跳频的原理

发布网友发布时间：2022-04-22 05:30

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热心网友时间：2022-05-13 01:46

跳频通信是一种扩频通信。跳频是指载波频率在很宽频带范围内按某种图案(序列)进行跳变。信息数据经适当编码后成为带宽为Bd的基带信号，再对带宽为Bd的基带信号进行载波调制。载波频率受伪随机码发生器控制，在带宽为BSS(BSS远大于Bd)的频带内随机跳变，实现基带信号带宽Bd扩展到发射信号使用的带宽BSS的频谱扩展。产生跳变载波的可变频率合成器受伪随机序列(跳频序列)控制，使载波频率随跳频序列的序列值改变而改变。跳频序列的码元宽度为Tc，每间隔时间Tc，可变频率合成器的输出载波频率跳变一次。跳频信号经射频滤波器至天线发射后，被接收机接收。
接收机首先从发送来的跳频信号中提取跳频同步信号，使本机伪随机序列控制的频率跳变与接收到的跳频信号同步，得到被同步的本地载波，使载波解调即扩频解调获得携带有信息的中频信号，从而得到发射机送来的信息。
在跳频系统中，用狭窄的工作频带按某种顺序跳变，并均匀地使用全部宽频带的各个窄带。跳频系统最常用的是RS编码，它是多元BCH循环编码的一种，有最大的汉明距离，可选用的编码数目多。
跳频系统与IS-95中采用的直扩系统一样，最重要的参数是扩频增益G，对跳频系统来说又称跳频增益。跳频系统的可变频率合成器能提供N个不同频率，即跳频数为N。跳频系统的频带宽度BSS为N个最小跳频间隔Δf=Bd。跳频系统的扩频增益为
也就是说，跳频系统的扩频增益等于系统的最大频率跳变数。扩频增益G的大小直接反映了跳频抗衰落、抗干扰能力的大小。
对跳频系统的可变频率合成器有两点要求：一是受跳频序列控制；二是能足够快地跳变频率，使系统能很快地从一个频率跳变到另一个频率。快跳较慢跳具有更好的抗干扰和隐蔽性能。
跳频所用的频率合成器有直接式(只用混频、分频、倍频合成)和间接式(用锁相环〉两种。前者的跳频速率高于后者，后者仅适用于慢速、中速跳频。
发送端在时钟控制下，伪码发生器产生伪随机序列去控制频率合成至生成跳频载波系列，称做跳频图案。跳频通信系统的原理框图见上图。图中接收端的预调制滤波器是一种中心频率随信号跳频式样而同步跳变的窄带滤波器（通频带允许所需信号通过），目的在于增加接收机的时间选择性，减少强干扰对接收机可能引起的阻塞现象。
接收的跳频载波序列若与本地产生的跳频序列图案一致，则经混频后可得到一个固定的中频信号，再经解调获得输出。若外来跳频图案与本地图案不一致，则得不到一个固定的中频信号，解调后只是一些噪声而得不到有用的输出。因此时间同步是跳频通信的关键技术。
调制方式可根据跳频信号的特征进行选择。在跳频系统中不宜采用对相位要求严格的调制方式。因为在跳频通信系统中，接收机的本地载波要做到与外来信号的载波在相位上保持相干是很困难的。因此，宜用非相干检测方式。频率合成器是跳频通信系统的重要组成部分。频率合成器的性能将制约跳频速率。对频率合成器的要求是跳频速率快、杂散电平低和功耗小。频率合成器进行频率跳变时，一般有2个阶段：一个是过渡期（暂态时间），一个是滞留期（稳态时间）。要求过渡期尽量的要短，以实现高速转换。