CN103905075A - 宽带跳频射频收发系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种宽带跳频射频收发系统，其中在信号发生时，DDS将处理好的基带信号上变频至中频，经滤波处理后通过开关选择通道提供给固定本振---定频锁相环，得到高中频信号，再与宽带锁相环混频得到宽带射频信号，经开关选择后，滤波放大后从射频输入输出端口输出。宽带信号的捷变切换是通过宽带锁相环的频率变换来实现的，窄带频率的捷变切换是通过DDS来实现的。两者的相互组合来实现全频段的频率切换，并通过DDS的高频率精度来保证整个射频输出的精度。通过数字滤波器和谐波滤波器有效抑制输出信号杂散和谐波。本发明宽带跳频射频收发系统采用直接数字式频率合成器结合锁相环技术，并实现收发复用。

Description

宽带跳频射频收发系统

技术领域

本发明涉及宽带跳频射频收发技术领域，具体来说，本发明涉及一种宽带跳频射频收发系统。

背景技术

目前，通信对抗的防御手段可以通过提高信号隐蔽性来提高系统的抗干扰性能。信号隐蔽性包含信号方式的隐蔽性：双工方式、调制方式、多路方式、编码方式、同步方式。信号参数的隐蔽性：特别是与抗干扰有关的参数，如：扩频序列、跳频序列、同步参数、信令参数等。

快速跳频是针对中、低速跳频通信系统易受跟踪式干扰而采用的一项新技术。其主要原理是：移动通信系统以高于信息速率的跳速在很宽的频带上进行频率跳变，即每个信息比特跳几跳以上，相当于跳速高达100KHz～1MHz，比目前的跳速提高100～1000倍。与中、低速跳频方式相比，这种体制的显著特点是：

·能有效地对抗跟踪式干扰和转发式干扰；

·能消除宽带移动通信中多径效应造成的不利因素；

·大大改善数据传输时的误码性能，从而提高可通率。

以上这些优点特别适用于新一代的无线通信。

抗跟踪干扰：现有的对抗跟踪干扰或单频干扰手段，主要靠慢跳频或中速跳频。跳频对躲避固定干扰有很好的作用，然而，目前的信号检测手段也日新月异，检测能力日益加强，目前任一种DSP芯片的FFT速度能够很容易地达到1ms以下，即现有的跳频系统很容易受到跟踪干扰的攻击。

解决这个问题的根本办法就是采用快速跳频。也就是说要将跳频速率提高到每个频点的停留时间不超过从通信发射机到干扰机再到通信接收机的传播延迟，从而使最理想的跟踪干扰或转发干扰到达接收机的时间超过有效的通信时隙而失去干扰作用。例如，当干扰机在10km以外时，只要跳频速率达到15KHz即可彻底解决跟踪干扰和转发干扰问题。

抗阻塞干扰：传统的通信系统，特别是宽带系统(跳频和扩频)对干扰的抑制主要靠中频滤波，然而由于前端高频放大器和混频器都是非线性器件，在有强干扰时会产生不可恢复的交调干扰和噪声恶化，即产生射频前端的阻塞。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种采用直接数字式频率合成器(DDS)结合锁相环技术，并实现收发复用的宽带跳频射频收发系统。

