專利名稱：一種擴跳頻信號調制解調器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種無線電通信領域中的擴跳頻信號調制解調器，特別適用于無線電通信中的數據抗干擾及保密傳輸。
目前在無線電傳輸常用的數字通信系統中一般無抗干擾措施或具有一定的抗干擾能力，但抗干擾能力不夠強。在通信中為提高抗干擾能力常采用直接序列擴頻(DS-SS)或跳頻(FH)技術。直接序列擴頻技術具有抗干擾性能好、保密性能好和抗多徑能力，但存在“遠近”效應，另外高處理增益時收發信機結構復雜、成本高。跳頻技術具有抗干擾性能好等優點，但跳頻頻率數不易太多，無法得到高性能的設備。以上不論是直接序列擴頻技術還是跳頻技術，其單一的處理增益不夠高，單一的抗干擾性能總的來說不夠強。
本實用新型的目的在于避免上述背景技術中的不足之處而提供一種擴跳結合(FH/DS)混合擴頻技術的擴跳頻信號調制解調器，本實用新型比單一的擴頻或單一的跳頻技術的處理增益更高，抗干擾性能更強、保密性更好，還具有集成化程度高，一致性好及性能可靠，生產調試簡易，成本低廉等特點。
本實用新型的目的是這樣實現的它由晶體振蕩器1、直接序列擴頻碼產生器2、跳頻信號產生器3、頻率綜合器4、FSK調制器5、直接序列擴頻調制器6、上變頻器7、接收跳頻信號產生器8、下變頻器9、正交采樣器10、同步與解調器11、電源12組成。其中晶體振蕩器1出端口1與直接序列擴頻碼產生器2入端口1連接、出端口2與同步與解調器11入端口2連接；調制數據入端A與FSK調制器5入端口1連接，直接序列擴頻碼產生器2出端口2與直接序列擴頻調制器6入端口2連接、出端口3與跳頻信號產生器3入端口1連接；FSK調制器5出端口2與直接序列擴頻調制器6入端口1連接；直接序列擴頻調制器6出端口3與上變頻器7入端口1連接，頻率綜合器4出端口1與跳頻信號產生器3入端口2連接、出端口2與接收跳頻信號產生器8入端口1連接；跳頻信號產生器3出端口3與上變頻器7入端口2連接，上變頻器7出端口3與調制輸出端口C連接，擴跳頻信號輸入端口B與下變頻器9入端口1連接，下變頻器9出端口3串接正交采樣器10后與同步與解調器11入端口1連接，同步與解調器11出端口3與接收跳頻信號產生器8入端口2連接、出端口4與解調數據輸出端口D連接；接收跳頻信號產生器8出端口3與下變頻器9入端口2連接，電源12出端+V電壓端與各部件相應電源端并接。
本實用新型的目的還可以通過以下措施達到本實用新型跳頻信號產生器3或接收跳頻信號產生器8由存儲器13、可編程器14、鎖存器15至18、直接數字合成器19組成，其中存儲器13入端1至8腳通過8根地址總線與可編程器14出端1至8腳連接、出端9至16腳通過8根數據總線與可編程器14入端11至18腳連接，入端21腳與電源12出端+V電壓端連接、入端31腳與地端連接；可編程器14入端19腳、20腳分別與同步與解調器11出端口3、直接序列擴頻碼產生器2出端口3連接、入端21和22腳與電源12出端+V電壓端連接、入端31和32腳與地端連接、出端23至30腳通過8根數據總線與鎖存器17入端1至8腳連接、出端37至44腳通過8根數據總線與鎖存器16入端1至8腳連接、出端45至52腳通過8根數據總線與鎖存器15入端1至8腳連接、出端77至84腳通過8根數據總線與鎖存器18入端1至8腳連接；鎖存器15至18各出端11至18腳分別通過8根數據總線與直接數字合成器19入端1至8腳、9至16腳、17至24腳及25至32腳連接、各入端21腳分別與電源12出端+V電壓端連接、各入端31腳分別與地端并接；直接數字合成器19入端42腳與頻率綜合器4出端口1或出端口12連接、出端41腳與上變頻器7入端口2或下變頻器9入端口2連接、入端43腳與電源12出端+V電壓端連接、入端45腳與地端連接。
