一）概述

該課題源于本博士點(diǎn)通過(guò)外協(xié)合作針對(duì)裝備空軍的抗干擾電臺(tái)出口型進(jìn)行改造設(shè)計(jì)的專(zhuān)項(xiàng)課題，目標(biāo)為提供一種可編程配置的抗干擾電臺(tái)，能夠根據(jù)需要對(duì)當(dāng)前我空軍裝備的某型超短波抗干擾電臺(tái)進(jìn)行性能指標(biāo)的縮放控制，以適應(yīng)出口型號(hào)的需要。主要內(nèi)容包括接收機(jī)核心算法的改進(jìn)，對(duì)擴(kuò)頻碼的碼長(zhǎng)可配置，以及對(duì)應(yīng)不同碼長(zhǎng)和碼序列的相關(guān)器的設(shè)計(jì)和參數(shù)配置方式的設(shè)計(jì)。接收機(jī)為數(shù)字中頻軟件接收機(jī)，可在單片F(xiàn)PGA上實(shí)現(xiàn)了數(shù)字中頻信號(hào)解調(diào)算法以及數(shù)據(jù)輸入輸出接口的全部功能。

二）工作原理

軟件擴(kuò)頻接收機(jī)包含射頻前端，頻率合成器，數(shù)字中頻模塊以及電源模塊，輔助調(diào)試模塊等其他外圍電路。

本課題核心部分為可靈活配置的數(shù)字中頻信號(hào)處理模塊，將用于替換現(xiàn)裝的抗干擾電臺(tái)中頻處理單元，二者接口的機(jī)械和電器特性將保持一致以支持直接模塊替換。其他模塊主要用于研發(fā)階段進(jìn)行自主調(diào)試和驗(yàn)證等用途。

三）軟件擴(kuò)頻收機(jī)特點(diǎn)

1） 單芯片中頻信號(hào)處理單元

在單片F(xiàn)PGA（Altera公司的Cyclone系列 EP1C12）中實(shí)現(xiàn)了數(shù)字中頻BPSK/DS信號(hào)完整的發(fā)射和接收過(guò)程。

2）采用分段數(shù)字匹配濾波器實(shí)現(xiàn)信號(hào)解擴(kuò)

直擴(kuò)信號(hào)解擴(kuò)采用分段式匹配濾波器形式的相關(guān)器，最大碼長(zhǎng)128，且碼長(zhǎng)可變。對(duì)匹配濾波器的硬件實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了資源優(yōu)化，配合折疊式的相關(guān)器結(jié)構(gòu)，占用的硬件資源比直接實(shí)現(xiàn)方式大大減小。

3）基于SOPC技術(shù)方案，可擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)軟件擴(kuò)頻接收機(jī)

在FPGA中集成Altera的軟核處理器，配合其軟件指令定制功能和其他可用IP資源，構(gòu)建了一個(gè)軟件擴(kuò)頻接收機(jī)的平臺(tái)。

4）擁有完整的算法和軟硬件資源，適應(yīng)不同應(yīng)用需求。

基于分段式匹配濾波器的信號(hào)解調(diào)算法可以支持高動(dòng)態(tài)信號(hào)的接收，提供了動(dòng)態(tài)條件下獨(dú)特的無(wú)縫切換的鎖頻環(huán)路控制算法，使得載波恢復(fù)更為快捷、平穩(wěn)。此外，還具備完整的Matlab仿真模型，Verilog硬件仿真模型和以FPGA板為中心硬件測(cè)試平臺(tái)，可作為第三方用來(lái)研發(fā)擴(kuò)頻通信產(chǎn)品的參考平臺(tái)。

圖1. 軟件擴(kuò)頻接收機(jī)中頻系統(tǒng)框圖

四）主要技術(shù)指標(biāo)

基帶數(shù)據(jù)調(diào)制方式：DBPSK\QPSK

基帶數(shù)據(jù)傳輸速率：32\64\128kb/s

直擴(kuò)擴(kuò)頻碼：128位的M序列（碼型可選）；

直擴(kuò)偽碼速率：4.096Mb/s

基帶成形脈沖：滾降系數(shù)可調(diào)的升余弦脈沖；

中頻頻率：24.384MHz（可選）；

中頻信息帶寬：大于8MHz；

中頻輸入信噪比：0dB~-5dB

多普勒頻移：不小于40KHz；

同步時(shí)間：不大于50ms（偽碼捕獲時(shí)間為1個(gè)符號(hào)期）

五）應(yīng)用前景

本模塊是抗干擾電臺(tái)的核心功能模塊，可變長(zhǎng)度的擴(kuò)頻碼長(zhǎng)對(duì)應(yīng)于可以不同級(jí)別的抗干擾通信能力，這一特點(diǎn)使設(shè)備可以根據(jù)應(yīng)用環(huán)境的要求，設(shè)置相應(yīng)長(zhǎng)度的擴(kuò)頻碼和碼型，而無(wú)需改動(dòng)電臺(tái)的硬件部分，讓一個(gè)型號(hào)的電臺(tái)可以適應(yīng)多種不同要求的應(yīng)用環(huán)境的要求。

數(shù)字中頻信號(hào)處理模塊的配置靈活性，可以廣泛應(yīng)用于多種突發(fā)式語(yǔ)音、數(shù)據(jù)高動(dòng)態(tài)無(wú)線(xiàn)通信場(chǎng)合以及GPS信號(hào)接收機(jī)設(shè)計(jì)。