为解决上述技术问题，本发明提供一种宽带跳频射频收发系统，包括：

直接数字式频率合成器，将处理好的基带信号上变频至中频；

第一DDS带通滤波器，其输入端与所述直接数字式频率合成器的输出端相连接；

第一选择开关，其输入端与所述第一DDS带通滤波器的输出端相连接；

第二DDS带通滤波器，其输入端与所述第一选择开关的一输出端相连接；

第一放大器，其输入端与所述第二DDS带通滤波器的输出端相连接；

第一混频器，其一输入端与所述第一放大器的输出端相连接；

第二选择开关，其一输入端直接与所述第一选择开关的另一输出端相连接，其一输出端与所述第一混频器的另一输入端相连接；

第一带通滤波器，其输入端与所述第一混频器的输出端相连接；

第二放大器，其输入端与所述第一带通滤波器的输出端相连接；

第二带通滤波器，其输入端与所述第二放大器的输出端相连接，其输出端与一中频输出端口相连接；

第三带通滤波器，其一端与所述第二选择开关的一输入输出可变端相连接；

第二混频器，其一端与所述第三带通滤波器的另一端相连接；

定频锁相环，其输出端与所述第二混频器的一输入端相连接；

第四带通滤波器，其一端与所述第二混频器的另一端相连接；

第三混频器，其一端与所述第四带通滤波器的另一端相连接；

宽带锁相环，其输出端与所述第三混频器的一输入端相连接；

程控衰减器，其一端与所述第三混频器的另一端相连接；

第一数字滤波器，其一端与所述程控衰减器的另一端相连接；

第三选择开关，其一输入输出可变端与所述第一数字滤波器的另一端相连接；

第三放大器，其输入端与所述第三选择开关的一输出端相连接；

第四选择开关，其一输入端与所述第三放大器的输出端相连接；

第四放大器，其输入端与所述第四选择开关的一输出端相连接，其输出端与所述第三选择开关的一输入端相连接；

第二数字滤波器，其一端与所述第四选择开关的一输入输出可变端相连接；

第五选择开关，其一输入输出可变端与所述第二数字滤波器的另一端相连接；

第五放大器，其输入端与所述第五选择开关的一输出端相连接；

第六选择开关，其一输入端与所述第五放大器的输出端相连接，其一输出端与所述第五选择开关的一输入端相连接；以及

谐波滤波器，其一端与所述第六选择开关的一输入输出可变端相连接，另一端与一射频输入/输出端口相连接。

可选地，所述第三放大器为激励放大器。

可选地，所述第四放大器为低噪声放大器。

可选地，所述第五放大器为功率放大器。

可选地，所述第四带通滤波器的频率比所述第三带通滤波器的频率高。

可选地，系统中的上述各部件通过一控制端口受一数字信号处理终端的管理。

可选地，所述数字信号处理终端为FPGA加DSP芯片。

可选地，所述宽带跳频射频收发系统应用于一宽带跳频通信系统或者一宽带跳频通信系统综合测试仪。

本发明上述解决方式的原理是：1)尽量提高前端器件的线性动态范围，2)将增益尽量分配在中放，3)更重要的和更直接的方法是在天线和高放间引入可快速编程的高Q无源跳频滤波器，从而大幅度降低进入有源器件的干扰电平，提高抗阻塞能力。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明是一种采用DDS结合锁相环技术实现收发复用的宽带跳频射频收发系统，可用于宽带跳频通信系统和宽带跳频通信系统综合测试仪，宽带跳频射频收发系统，实现某宽带带宽内任意频率间的快速跳变，频率可以任意切换跳变；同时频率精度可以达到0.1Hz；可以加载被调制的基带信号；跳频速率可以达到2000跳/秒。同时通过提高前端器件的线性动态范围，将增益尽量分配在中放，在射频前端引入可快速编程的高Q无源数字跳频滤波器(即数字跳频滤波器)，从而大幅度降低进入有源器件的干扰电平，提高抗阻塞能力。极大的提高了信号参数的隐蔽性，增加了信号被捕获跟踪和阻塞干扰的难度，极大的提高了系统的电子对抗能力。系统通过收发复用，大大降低了成本和体积，同时也大大降低了系统功耗。

附图说明

本发明的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：

图1为本发明一个实施例的宽带跳频射频收发系统的原理框图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本发明，但是本发明显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本发明的保护范围。