本實用新型同步與解調器11由緩沖器20、可編程器21、22、存儲器23、24、程序存儲器25至28組成，其中緩沖器20入端3至6腳與正交采樣器10出端口1至出端口4連接、出端7至10腳與可編程器21入端1至4腳連接、入端23腳與電源12出端+V電壓端連接、入端25腳接地端；可編程器21入端50至55腳與程序存儲器25出端1至5腳連接、入端50至53腳與程序存儲器26出端1、4、5腳并接、入端56、57、58腳與程序存儲器26出端1、2、3腳連接、出端101至130腳與可編程器22入端1至30腳連接、出端131腳與解調數據輸出端口D連接、入端5腳與晶體振蕩器1出端口2連接、出端132腳與接收跳頻信號產生器8入端口2連接、入端133腳與電源12出端+V電壓端連接、入端135腳與地端連接；可編程器22入端51至54腳與程序存儲器27出端1至4腳連接、入端56至58腳與程序存儲器28出端1至3腳連接、出端101至130腳分別與存儲器23、24入端1至30腳并接、入端133腳與電源12出端+V電壓端連接、入端135腳與地端連接；存儲器23、24各入端33腳與電源12出端+V電壓端并接、各入端35腳與地端并接；程序存儲器25至28各入端8腳與電源12出端+V電壓端并接、各入端9腳與地端并接。
本實用新型相比背景技術有如下優點1．本實用新型采用跳頻信號產生器3和直接序列擴頻碼產生器2使調制數據在上變頻7中完成擴跳頻信號的調制。采用接收跳頻信號產生器8和同步與解調器11完成輸入的擴跳頻信號的解調，因此它比單一的擴頻或單一的跳頻調制解調技術的處理增益更高，抗干擾性能更強，保密性能更好，能大大的提高系統接收信號的性能指標，滿足通信要求。
2．本實用新型制作均采用大規模集成電路，因此電路集成化程度高，產品的一致性好及性能可靠，生產調試簡易、成本低廉。
3．本實用新型體積小，電路結構簡單，具有普及推廣應用價值。
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細描述。


圖1是本實用新型原理方框圖。
圖2是本實用新型跳頻信號產生器3或接收跳頻信號產生器8的電原理圖。
圖3是本實用新型同步與解調器11的電原理圖。
參照圖1至圖3，本實用新型由晶體振蕩器1、直接序列擴頻碼產生器2、跳頻信號產生器3、頻率綜合器4、FSK調制器5、直接序列擴頻調制器6、上變頻器7、接收跳頻信號產生器8、下變頻器9、正交采樣器10、同步與解調器11、電源12組成。其中晶體振蕩器1的出端口11與直接序列擴頻碼產生器2的入端口11連接、出端口2與同步與解調器11的入端口2連接。晶體振蕩器1作用是提供直接序列擴頻碼產生器2和同步與解調器11一個固定頻率參考信號，實施例晶體振蕩器1輸出20.6MHz的TTL方波信號，采用市售的普通集成晶體振蕩器制作。直接序列擴頻碼產生器2作用是首先對晶體振蕩器1輸入的頻率信號進行分頻，得到161.28kHz的時鐘信號。然后由該時鐘信號推動m序列發生器產生63位m序列擴頻碼信號，把產生的63位m序列擴頻碼信號一路由其出端口2輸入直接序列擴頻調制器6的入端口2，另一路由其出端口13輸入跳頻信號產生器3的入端口1，實施例直接序列擴頻碼產生器2采用市售MAX9320型邏輯電路集成塊制作。
由外接發送數據端輸入的調制數據信號由入端口A輸入FSK調制器5的入端口1,FSK調制器5為普通的二進制頻移鍵控調制器，它的輸出頻率隨二進制碼數而變化，輸出的2個二進制碼頻率載波信號分別為60.008MHz和59.992MHz，由其出端口12輸入直接序列擴頻調制器6的入端口1，實施例FSK調制器5采用常用的通用電路集成塊自制而成。直接序列擴頻調制器6其作用完成由直接序列擴頻碼產生器2輸入的m序列擴頻碼和FSK調制器5輸入的FSK載波信號相乘，從而實現了對載波的直接序列擴頻，經直接序列擴頻的信號由其出端口3輸入上變頻器7的入端口1進行混頻，實施例直接序列擴頻調制器6采用市售SBL-1型混頻集成芯片制作。
