跳扩频信号，为机载跳扩频电台的测试提供可靠的激励信号。

　　1 系统设计总体方案

　　针对信号源需求分析，设计系统总体方案如图1所示。FPGA接收主控单元(MCU)传递的信息数据，接收数据源速率为4.8 kb/s。基带处理部分进行差错编码，编码处理后的基带信息数据以9.6 kb/s信息速率输入成帧电路，组帧后信息速率为38.4kb/s。中频处理电路接收38.4 kb/s信息速率的数据，并进行扩频和DQPSK调制。扩频调制PN码码片速率为1.228 8 M码片/秒，即每个调制符号对应64个码片。系统中频输出8.192 MHz DQPSK数字数据。系统带宽跨度为UHF(超短波)105～156 MHz，分了16个跳频点带宽≥45.5MHz。跳频最小间隔≥2.5 MHz，跳频速度1 000 Hop/s。

　　2 关键模块研究与实现

　　2.1 DQPSK调制

　　中频调制使用数字化DQPSK(相对相移键控)调制，该调制技术能有效利用数据带宽，同时采用差分编码解决QPSK调制时出现的相位模糊问题，保证了数据的正确解调。DQPSK调制框图如图2所示。

　　差错控制编码采用(217)卷积编码，码率为1/2。交织采用块交织，交织器长度为384，即一大帧的长度。为保证数据的连续发送，交织采用两个交织器轮流工作。交织后数据以9.6 kb/s交给DQPSK调制，经差分串并转换，以64位码长的M序列对转换后码率减半的数据进行扩频调制和成形滤波。数控振荡器(NCO)产生正交调制的波形，对成形滤波后的信号进行正交调制。

　　2.1.1 滤波成形

　　DOPSK调制后的信号存在以下问题：调制后的信号将出现瞬时变化，这将不可避免地导致信号的瞬时频谱的扩散，如果无失真地传输该信号就要求有很宽的信道带宽，这在信号传输中是无法实现，唯一有效的途径就是采用滤波技术限制频谱，这就需要基带滤波。基带滤波是在时域上扩展符号，如果设计的不好，在接收端将会引起严重的码间干扰(ISI)。无码间扰准则可表示为：