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采用直扩(DSSS)和跳频(FHSS)技术的扩频收发信机及载波恢复研究

马晋毅  
【摘要】:在现代军事高科技领域中,扩频技术以其独特的抗干扰、抗截获和抗侦破的能力被广泛应用于军事通信领域,扩频收发信机也因此成为军用通信系统的核心装备。本论文通过采用直序扩频(DSSS)和跳频扩频(FHSS)实现了信号频谱的扩展,通过采用声表面波技术保证了宽带直扩信号的实时解扩解调,扩频信号的载波恢复采用改进的平方环法得以实现。本论文的研究领域几乎涵盖了扩频收发信机的主要单元,研究范围从系统级设计一直延伸到器件级设计。而且项目面向军用,项目技术指标要求高。经联试,系统工作稳定可靠,满足设计要求。 本论文的创新点和项目研究过程中有价值的工作主要体现在以下几方面: 从声表面波核心器件研制开始,完成了对基于声表面波技术和锁相环技术的扩频和跳频技术相结合的扩频收发信机的设计和研制,对整个扩频收发信机的信号链路设计给出了明确的理论设计方法和硬件实现手段。 为实现扩频接收模块对宽谱扩频信号的实时解扩,我们自主设计并研制了目前国内最高位数的单片式SAW匹配滤波器和与之配套的SAW固定延迟线。SAW匹配滤波器的处理增益Gp=23.5dB,仅比理论值低0.5dB。在ST石英上制作的SAW固定延迟线在延迟时间τ =25μs、插损IL≤55dB的情况下, Δf-3dB≥21.7MHz,达到国内先进水平。 在复合式频率合成器的研究中,合成的70MHz频率其SSB相位噪声≤-112dBc/Hz@1kHz,杂散抑制≥80dB;合成的跳变频率其SSB相位噪声≤-102dBc/Hz@1kHz,杂散抑制≥65dB。由于较好地解决了高频信号的板间串扰问题,对板间串扰的抑制从56dB提高到69dB,从而首次成功地将两个PLL单元集成在同一PCB上,实现了模块体积的小型化。同时简化了装配流程,在我们查阅的资料和国内同类产品中未见相同结构的报道。 在载波恢复模块中,充分利用分频器对杂散抑制的的独特作用,通过增加两级分频器改进了通用平方环的性能,保证了在大多普勒频移(±150kHz)条件下对载波的快速跟踪(4kHz/s)和低相位噪声载波(-114dBc/Hz@1kHz)的恢复,同时将距载波频率仅±39.4kHz的杂散抑制提高了15dB。 深入研究了基于匹配滤波器的扩频接收机中的载波恢复问题,得到了两点有意义的结论,并在此基础上提出了一种在大多普勒频移和高位数PN码条件下也可稳定工作的扩频接收机结构,其前提条件是信码速率足够高。


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