图1为本发明一个实施例的宽带跳频射频收发系统的原理框图。如图1所示，该宽带跳频射频收发系统100主要包括：直接数字式频率合成器(Direct DigitalSynthesizer，DDS)101、第一DDS带通滤波器102、第一选择开关103、第二DDS带通滤波器104、第一放大器105、第一混频器106、第二选择开关107、第一带通滤波器108、第二放大器109、第二带通滤波器110、第三带通滤波器111、第二混频器112、定频锁相环113、第四带通滤波器114、第三混频器115、宽带锁相环116、程控衰减器117、第一数字滤波器118、第三选择开关119、第三放大器120、第四选择开关121、第四放大器122、第二数字滤波器123、第五选择开关124、第五放大器125、第六选择开关126以及谐波滤波器127。其中，直接数字式频率合成器101将处理好的基带信号上变频至中频；第一DDS带通滤波器102的输入端与直接数字式频率合成器101的输出端相连接；第一选择开关103的输入端与第一DDS带通滤波器102的输出端相连接；第二DDS带通滤波器104的输入端与第一选择开关103的一输出端相连接；第一放大器105的输入端与第二DDS带通滤波器104的输出端相连接；第一混频器106的一输入端与第一放大器105的输出端相连接；第二选择开关107的一输入端直接与第一选择开关103的另一输出端相连接的一输出端与第一混频器106的另一输入端相连接；第一带通滤波器108的输入端与第一混频器106的输出端相连接；第二放大器109的输入端与第一带通滤波器108的输出端相连接；第二带通滤波器110的输入端与第二放大器109的输出端相连接，其输出端与一中频输出端口相连接；第三带通滤波器111的一端与第二选择开关107的一输入输出可变端相连接；第二混频器112的一端与第三带通滤波器111的另一端相连接；定频锁相环113的输出端与第二混频器112的一输入端相连接；第四带通滤波器114的一端与第二混频器112的另一端相连接，该第四带通滤波器114的频率比第三带通滤波器111的频率高；第三混频器115的一端与第四带通滤波器114的另一端相连接；宽带锁相环116的输出端与第三混频器115的一输入端相连接；程控衰减器117的一端与第三混频器115的另一端相连接；第一数字滤波器118的一端与程控衰减器117的另一端相连接；第三选择开关119的一输入输出可变端与第一数字滤波器118的另一端相连接；第三放大器120为激励放大器，其输入端与第三选择开关119的一输出端相连接；第四选择开关121的一输入端与第三放大器120的输出端相连接；第四放大器122为低噪声放大器，其输入端与第四选择开关121的一输出端相连接，其输出端与第三选择开关119的一输入端相连接；第二数字滤波器123的一端与第四选择开关121的一输入输出可变端相连接；第五选择开关124的一输入输出可变端与第二数字滤波器123的另一端相连接；第五放大器125为功率放大器，其输入端与第五选择开关124的一输出端相连接；第六选择开关126的一输入端与第五放大器125的输出端相连接，其一输出端与第五选择开关124的一输入端相连接；谐波滤波器127的一端与第六选择开关126的一输入输出可变端相连接，另一端与一射频输入/输出端口相连接。

在本实施例中，系统100中的上述各部件通过一控制端口(未标示)受一数字信号处理终端128的管理，该数字信号处理终端128可以为FPGA加DSP芯片。

本发明的宽带跳频射频收发系统工作原理简述如下：

信号发生时，DDS将处理好的基带信号上变频至中频，经滤波处理后通过开关选择通道提供给固定本振(定频锁相环)，得到高中频信号，再与宽带锁相环混频得到宽带射频信号，经开关选择后，滤波放大后从射频输入/输出端口输出。宽带信号的捷变切换是通过宽带锁相环的频率变换来实现的，窄带频率的捷变切换是通过DDS来实现的。两者的相互组合来实现全频段的频率切换，并通过DDS的高频率精度来保证整个射频输出的精度。通过数字滤波器和谐波滤波器有效抑制输出信号杂散和谐波。

信号接收时，信号从射频输入/输出端口进入，经过谐波滤波器和数字滤波、功率控制后通过开关选择后提供给宽带锁相环，通过宽带锁相环一定步进的跳变将接收信号变换到具有一定中频带宽的高中频信号。高中频信号经滤波后再与定频本振混频得到具有一定中频带宽的低本振信号。该带宽的中频信号与DDS实现的本振混频，变换得到固定低中频，再经过滤波、放大处理后提供给后级单元做处理。

由于本发明的宽带跳频射频收发系统收发不同时工作，所以能将整个射频电路通过开关选择复用，这样大大降低了成本和体积，同时也大大降低了系统功耗。

本发明的宽带跳频射频收发系统采用DDS结合锁相环技术，并收发复用方式，实现了某宽带带宽内任意频率间的快速任意跳变，达到了通常频综和射频收发系统难以实现的宽带捷变频发生和接收技术指标或水平，有效提高了信号参数的隐蔽性，增加了信号被捕获跟踪和阻塞的难度，极大的提高了系统的电子对抗能力。系统可应用于宽带跳频通信系统和宽带跳频通信系统综合测试仪，解决了宽带跳频射频信号任意频率间快速跳变的难题，有效提高了信号参数的隐蔽性，增加了信号被捕获跟踪和阻塞的难度，极大的提高了系统的电子对抗能力。本发明具有较好的实用性。

