4.5頻率跳變信號產生FH-SS信號，一般不采用信號直接調制頻率跳變的載波，(1)當系統射頻頻率較高時，在較高頻率上進行調制比較困難；(2)信號通過調制實現頻率搬移過程中，不可避免產生一些帶外分量，調制器無法抑制，通常需在調制器后加帶通濾波器控制；(3)調制器特性和參數與工作頻率有密切關系。載波大范圍內變化，已調信號在各個頻道上的特性很難保證完全一致。1因為實際中發射機在中頻進行信息調制，再利用上變頻器搬移到射頻段。圖4-25頻率跳變系統信號產生原理方框圖

24.5.1跳頻器(1)頻率范圍跳頻器是FH-SS系統核心器件。由偽隨機碼發生器、指令譯碼器、頻率合成器構成。頻率數和跳變速率是決定整個頻率跳變系統性能的主要技術參數。

跳頻器主要指標

跳頻器：指頻率合成器的工作頻率范圍，或頻率合成器輸出信號的頻率范圍。頻率范圍越大，可供選取的頻率數就越多，跳頻信號的頻譜擴展的越寬，擴頻處理增益Gp越大。(2)頻率間隔兩個相鄰頻率之間的最小間隔DFmin稱為頻率分辯率，應滿足頻率跳變系統跳頻間隔fD的要求，即

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跳頻器主要指標(3)頻率轉換時間頻率轉換時間是頻率合成器輸出信號的頻率改變后，達到穩定工作所需要的時間Tt。頻率轉換時間越短，可允許的頻率跳變速率就越高，就更適合高速數據的傳輸，并有效地抑制干擾，特別是人為轉發性干擾。

(4)頻率穩定度與準確度(相對頻率穩定度與決對頻率穩定度)頻率穩定度是指在指定的時間間隔內，頻率合成器輸出信號的頻率偏離規定值的數值。頻率準確度是指輸出信號頻率的實際值偏離規定值的數值，即頻率誤差。在工程上通常將這兩個指標合并，統稱為頻率的穩準度。(5)頻譜純度頻率合成器輸出信號的頻率不穩定性在頻域表現為信號的頻譜不純。一般要求跳頻頻率合成器輸出的頻譜要純，具有低的噪聲性能，特別是低的相位噪聲。454.5.2頻率合成器1.直接式頻率合成器采用混頻、分頻、倍頻等方法合成；2.間接式頻率合成器采用鎖相環；3.直接數字合成DDS方式FH-SS頻率合成器分類FH-SS系統可變頻率合成器與普通頻率合成器有兩點區別（1）輸出信號頻率受跳頻指令控制；（2）能足夠快地改變輸出信號頻率，使系統能很快地進行頻率轉換，躲避外部跟蹤式干擾。61.直接式頻率合成器圖4-26直接式頻率合成器

合成頻率數越多，濾波器的數量就越多。在工程上很少使用。

1）最簡單的方式是用一系列頻率信號經和/差頻（混頻濾波法）獲得大量合成頻率。特點2）利用完全相同的混頻(和)與分頻(除)基本單元級聯而成。圖4-27直接式頻率合成器(N=4096)7（1）頻率數目

頻率數目與輸入參考信號的頻率數目及混頻的次數有關。若M個基本單元級聯，參考信號頻率個數為k，則輸出頻率總數為（2）最小頻率間隔每增加一級基本單元，輸出信號頻率間隔就減少為前一級頻率間隔的1/N0

；則M級的最小頻率間隔為8例9f1=142.5MHz，f2=147.5MHz，f3=152.5MHz，f4=157.5MHzk=4，DF=5MHz。基本單元分頻比N0=4，整個頻率合成器由6個基本單元串聯而成，即M=6，問輸出頻率的總數?最小頻率間隔為?（3）延遲特性

帶通濾波器用來抑制混頻產生的和頻之外的其它組合頻率，以保證輸出頻譜純度。

帶通濾波器的延遲特性是影響跳頻時間最關鍵指標，級聯濾波器的總時延將限制跳頻器的頻率跳變速率。10（4）基本單元開關電路圖4-28混頻-分頻基本單元門開關電路（k=4）

2.間接式頻率合成器

均由鎖相環電路來實現。一般只適用于慢速、中速頻率跳變系統。

圖4-29鎖相環跳頻頻率合成器矛盾：這兩個基本要求和鎖相環路中環路濾波器的基本特性矛盾！環路濾波器帶寬越窄，輸出信號相位噪聲就越小，但環路捕獲時間要加長，增加頻率合成器的頻率轉換時間。

FH-SS系統要求輸出信號的頻譜純且頻率轉換速度快。1112

低相位噪聲情況下加快頻率跳變時間的解決措施（1）使用取樣環路濾波器代替環路濾波器，取樣-保持形式的LF可以降低由鑒相器產生的一些抖動，從而減少環路捕獲時間來提高跳頻速率。（2）利用跳頻指令控制利用跳頻指令把VCO工作頻率預置在輸出信號頻率附近，使環路鎖定時間大大降低。可通過DAC將控制跳頻指令轉變為直流電壓來作為VCO控制信號，其數值恰好能將VCO輸出頻率粗調到所要求頻率附近。相當于降低環路開環增益，相位抖動也相應降低。（3）利用多環技術各鎖相環順序輸出不同頻率，由門電路根據跳頻指令選取其中的一個作為頻率合成器的輸出。由于鎖相環是通過改變分頻器的分頻系數來改變輸出頻率，故可利用跳頻指令順序改變各環路分頻系數，使得允許每個環路的頻率轉換時間加長。單個鎖相環的頻率鎖定時間，一般不能大于頻點駐留時間的1/10，從而限制了跳頻速率。采用雙環技術，兩個鎖相環路輪流輸出，跳頻速率可提高5倍或更高。例單個頻率合成器的鎖定時間為100ms，在每個頻點的駐留時間為900ms，則系統頻率跳變速率為1000跳/s。若采用兩個頻率合成器，在頻率跳變速率提高5倍的情況下，即5000跳/s，在每個頻點上的時間為200ms。由于兩個環路輪流輸出，故允許每個環路的鎖定時間可以放寬，只要每個環路的轉換時間不大于200ms即可。1314圖4-30雙鎖相環路構成的頻率合成器方框圖

