基于FPGA的跳频扩频实验系统研究

摘要

跳频扩频通信是目前国际上研究的热点课题。它具有抗干扰能力强、截获概率低、信号隐蔽和易于组网等优点，被广泛应用于军事和民用领域。扩频分直接序列扩频、跳频扩频、跳时扩频、脉冲线性扩频及混合方式等，其中最常用的是直接序列扩频和跳频扩频。
　　 本文研究跳频扩频通信实验系统。包括系统结构，硬件电路设计和软件设计。由于FPGA具有低功耗、低成本、高可靠性和开发周期短等优点，在通信和电子等领域得到广泛的应用，因此系统核心部分采用FPGA实现。
　　 文中首先对跳频通信发展现状进行分析，根据跳频通信原理给出实验系统整体结构，完成跳频发射模块、跳频接收模块、同步以及控制系统模块的设计。其中频率合成器采用直接数字频率合成器(DDS)，具有频率分辨率高、频率范围宽、转换速率快和相位连续等优点，可很好的完成跳频载波要求。为方便学生观察信号，在每个模块中的关键部分都设置了测试点。实验系统在结构上采用通用底板和总线控制方式，各功能模块也采用统一的结构，使系统具有灵活组合、易升级、学生参与度高、实验项目多等特点，可以很好的完成设计性和创新性实验。
　　 此外，系统配置了MCU处理器、LCD显示、16位键盘和RS232接口，可以方便与PC机通信。硬件电路采用ProtelDXP绘制，软件采用VHDL语言和单片机汇编语言设计。所设计的VHDL程序在QuartusⅡ7.2环境下进行了仿真，部分程序经过康芯SOPC实验箱验证，功能和技术指标满足设计要求。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章　绪论

1.1引言

1.2课题的背景和意义

1.2.1跳频通信发展概况

1.2.2扩频通信实验系统现状

1.3研究内容与论文结构

第二章　跳频通信原理

2.1跳频通信原理及特点

2.1.1跳频通信的原理

2.1.2跳频通信的特点

2.2跳频通信关键技术

2.2.1跳频序列

2.2.2频率合成

2.2.3跳频同步

2.3跳频通信系统结构

2.4实验系统设计

2.5本章小结

第三章　硬件设计

3.1实验系统整体结构

3.2跳频发射系统设计

3.2.1基带调制模块设计

3.2.2跳频发射模块设计

3.3跳频接收系统设计

3.3.1同步与解跳模块设计

3.3.2基带解调模块设计

3.4控制电路设计

3.4.1控制器电路设计

3.4.2键盘显示模块设计

3.4.3接口设计

3.5本章小结

第四章　软件设计

4.1跳频发射系统软件设计

4.1.1 FSK调制软件设计

4.1.2跳频发射软件设计

4.2跳频接收系统软件设计

4.2.1跳频同步软件设计

4.2.2 FSK解调软件设计

4.2.3位同步与基带信号恢复软件设计

4.3单片机控制软件设计

4.3.1控制器主程序设计

4.3.2键盘显示程序设计

4.3.3 FPGA控制程序设计

4.4本章小结

第五章　系统测试和性能分析

5.1系统仿真

5.1.1 FSK调制仿真

5.1.2跳频序列仿真

5.1.3频率合成仿真

5.1.4跳频发射仿真

5.1.5同步与解跳仿真

5.1.6 FSK解调仿真

5.2系统性能分析

5.3本章小结

第六章　结论与展望

6.1结论

6.2下一步研究工作

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

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