CN106374970B - 一种百万次级别窄带跳频通信的装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种百万次级别窄带跳频通信的方法，通信方法包括：跳频发射机系统主要核心是增加了高功率脉冲功放，把发射机的发射功率提高到1000W等级，有了高功率的前提，就可以在通信距离跟窄带通信匹配的情况下，提供高码速的同步字，与之相关的是宽带根升余弦滤波器(RRC Filter)；跳频接收机系统主要核心是增加了高码速同步字位同步提取模块，提取出高码速同步字携带的高分辨率时间基准，给跳频时基同步管理模块，校准本地时间基准，使得接收机频率能跟随发射机频率快速变化，与之相关的是宽带根升余弦滤波器(RRC Filter)。传输完高码速同步字之后，系统切换到窄带通信模式，对应的使用窄带根升余弦滤波器。宽带模式可以提供高码速同步字实现高速跳频，窄带通信可以提供优异的选频抗干扰能力，把这两个优点结合起来是本发明的精髓。

Description

一种百万次级别窄带跳频通信的装置及方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体为一种百万次级别窄带跳频通信的装置及方法。

背景技术

跳频速率是跳频系统的一个关键指标。跳频速率越高，越难被截获，隐蔽性越高，抗干扰能力也越强。传输每比特的跳频次数更是能体现跳频系统的跳频速率。采用跳频技术是为了确保通信的秘密性和抗干扰性。与定频通信相比，跳频通信比较隐蔽也难以被截获。只要对方不清楚载频跳变的规律，就很难截获我方的通信内容。同时，跳频通信也具有良好的抗干扰能力，即使有部分频点被干扰，仍能在其他未被干扰的频点上进行正常的通信。由于跳频通信系统是瞬时窄带系统，它易于与其他的窄带通信系统兼容，也就是说，跳频电台可以与常规的窄带电台互通，有利于设备的更新。

发明内容

本发明的目的在于提供一种百万次级别窄带跳频通信的装置及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种百万次级别窄带跳频通信的装置，包括发射机和接收机，其特征在于：发射机包括发射DSP模块，发射DSP模块核心是发射跳频时基同步管理模块，所述发射跳频时基同步管理模块分别通信连接有发射脉冲功放电源管理模块、高码速跳频同步字生成模块、低码速通信同步字生成模块、发射宽带根升余弦滤波器(RRC Filter)、发射窄带根升余弦滤波器(RRC Filter)和发射振荡器，所述高码速跳频同步字生成模块与发射宽带RRC Filter通信连接，所述低码速通信同步字生成模块与发射窄带RRC Filter通信连接，所述发射宽带RRC Filter和发射窄带RRC Filter均通信连接有发射DAC模块，所述发射DAC模块连接有发射IQ调制器，所述发射振荡器与发射IQ调制器连接，所述发射IQ调制器的输出端并接有高功率脉冲功放器和低功率连续功放器，所述高功率脉冲功放器的电源输入端与发射储能电容连接，所述高功率脉冲功放器和低功率连续功放器的输出端均连接有射频开关，所述射频开关连接有发射天线，所述接收机包括接收DSP模块，所述接收DSP模块核心是接收跳频时基同步管理模块，所述接收跳频时基同步管理模块连接有第一接收振荡器，所述接收振荡器连接有接收混频器(Mixer)，所述接收Mixer连接有接收LNA输出端和第一切换开关，所述接收LNA的输入端连接有射频带通滤波器，所述射频带通滤波器连接有接收天线，所述第一切换开关分别连接有中频宽带带通滤波器和中频窄带带通滤波器，所述中频宽带带通滤波器和中频窄带带通滤波器的输出端连接有第二切换开关，所述第二切换开关的另一端连接有中频放大器(IF AMP)，所述IF AMP连接有接收IQ解调器，接收IQ解调器分别连接有第二接收振荡器、宽带抗混叠滤波器和窄带抗混叠滤波器，所述宽带抗混叠滤波器和窄带抗混叠滤波器的另一端均连接有接收ADC模块，所述接收ADC模块分别连接有接收窄带根升余弦滤波器(RRC Filter)和接收宽带根升余弦滤波器(RRC Filter)，所述接收窄带RRCFilter连接有窄带通信协议模块，所述接收宽带RRC Filter连接有高码速同步字位同步提取模块，所述高码速同步字位同步提取模块与接收跳频时基同步管理模块连接。

一种采用上述装置的一种百万次级别窄带跳频通信方法，包括以下步骤，

S1：跳频发射机系统：发射DSP的发射跳频时基同步管理模块，同时给高码速跳频同步字生成模块，发射脉冲功放电源管理模块和发射振荡器提供精准的时间基准，这样使得高码速同步字生成模块、发射脉冲功放电源管理模块和发射振荡器都同步于相同的精准时基；

