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跳频收发系统中的跳频频率合成器设计

发布时间:2020-12-18 发布时间:
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0 引 言
跳频技术作为军事通信的主要抗干扰手段,近几十年来,在军事通信装备中得到了广泛的应用。20世纪90年代初,出现了高数据率抗干扰的短波跳频系统,其跳频速度达到几千跳/秒,具有很强的抗多径、抗衰落能力。在不用自适应均衡的情况下,可提供上千比特/秒的数据传输能力,所以高速短波跳频技术是军用短波跳频系统发展的方向。
在短波高速跳频系统中,跳频频率合成器的研究是关键技术之一。从频率合成技术的发展过程看,频率合成的方法主要有三种:直接频率合成(DFS)、锁相环式频率合成(PLL)、直接数字频率合成(DDS)。这三种基本的频率合成方法各有特点,实际应用中,采用单独一种方法往往难以满足频率合成器的所有技术指标。因此,在设计频率合成器时,可以根据具体的设计要求,组合使用这些基本方法,以达到最佳的效果。这里的跳频频率合成器设计采用了DDS和PLL相结合的方法。


1 跳频频率合成器硬件设计
1.1 方案选择
DDS和PLL相结合构成的跳频频率合成器有几种方式:DDS激励PLL方案、PLL内插DDS组合方案和频率转换快捷的组合方案等。本设计采用的是第一种方案,如图1所示。PLL设计成N倍频环,DDS输出直接作为PLL的参考信号。


该方案主要性能如下:
(1)输出频率:f0=NfDDS;
(2)输出频率分辨率:fr=NfDDSr(FDDSr为DDS的频率分辨率);
(3)输出频率fo的建立时间:T=TDDS+TPLL。式中:TDDS是改变DDS输出频率fDDSr所需的时间;TPLL是fDDS改变后,锁相环重新锁定所需的时间。为了使锁相环能很快地锁定,在锁相环的快捕带宽范围内变化fDDS,这样TPLL就是快捕时间。通常快捕时间很短,即使变化范围超出锁相环的快捕带宽范围,由于这是在上一次锁定的基础上重新进行的锁定过程,所以,锁定时间也会很短。这样,输出频率fo总的建立时间T就小,可以满足快速跳频的需要。
1.2 硬件设计
硬件设计原理图如图2所示。

图2为超短波跳频收发系统中跳频频率合成器设计原理图。系统对跳频频率合成器的设计要求:工作频率为410~468 MHz,频率间隔25 kHz,可实现全频段跳频和分频段跳频,频率转换时间小于100μs。
设计中,DDS的核心器件采用美国AD公司的AD9850;鉴相器采用美国国半(National Semiconduc-tor)的集成锁相电路LMX2306;VCO选用的是AM-PLIFONIX公司的集成模块TOM9307,它的输出信号频率为300~600 MHz;控制灵敏度为20 MHz/V。



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