間接式頻率合成器采用上述措施后可提高跳頻速率，但仍比直接式頻率合成器低，所以只適用于慢速、中速頻率跳變系統。153.直接數字合成頻率合成器（DDS）

相對帶寬較寬；頻率轉換時間短；頻率分辨率高；輸出相位連續；可產生寬帶正交信號及其他多種調制信號；可編程和全數字化、控制靈活方便等。直接數字合成（DirectDigitalSynthesis，DDS）是1971年美國學者J.Tierney等人首次提出的全數字技術，從相位概念出發直接合成所需波形的一種頻率合成技術。在FH-SS系統中被廣范使用。特點

DDS基本原理圖4-31DDS基本電路原理圖

利用采樣定理，通過查表法產生輸出信號的波形。

DDS的核心是相位累加器。每一個時鐘脈沖相位累加器就更新一次，更新量由相位增量寄存器的相位增量k所決定。相位累加器初值為00..00，則每個時鐘脈沖（頻率為fs）相位累加器要加上k。若累加器位數是n位，則需2n/k個時鐘周期才能恢復到初值00..00。當第2n+1個時鐘脈沖到來時，相位累加器又重復上述累加，周而復始。相位累加器輸出信號的周期為2n/k時鐘周期。1617圖4-31DDS基本電路原理圖

相位累加器的輸出信號作為正弦查找表的查找地址。查找表中的每個數據代表正弦波一個周期中的各個相位點的量化振幅值。查找表相當于一個相位/振幅變換器。它將相位累加器的相位信息映射成數字振幅信息，數字振幅值作為D/A變換器輸入，變換后的信號經帶通濾波器濾波平滑成正弦波輸出。18圖4-31DDS基本電路原理圖

例如：n=32，k=1，輸出頻率fo=fs/232。若k=2，fo就增加1倍。對于n位相位累加器，有2n個可能的相位點。假設時鐘頻率為fs，則輸出正弦波頻率為(4-20)19DDS頻率分辨率fs/2n(k=1)。若n=32，分辨率達fs/232≈2.3×10-10fs

。如fs=10MHz，分辨率約為2.3mHz。實際應用中，相位累加器的所有輸出位并不是全部都送到查找表，一般只取高K位，既減少查找表規模，又不影響頻率分辨率。由于相位點減少，合成波形的相位噪聲將增大。只要輸出的相位噪聲能滿足系統要求，應盡量減小相位累加器的輸出位數，從而減小查找表規模。注意：204.5.3信息的調制方式1.模擬信號的調制圖4-32傳輸模擬信號時的頻率跳變發射系統

FM調制信號的帶寬和調制指數密切相關，其帶寬可能大于2倍的基帶模擬信息信號的帶寬，為保證擴頻后頻譜不重疊，頻率合成器輸出頻率間隔至少要等于FM信號的帶寬。FH-SS系統信息調制方式靈活，無論模擬信息或數字信息，均可調制。

傳輸模擬信號通常采用模擬調頻（FM）方式。將信息調制在中頻，再利用混頻方法搬移到射頻，與常規通信體制不同之處是發信本振頻率受跳頻指令控制。212.數字信號的調制

互補信道方式傳輸頻率合成器輸出的頻率直接代表信息的“1”或“0”，其輸出頻率不僅受跳頻指令控制，同時還受信息控制。當跳頻指令一定時，頻率合成器輸出信號的頻率取決于當前要傳輸的信息信號是“1”或“0”，代表信息“1”的頻率值和代表信息“0”的頻率值可能相鄰，也可能相隔很遠。在此信息調制系統中，在跳頻頻率占據的整個頻帶內，射頻頻帶被分成了兩部分：一部分頻帶用來傳輸信息“1”，而另一部分頻帶傳輸信息“0”。在每一部分中，又被分成了N個子頻道，N是頻率跳變系統的頻點數。通常采用FSK，也可采用PSK.22圖4-33互補頻道頻譜示意圖

2.數字信號的調制圖4-33給出了頻率跳變系統頻譜示意圖。fi,j

為系統第i個頻率跳變頻點，i=1，2，…，N。j為0表示系統當前工作在第i個頻點，傳輸的信息是“0”；j為1表示傳輸的信息是“1”。子頻道fi,0和fi,1是系統第i個頻率跳變頻點的兩個傳輸頻道，組成一對互補頻道。說明：23FSK調制頻率跳變系統可認為是上述的一個特例。在FSK調制系統中，互補頻道是相鄰的，見圖4-34。圖中陰影部分是傳輸信息“1”的頻帶。圖4-34FSK調制頻譜示意圖4.5.4頻率跳變系統的特點優點（1）以“躲避”方式抗干擾；各種干擾對系統影響程度取決于干擾類型、調/解調方式、同步精確度等。從處理過程看：DS-SS把任何非有用信號能量“平均”地分配在整個擴展頻帶上。對FH-SS系統，只有當干擾信號能量大于接收機的解調判決門限，且在每次跳變的頻點駐留時間內，干擾信號頻率又恰好位于跳頻頻道上時，干擾信號才有效。所