本實用新型頻率綜合器4其作用為跳頻信號產生器3和接收跳頻信號產生器8提供鐘源，實施例它是一個輸出頻率為1600MHz的鎖相環頻率綜合器，采用市售通用的頻率綜合器制作，輸出頻率鐘源由其出端口1及出端口2分別輸入跳頻信號產生器3的入端口2及接收跳頻信號產生器8的入端口1。跳頻信號產生器3作用是在直接序列擴頻碼產生器2輸入的直接序列(即m序列)擴頻碼控制下產生輸出控制信號由其出端口3輸入上變頻器7的入端口2。接收跳頻信號產生器8作用是在同步與解調器11輸入的控制信號下產生輸出控制信號由其出端口3輸入下變頻器9的入端口2。本實用新型跳頻信號產生器3或接收跳頻信號產生器8由存儲器13、可編程器14、鎖存器15至18、直接數字合成器19組成。圖2是它實施例的電原理接線圖，并按其連接線路。實施例存儲器13作用是存儲跳頻頻率控制字。可編程器14作用是控制跳頻產生的時序信號，并通過鎖存器15至18驅動后控制直接數字合成器19輸出跳頻信號。鎖存器15至18作用是對可編程器14產生的控制跳頻時序信號進行驅動后輸入直接數字合成器19。直接數字合成器19作用是根據輸入的控制跳頻時序信號產生對應的跳頻頻率信號。本實用新型輸出的跳頻頻率范圍為364至396MHz、跳速為2560跳/秒、共120個跳頻頻率點。實施例存儲器13采用市售NM27C32型集成芯片制作，可編程器14采用市售MAX9320型可編程邏輯芯片制作，鎖存器15至18采用市售74HC573型鎖存器芯片制作，直接數字合成器19采用市售ADS-431-403AE型集成組件制作。
本實用新型上變頻器7作用是將直接序列擴頻調制器6輸入的載波直接序列擴頻信號和由跳頻信號產生器3輸入的跳頻信號進行相乘，輸出擴跳結合的調制上變頻擴跳信號，由其出端口3輸入調制出端口C，出端口C外接收發信機將通信信號進行發送。
接收的擴跳頻信號接入端B后輸入下變頻器9的入端口1，下變頻器9的作用是將輸入的擴跳頻信號和接收跳頻信號產生器8輸入的本地跳頻信號進行混頻，經混頻濾波后由其出端口3輸出一個10.7MHz的直接序列擴頻信號輸入正交采樣器10的入端口1，實施例上變頻器7和下變頻器9均采用市售的SBL-1型混頻集成芯片制作。
正交采樣器10作用是把下變頻器9輸入的10.7MHz中頻信號進行正交零中頻采樣，輸出一個1比特的量化信號由其出端口2輸入同步與解調器11的入端口1，實施例正交采樣器10采用普通電路集成芯片自制而成。
本實用新型同步與解調器11作用是完成對擴跳信號的捕獲跟蹤和數據解調，它由緩沖器20、可編程器21、22、存儲器23、24、程序存儲器25至28組成，圖3是本實用新型同步與解調器11實施例的電原理接線圖，并按其連接線路。實施例同步與解調器11中的緩沖器20作用是對正交采樣器10輸入的正交采樣信號進行隔離和驅動。經隔離和驅動后輸入可編程器21、22。可編程器21、22作用是完成對擴跳頻信號的捕獲同步和解調，輸出擴跳頻解調數據信號，輸入解調數據出端口D，解調數據出端口D外接收發信機信號終端，完成通信信號的接收。存儲器23、24作用是完成存儲可編程器21、22在同步與解調過程中的中間數據。程序存儲器25至28作用是完成存儲可編程器21、22在同步與解調中所需的配置文件。實施例緩沖器20采用市售74HC245型集成芯片制作。可編程器21、22采用市售FLEX10K100型可編程邏輯芯片制作。存儲器23、24采用市售628256型存儲集成芯片制作。程序存儲器25至28采用市售EPC1型程序存儲集成芯片制作。
