CN209748554U - 高频短波跳频跟踪干扰装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种高频短波跳频跟踪干扰装置，包括：模数转换器，其输入端与基带干扰信号源连接；现场可编程门阵列，其输入端与模数转换器连接；数字上变频器，与现场可编程门阵列的输出端连接；其中，现场可编程门阵列还包括副载波产生模块。由于采用数字信号处理技术，以全数字方式产生短波跳频跟踪干扰信号，信号的调制和跳频副载波信号的产生均由FPGA可编程实现，换频时间缩短至0.1us，产生的跳频跟踪干扰信号的跳频速率可达到100万跳/秒，可实现对10万跳/秒的跳频信号的跟踪干扰。
Description
技术领域
本实用新型涉及短波通信技术领域，具体涉及一种高速短波跳频跟踪干扰源装置。
背景技术
随着通信技术的发展，为了提升通信的抗干扰性能，新一代战术短波通信普遍采用跳频通信方案。
目前，短波跳频跟踪干扰信号采用模拟混频装置，原理如图1所示。待调制的基带干扰信号(如噪声或外部输入信号)先调制到固定频率(一般为71.4MHz)本振信号上，调制方式为调频(FM)，形成71.4MHz中频信号。然后，中频信号与可变本振信号(频率范围为73.4MHz～101.4MHz)进行混频，变频到短波频段，产生短波跳频跟踪干扰信号。
控制电路通过通信接口接收外部数据，转换成频率控制码，控制可变本振信号产生电路，实现频率跳变和跟踪干扰。在模拟混频装置中，可变本振信号产生电路是用锁相环电路实现的，由于有信号相位噪声性能的要求，其环路滤波器的时间常数不能太小，锁相环路的换频时间通常大于1ms，在信号驻留时间与信号换频时间为9:1时，产生的跳频跟踪干扰信号的跳速最高为100跳/秒，只能对50跳/秒以下的跳频通信信号形成有效的跳频跟踪干扰，在跳频通信信号的跳速大于50跳/秒时，无法形成有效的跳频跟踪干扰。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种高速短波跳频跟踪干扰源装置，以解决现有的模拟混频装置在跳频通信信号的跳速大于50跳/秒时，无法形成有效的跳频跟踪干扰的问题。
本实用新型实施例提供了一种高频短波跳频跟踪干扰装置，包括：
模数转换器，其输入端与基带干扰信号源连接；
现场可编程门阵列，其输入端与模数转换器连接；
数字上变频器，与现场可编程门阵列的输出端连接；
其中，现场可编程门阵列还包括副载波产生模块。
可选地，还包括：基带调理模块，设置在模数转换器与基带干扰信号源之间。
可选地，基带调理模块为音频放大器。
可选地，模数转换器将干扰信号从模拟信号转换为数字信号。
可选地，还包括：内插滤波器，其输入端与模数转换器的输出端连接，其输出端与副载波产生模块连接，用于提高数字信号的采样率。
可选地，现场可编程门阵列的输出信号采样率最大值为55.296Msps。
可选地，数字上变频器的工作频率固定为15MHz。
可选地，还包括引导设备，与现场可编程门阵列的副载波产生模块通过并行接口连接。
可选地，引导设备用于获取频率控制码。
可选地，副载波产生模块根据频率控制码产生相应频率的副载波。
本实用新型的有益效果：
由于采用数字信号处理技术，以全数字方式产生短波跳频跟踪干扰信号，信号的调制和跳频副载波信号的产生均由FPGA可编程实现，换频时间缩短至0.1us，产生的跳频跟踪干扰信号的跳频速率可达到100万跳/秒，可实现对10万跳/秒的跳频信号的跟踪干扰。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本实用新型的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本实用新型进行任何限制，在附图中：
图1为模拟混频装置的短波跳频跟踪干扰信号产生流程框图；
图2为本实用新型实施例中第一种高频短波跳频跟踪干扰装置的结构图；
图3为本实用新型实施例中第二种高频短波跳频跟踪干扰装置的结构图；
图4为本实用新型实施例中的一种短波跳频跟踪干扰信号产生流程框图；
图5为本实用新型实施例中的一种高频短波跳频跟踪干扰装置的FPGA的FM调制电路接线示意图；
图6为本实用新型实施例中的一种高频短波跳频跟踪干扰装置的FPGA的跳频副载波产生电路接线示意图；
图7为本实用新型实施例中的一种高频短波跳频跟踪干扰装置的FPGA信号输出FIFO接线示意图；
图8为本实用新型实施例中的一种高频短波跳频跟踪干扰装置的FPGA的工作时钟产生电路接线示意图；
图9为本实用新型实施例中的一种高频短波跳频跟踪干扰装置的FPGA的外围电路接线示意图；
图10为本实用新型实施例中的一种高频短波跳频跟踪干扰装置的DUC部分电路接线示意图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型实施例提供了一种高频短波跳频跟踪干扰装置，如图2所示，包括模数转换器1，现场可编程门阵列3和数字上变频器4，其中，模数转换器的输入端与基带干扰信号源2连接；现场可编程门阵列3的输入端与模数转换器1连接；数字上变频器4与现场可编程门阵列2的输出端连接；其中，现场可编程门阵列3还包括副载波产生模块31。