综上所述，与现有技术相比，本发明是一种采用DDS结合锁相环技术实现收发复用的宽带跳频射频收发系统，可用于宽带跳频通信系统和宽带跳频通信系统综合测试仪，宽带跳频射频收发系统，实现某宽带带宽内任意频率间的快速跳变，频率可以任意切换跳变；同时频率精度可以达到0.1Hz；可以加载被调制的基带信号；跳频速率可以达到2000跳/秒。同时通过提高前端器件的线性动态范围，将增益尽量分配在中放，在射频前端引入可快速编程的高Q无源数字跳频滤波器(即数字跳频滤波器)，从而大幅度降低进入有源器件的干扰电平，提高抗阻塞能力。极大的提高了信号参数的隐蔽性，增加了信号被捕获跟踪和阻塞干扰的难度，极大的提高了系统的电子对抗能力。系统通过收发复用，大大降低了成本和体积，同时也大大降低了系统功耗。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本发明权利要求所界定的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种宽带跳频射频收发系统(100)，包括：

直接数字式频率合成器(101)，将处理好的基带信号上变频至中频；

第一DDS带通滤波器(102)，其输入端与所述直接数字式频率合成器(101)的输出端相连接；

第一选择开关(103)，其输入端与所述第一DDS带通滤波器(102)的输出端相连接；

第二DDS带通滤波器(104)，其输入端与所述第一选择开关(103)的一输出端相连接；

第一放大器(105)，其输入端与所述第二DDS带通滤波器(104)的输出端相连接；

第一混频器(106)，其一输入端与所述第一放大器(105)的输出端相连接；

第二选择开关(107)，其一输入端直接与所述第一选择开关(103)的另一输出端相连接，其一输出端与所述第一混频器(106)的另一输入端相连接；

第一带通滤波器(108)，其输入端与所述第一混频器(106)的输出端相连接；

第二放大器(109)，其输入端与所述第一带通滤波器(108)的输出端相连接；

第二带通滤波器(110)，其输入端与所述第二放大器(109)的输出端相连接，其输出端与一中频输出端口相连接；

第三带通滤波器(111)，其一端与所述第二选择开关(107)的一输入输出可变端相连接；

第二混频器(112)，其一端与所述第三带通滤波器(111)的另一端相连接；

定频锁相环(113)，其输出端与所述第二混频器(112)的一输入端相连接；

第四带通滤波器(114)，其一端与所述第二混频器(112)的另一端相连接；

第三混频器(115)，其一端与所述第四带通滤波器(114)的另一端相连接；

宽带锁相环(116)，其输出端与所述第三混频器(115)的一输入端相连接；

程控衰减器(117)，其一端与所述第三混频器(115)的另一端相连接；

第一数字滤波器(118)，其一端与所述程控衰减器(117)的另一端相连接；

第三选择开关(119)，其一输入输出可变端与所述第一数字滤波器(118)的另一端相连接；

第三放大器(120)，其输入端与所述第三选择开关(119)的一输出端相连接；

第四选择开关(121)，其一输入端与所述第三放大器(120)的输出端相连接；

第四放大器(122)，其输入端与所述第四选择开关(121)的一输出端相连接，其输出端与所述第三选择开关(119)的一输入端相连接；

第二数字滤波器(123)，其一端与所述第四选择开关(121)的一输入输出可变端相连接；

第五选择开关(124)，其一输入输出可变端与所述第二数字滤波器(123)的另一端相连接；

第五放大器(125)，其输入端与所述第五选择开关(124)的一输出端相连接；

第六选择开关(126)，其一输入端与所述第五放大器(125)的输出端相连接，其一输出端与所述第五选择开关(124)的一输入端相连接；以及

谐波滤波器(127)，其一端与所述第六选择开关(126)的一输入输出可变端相连接，另一端与一射频输入/输出端口相连接。

2.根据权利要求1所述的宽带跳频射频收发系统(100)，其特征在于，所述第三放大器(120)为激励放大器。

3.根据权利要求2所述的宽带跳频射频收发系统(100)，其特征在于，所述第四放大器(122)为低噪声放大器。

4.根据权利要求3所述的宽带跳频射频收发系统(100)，其特征在于，所述第五放大器(125)为功率放大器。

5.根据权利要求1所述的宽带跳频射频收发系统(100)，其特征在于，所述第四带通滤波器(114)的频率比所述第三带通滤波器(111)的频率高。

6.根据权利要求1所述的宽带跳频射频收发系统(100)，其特征在于，系统中的上述各部件通过一控制端口受一数字信号处理终端(128)的管理。

7.根据权利要求6所述的宽带跳频射频收发系统(100)，其特征在于，所述数字信号处理终端(128)为FPGA加DSP芯片。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的宽带跳频射频收发系统(100)，其特征在于，所述宽带跳频射频收发系统(100)应用于一宽带跳频通信系统或者一宽带跳频通信系统综合测试仪。