本實用新型電源12提供各級部件工作使用的直流電源，實施例采用通用的直流穩壓電源線路自制而成，其輸出+V端電壓為+5V電壓。
本實用新型簡要工作原理如下需發送的數據信號由入端A輸入FSK調制器5調制輸出中頻60MHz的載頻FSK信號輸入直接序列擴頻調制器6。直接序列擴頻碼產生器2產生的直接m序列擴頻碼也輸入直接序列擴頻調制器6，直接序列擴頻調制器6把FSK載頻信號和m序列擴頻碼相乘完成直接序列擴頻。跳頻信號產生器3在直接序列擴頻碼產生器2輸出的時序控制下產生用于跳頻的本振信號。上變頻器7把跳頻信號產生器3產生的跳頻本振信號與直接序列擴頻調制器6輸入的直接序列擴頻相乘完成擴頻信號的形成，并輸出擴跳結合的調制上變頻擴跳信號，由調制出端口C輸出到外接收發信機完成擴跳通信數據信號的發送。
接收的擴跳信號由擴跳信號入端B輸入下變頻器9，擴跳信號的解調分二步，即捕獲和跟蹤。捕獲時，同步與解調器11控制接收跳頻信號產生器8輸出一個固定的本地跳頻頻率信號輸入下變頻器9。下變頻器9將輸入的接收擴跳頻信號與本地跳頻信號進行混頻，輸出一個直接序列擴頻信號輸入正交采樣器10，經正交采樣后的信號輸入同步與解調器11進行相關匹配濾波，得到相關峰，該相關峰經存儲累積等數據處理后獲得一個同步脈沖，同步脈沖啟動接收跳頻信號產生器8產生跳頻本振信號，完成解跳。跟蹤時，由同步與解調器11對相關峰進行存儲、累積等數據處理后，得到位置更精確的脈沖控制接收跳頻信號產生器8產生跳頻本振信號，完成跳頻信號的跟蹤。進入跟蹤后，同步與解調器11通過對相關峰的處理，完成擴跳信號的數據解調，經解調后的擴跳頻數據信號由輸出端D輸入外接收發信機的信號終端，完成擴跳通信數據信號的接收。
本實用新型安裝結構如下把本實用新型圖1、圖2、圖3中所有電路部件的元器件分別安裝在6塊長×寬為230×190毫米的印制板上，然后把6塊印制板分別安裝在6個長×寬×高為240×200×30毫米的屏蔽盒內，6個屏蔽盒組裝在一個長×寬×高為280×250×220毫米機箱內，屏蔽盒與屏蔽盒之間通過電纜線按圖1連接關系連接，在機箱的前面板上安裝信號入端口A、B端口及信號出端口C、D端口的電纜插座，電纜插座通過電纜線與外接的收發信機連接，在機箱的后面板上安裝市電源輸入插座，在機箱的前面板上還安裝電源開關，組裝成本實用新型。
權利要求1．一種擴跳頻信號調制解調器，它由晶體振蕩器(1)、直接序列擴頻碼產生器(2)、頻率綜合器(4)、FS K調制器(5)、直接序列擴頻調制器(6)、上變頻器(7)、下變頻器(9)、正交采樣器(10)、電源(12)組成，其特征在于還有跳頻信號產生器(3)、接收跳頻信號產生器(8)、同步與解調器(11)組成，其中晶體振蕩器(1)出端口1與直接序列擴頻碼產生器(2)入端口1連接、出端口2與同步與解調器(11)入端口2連接；調制數據入端口A與FSK調制器(5)入端口1連接，直接序列擴頻碼產生器(2)出端口2與直接序列擴頻調制器(6)入端口2連接、出端口3與跳頻信號產生器(3)入端口1連接；FSK調制器(5)出端口2與直接序列擴頻調制器(6)入端口1連接；直接序列擴頻調制器(6)出端口3與上變頻器(7)入端口1連接，頻率綜合器(4)出端口1與跳頻信號產生器(3)入端口2連接、出端口2與接收跳頻信號產生器(8)入端口1連接；跳頻信號產生器(3)出端口3與上變頻器(7)入端口2連接，上變頻器(7)出端口3與調制輸出端口C連接，擴跳頻信號輸入端口B與下變頻器(9)入端口1連接，下變頻器(9)出端口3串接正交采樣器(10)后與同步與解調器(11)入端口1連接，同步與解調器(11)出端口3與接收跳頻信號產生器(8)入端口2連接、出端口4與解調數據輸出端口D連接；接收跳頻信號產生器(8)出端口3與下變頻器(9)入端口2連接，電源(12)出端+V電壓端與各部件相應電源端并接。