在本实施例中，基带干扰信号源2产生的基带干扰信号为模拟信号，经模数转换器1转换为数字信号，再由现场可编程门阵列(以下称FPGA)对其进行FM调制，副载波产生模块31产生预设频率的载波信号，经调制的数字信号加载到前述载波信号上，发送至数字上变频器(DUC)4进行数模转换，得到所需的跳频跟踪干扰信号。在具体实施例中，FPGA芯片选用用XC6SLX100型号，DUC芯片选用AD9957型号。
FPGA由于其灵活性，可以定制各种电路以及满足不同的数字电路需要，而且FPGA有强大的逻辑资源和寄存器资源来实现大数据的高速运算。在具体实施例中，如图5和图6所示，至少对FPGA定制两个电路：调频(FM)电路和副载波产生电路。
现有的模拟信号电路处理的换频时间至少为1ms，而FPGA的信号换频时间可缩短至0.1μs，因此在信号驻留时间与信号换频时间为9:1时，产生的跳频跟踪干扰信号的跳速最高为1,000,000跳/秒，因此能够实现对10万跳/秒的跳频信号的跟踪干扰。此外，以全数字方式产生短波跳频跟踪干扰信号，信号的调制和跳频副载波信号的产生均由FPGA可编程实现，直接在FPGA内完成跳频跟踪干扰信号，数字上变频器只要工作在固定频率15MHz上，无需频繁调整工作频率。
作为可选的实施方式，还包括：基带调理模块5，设置在模数转换器与基带干扰信号源之间。
作为可选的实施方式，基带调理模块5为音频放大器。
在本实施例中，用音频放大器对基带干扰信号进行放大，此处为振幅放大。
作为可选的实施方式，模数转换器1将干扰信号从模拟信号转换为数字信号。
在本实施例中，模数转换器1采用AD7684单片音频AD变换电路实现。
作为可选的实施方式，还包括：内插滤波器6，其输入端与模数转换器1的输出端连接，其输出端与副载波产生模块31连接，用于提高数字信号的采样率。
在本实施例中，插值滤波器中经常用到一种称为CIC的滤波器(CascadeIntegrator-comb Filter级联梳状滤波器)。CIC滤波器可以用来实现抽取器和内插器，它具有结构简单、规整，需要的存储量小的优点。由于它不需要乘法器，加之滤波器的所有系数均为1，而且利用积分环节减少了中间过程的存储量，因此常常用在高速采样(高速采样使得乘法器个数太多)和插值比很大(插值比大使得FIR滤波器的阶数过高，要存的系数太多)的场合。CIC滤波器可以用DSP或现场可编程门阵列(FPGA)来实现。但是DSP实现高速插值滤波有困难，而FPGA具有设计简单、技术成熟、设计周期短以及VHDL语言中滤波器参数N、M、R修改容易等优点。加之CIC滤波器具有不需要乘法器、寄存器个数要求较多的特点，正好符合FPGA的适用范围。
作为可选的实施方式，现场可编程门阵列3的输出信号采样率最大值为55.296Msps。
在本实施例中，通过前述CIC滤波器将采样率提升至55.296Msps。
作为可选的实施方式，数字上变频器4的工作频率固定为15MHz。
在本实施例中，由于FPGA完成了FM调制和跳频调制，因此数字上变频器只需以固定频率工作。
作为可选的实施方式，还包括引导设备7，与现场可编程门阵列3的副载波产生模块31通过并行接口连接。
作为可选的实施方式，引导设备7用于获取频率控制码。
作为可选的实施方式，副载波产生模块根据频率控制码产生相应频率的副载波。
在本实施例中，引导设备为外部的侦察设备，根据外界所需产生频率控制码，并将频率控制码发送给FPGA，使副载波产生模块产生相应频率的副载波，以此产生跳频载波信号。
虽然结合附图描述了本实用新型的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。
Claims (10)
1.一种高频短波跳频跟踪干扰装置，其特征在于，包括：
模数转换器(1)，其输入端与基带干扰信号源(2)连接；
现场可编程门阵列(3)，其输入端与所述模数转换器(1)连接；
数字上变频器(4)，与所述现场可编程门阵列(3)的输出端连接；
其中，所述现场可编程门阵列(3)还包括副载波产生模块(31)。
2.根据权利要求1所述的高频短波跳频跟踪干扰装置，其特征在于，还包括：基带调理模块(5)，设置在所述模数转换器(1)与所述基带干扰信号源(2)之间。
3.根据权利要求2所述的高频短波跳频跟踪干扰装置，其特征在于，所述基带调理模块(5)为音频放大器。
4.根据权利要求1所述的高频短波跳频跟踪干扰装置，其特征在于，所述模数转换器(1)将干扰信号从模拟信号转换为数字信号。
5.根据权利要求4所述的高频短波跳频跟踪干扰装置，其特征在于，还包括：内插滤波器(6)，其输入端与所述模数转换器(1)的输出端连接，其输出端与所述副载波产生模块(31)连接，用于提高所述数字信号的采样率。
6.根据权利要求1所述的高频短波跳频跟踪干扰装置，其特征在于，所述现场可编程门阵列(3)的输出信号采样率最大值为55.296Msps。
7.根据权利要求6所述的高频短波跳频跟踪干扰装置，其特征在于，所述数字上变频器(4)的工作频率固定为15MHz。
8.根据权利要求1所述的高频短波跳频跟踪干扰装置，其特征在于，还包括引导设备(7)，与所述副载波产生模块(31)通过并行接口连接。
9.根据权利要求8所述的高频短波跳频跟踪干扰装置，其特征在于，所述引导设备(7)用于获取频率控制码。
10.根据权利要求9所述的高频短波跳频跟踪干扰装置，其特征在于，所述副载波产生模块(31)根据所述频率控制码产生相应频率的副载波。
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