S2：发射脉冲功放电源管理模块、储能电容和高功率脉冲功放器，一起组成完整的脉冲功放，发送一个高功率脉冲高码速的同步字，使得接收机有足够的信噪比来提取时间基准，高功率脉冲高码速同步字的通信距离跟低功率窄带通信距离相匹配；

S3：根据整个发射机系统时间基准和跳频图案跳频，为调制器提供本振；

S4：跳频接收机系统：接收跳频时间基准同步跟宽带高速的同步字位同步：接收机的高码速同步字位同步提取模块同步接收宽带高速的同步字，完成信道滤波器和完整的根升余弦滤波，做最佳抽样判决和位同步后获得精确的时间基准，校正本地时间基准，控制第一接收振荡器的本振跟发射机同步跳频；

S5：接收机同步后，接收窄带RRC Filter低速的同步字，按窄带通信协议通信。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本百万次级别窄带跳频通信的装置及方法，跳频发射机系统主要核心是增加了高功率脉冲功放，把发射机的发射功率提高的1000W等级，有了高功率的前提，就可以在通信距离跟窄带通信匹配的情况下，提供高码速的同步字；跳频接收机系统主要核心是增加了高码速同步字位同步提取模块，提取出高码速同步字携带的高分辨率时间基准，给跳频时基同步管理模块，校准本地时间基准，与之相关的是宽带模块，完成信道滤波器和完整的根升余弦滤波，为最佳抽样判决做准备。

附图说明

图1为本发明发射机原理框图；

图2为本发明接收机原理框图；

图3为本发明发射机功率比示意图；

图4为本发明接收机码速比示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：

一种百万次级别窄带跳频通信的装置及方法，包括发射机和接收机，所述发射机包括发射DSP模块，所述发射DSP模块连接有发射脉冲功放电源管理模块，所述发射脉冲功放电源管理模块分别电连接有发射跳频时基同步管理模块和发射储能电容，所述发射跳频时基同步管理模块分别通信连接有高码速跳频同步字生成模块、低码速通信同步字生成模块、发射宽带RRC Filter、发射窄带RRC Filter和发射振荡器，所述高码速跳频同步字生成模块与发射宽带RRC Filter通信连接，所述低码速通信同步字生成模块与发射窄带RRCFilter通信连接，所述发射宽带RRC Filter和发射窄带RRC Filter均通信连接有发射DAC模块，所述发射DAC模块连接有发射IQ调制器，所述发射振荡器与发射IQ调制器连接，所述发射IQ调制器的输出端并接有高功率脉冲功放器和低功率连续功放器，所述高功率脉冲功放器的输入端与发射储能电容连接，所述高功率脉冲功放器和低功率连续功放器的输出端均连接有射频开关，所述射频开关连接有发射天线，所述接收机包括发射DSP模块，所述接收DSP模块连接有发射脉冲功放电源管理模块，所述接收跳频时基同步管理模块连接有第一接收振荡器，所述接收振荡器连接有接收Mixer，所述接收Mixer连接有接收LNA输出端和第一切换开关，所述接收LNA的输入端连接有射频带通滤波器，所述射频带通滤波器连接有接收天线，所述第一切换开关分别连接有中频宽带带通滤波器和中频窄带带通滤波器，所述中频宽带带通滤波器和中频窄带带通滤波器的输出端连接有第二切换开关，所述第二切换开关的另一端连接有IF AMP，所述IF AMP连接有接收IQ解调器，所述接收IQ解调器分别连接有第二接收振荡器、宽带抗混叠滤波器和窄带抗混叠滤波器，所述宽带抗混叠滤波器和窄带抗混叠滤波器的另一端均连接有接收ADC模块，所述接收ADC模块分别连接有接收窄带RRC Filter和接收宽带RRC Filter，所述接收窄带RRC Filter连接有窄带通信协议模块，所述接收宽带RRC Filter连接有高码速同步字位同步提取模块，所述高码速同步字位同步提取模块与接收跳频时基同步管理模块连接。

其通信包括以下步骤：

S1：发射机跳频发射机系统：发射DSP的发射跳频时基同步管理模块，同时给高码速跳频同步字生成模块，发射脉冲功放电源管理模块和发射振荡器提供精准的时间基准，这样使得高码速同步字生成模块、发射脉冲功放电源管理模块和发射振荡器都同步于相同的精准时基，高码速跳频同步字生成模块的同步字码速是960kb/s，窄带通信协议模块码速是9.6kb/s，码速比是100倍，；

S2：发射脉冲功放电源管理模块、储能电容和高功率脉冲功放器，一起组成完整的脉冲功放，发送一个高功率脉冲高码速的同步字，使得接收机有足够的信噪比来提取时间基准，高功率脉冲高码速同步字的通信距离跟低功率窄带通信距离相匹配，高功率脉冲功放器输出功率1000W，低功率连续功放器输出功率10W，功率比是100倍，；