2．根據權利要求1所述的一種擴跳頻信號調制解調器，其特征在于跳頻信號產生器(3)或接收跳頻信號產生器(8)由存儲器(13)、可編程器(14)、鎖存器(15)至(18)、直接數字合成器(19)組成，其中存儲器(13)入端1至8腳通過8根地址總線與可編程器(14)出端1至8腳連接、出端9至16腳通過8根數據總線與可編程器(14)入端11至18腳連接，入端21腳與電源(12)出端+V電壓端連接、入端31腳與地端連接；可編程器(14)入端19腳、20腳分別與同步與解調器(11)出端口3、直接序列擴頻碼產生器(2)出端口3連接、入端21和22腳與電源(12)出端+V電壓端連接、入端31和32腳與地端連接、出端23至30腳通過8根數據總線與鎖存器(17)入端1至8腳連接、出端37至44腳通過8根數據總線與鎖存器(16)入端1至8腳連接、出端45至52腳通過8根數據總線與鎖存器(15)入端1至8腳連接、出端77至84腳通過8根數據總線與鎖存器(18)入端1至8腳連接；鎖存器(15)至(18)各出端11至18腳分別通過8根數據總線與直接數字合成器(19)入端1至8腳、9至16腳、17至24腳及25至32腳連接、各入端21腳分別與電源(12)出端+V電壓端連接、各入端31腳分別與地端并接；直接數字合成器(19)入端42腳與頻率綜合器(4)出端口1或出端口2連接、出端41腳與上變頻器(7)入端口2或下變頻器(9)入端口2連接、入端43腳與電源(12)出端+V電壓端連接、入端45腳與地端連接。
3．根據權利要求1或2所述的一種擴跳頻信號調制解調器，其特征在于同步與解調器(11)由緩沖器(20)、可編程器(21)、(22)、存儲器(23)、(24)、程序存儲器(25)至(28)組成，其中緩沖器(20)入端3至6腳與正交采樣器(10)出端口1至出端口4連接、出端7至10腳與可編程器(21)入端1至4腳連接、入端23腳與電源(12)出端+V電壓端連接、入端25腳接地端；可編程器(21)入端50至55腳與程序存儲器(25)出端1至5腳連接、入端50至53腳與程序存儲器(26)出端1、4、5腳并接、入端56、57、58腳與程序存儲器(26)出端1、2、3腳連接、出端101至130腳與可編程器(22)入端1至30腳連接、出端131腳與解調數據輸出端口D連接、入端5腳與晶體振蕩器(1)出端口2連接、出端132腳與接收跳頻信號產生器(8)入端口2連接、入端133腳與電源(12)出端+V電壓端連接、入端135腳與地端連接；可編程器(22)入端51至54腳與程序存儲器(27)出端1至4腳連接、入端56至58腳與程序存儲器(28)出端1至3腳連接、出端101至130腳分別與存儲器(23)、(24)入端1至30腳并接、入端133腳與電源(12)出端+V電壓端連接、入端135腳與地端連接；存儲器(23)、(24)各入端33腳與電源(12)出端+V電壓端并接、各入端35腳與地端并接；程序存儲器(25)至(28)各入端8腳與電源(12)出端+V電壓端并接、各入端9腳與地端并接。
專利摘要本實用新型公開了一種擴跳頻信號調制解調器,它由直接序列擴頻碼產生器、直接序列擴頻調制器、跳頻信號產生器、同步與解調器、FSK調制器、上下變頻器、正交采樣器、振蕩器等部件組成。采用擴跳結合(FH/DS)混合擴頻技術原理實現擴跳頻信號的調制與解調器。它比單一的擴頻或跳頻處理增益更高、抗干擾性更強,保密性更好,還有具有集成化程度高、體積小、成本低廉,易生產調試等特點,適合無線電工程中通信數據的抗干擾及保密傳輸。
文檔編號H04B1/707GK2462618SQ0120258
公開日2001年11月28日 申請日期2001年1月16日 優先權日2001年1月16日
發明者師本慧, 高保生, 王育紅 申請人:信息產業部電子第五十四研究所