S3：根据整个发射机系统时间基准和跳频图案跳频，为调制器提供本振；

因此，高码速跳频同步字和窄带通信数据的传输距离是大体相等的，同步字码速增加100倍，带来的好处是时间分辨率提高了100倍，。实现了跳频速率百万次每秒。同时，同步字的时间长度缩短了100倍，；

S4：接收机原跳频接收机系统：接收跳频时间基准同步跟宽带高速的同步字位同步：接收机的高码速同步字位同步提取模块同步接收宽带高速的同步字，完成信道滤波器和完整的升余弦滤波，做最佳抽样判决和位同步后获得精确的时间基准，校正本地时间基准，控制第一接收振荡器的本振跟发射机同步跳频；

S5：接收机同步后，接收窄带RRC Filter低速的同步字，按窄带通信协议通信。

中频宽带带通滤波器可以选用通用的10.7MHz的声表滤波器；中频窄带带通滤波器可以选用通用的21.4MHz的晶体滤波器，分别实现宽窄带抗阻塞滤波功能，提高接收机抗干扰能力，对应发射机，高码速同步字位同步提取模块的码速是960kb/s,窄带通信协议模块的码速是9.6kb/s，码速比是100倍，跳频速率可达96万次/秒。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (2)

1.一种百万次级别窄带跳频通信的装置，包括发射机和接收机，其特征在于：发射机包括发射DSP模块，发射DSP模块核心是发射跳频时基同步管理模块，所述发射跳频时基同步管理模块分别通信连接有发射脉冲功放电源管理模块、高码速跳频同步字生成模块、低码速通信同步字生成模块、发射宽带根升余弦滤波器(RRC Filter)、发射窄带根升余弦滤波器(RRC Filter)和发射振荡器，所述高码速跳频同步字生成模块与发射宽带RRC Filter通信连接，所述低码速通信同步字生成模块与发射窄带RRC Filter通信连接，所述发射宽带RRC Filter和发射窄带RRC Filter均通信连接有发射DAC模块，所述发射DAC模块连接有发射IQ调制器，所述发射振荡器与发射IQ调制器连接，所述发射IQ调制器的输出端并接有高功率脉冲功放器和低功率连续功放器，所述高功率脉冲功放器的电源输入端与发射储能电容连接，所述高功率脉冲功放器和低功率连续功放器的输出端均连接有射频开关，所述射频开关连接有发射天线，所述接收机包括接收DSP模块，所述接收DSP模块核心是接收跳频时基同步管理模块，所述接收跳频时基同步管理模块连接有第一接收振荡器，所述接收振荡器连接有接收混频器(Mixer)，所述接收Mixer连接有接收LNA输出端和第一切换开关，所述接收LNA的输入端连接有射频带通滤波器，所述射频带通滤波器连接有接收天线，所述第一切换开关分别连接有中频宽带带通滤波器和中频窄带带通滤波器，所述中频宽带带通滤波器和中频窄带带通滤波器的输出端连接有第二切换开关，所述第二切换开关的另一端连接有中频放大器(IF AMP)，所述IF AMP连接有接收IQ解调器，接收IQ解调器分别连接有第二接收振荡器、宽带抗混叠滤波器和窄带抗混叠滤波器，所述宽带抗混叠滤波器和窄带抗混叠滤波器的另一端均连接有接收ADC模块，所述接收ADC模块分别连接有接收窄带根升余弦滤波器(RRC Filter)和接收宽带根升余弦滤波器(RRC Filter)，所述接收窄带RRCFilter连接有窄带通信协议模块，所述接收宽带RRC Filter连接有高码速同步字位同步提取模块，所述高码速同步字位同步提取模块与接收跳频时基同步管理模块连接。

2.一种采用如权利要求1所述装置的百万次级别窄带跳频通信方法，其特征在于，包括以下步骤，

S1：跳频发射机系统：发射DSP模块的发射跳频时基同步管理模块，同时给高码速跳频同步字生成模块、发射脉冲功放电源管理模块和发射振荡器提供精准的时间基准，这样使得高码速同步字生成模块、发射脉冲功放电源管理模块和发射振荡器都同步于相同的精准时基；

S2：发射脉冲功放电源管理模块、储能电容和高功率脉冲功放器，一起组成完整的脉冲功放，发送一个高功率脉冲高码速的同步字，使得接收机有足够的信噪比来提取时间基准，高功率脉冲高码速同步字的通信距离跟低功率窄带通信距离相匹配；

S3：根据整个发射机系统时间基准和跳频图案跳频，为调制器提供本振；

S4：跳频接收机系统：接收跳频时间基准同步跟宽带高速的同步字位同步：接收机的高码速同步字位同步提取模块同步接收宽带高速的同步字，完成信道滤波器和完整的根升余弦滤波，做最佳抽样判决和位同步后获得精确的时间基准，校正本地时间基准，控制第一接收振荡器的本振跟发射机同步跳频；

S5：接收机同步后，接收窄带RRC Filter低速的同步字，按窄带通信协议通信。