基于多通道并行DDS的快速跳频信号生成器的设计与实现

简介：
本项目设计并实现了基于多通道直接数字合成（DDS）技术的快速跳频信号生成器，支持高效灵活的通信系统频率管理。 针对新型干扰功率大、频带宽以及样式多等特点，采用相干快跳频体制可以提高无线通信系统的抗干扰能力。为了满足这种体制下对载波相位严格连续的要求，在设计中采用了基于多路并行直接频率合成（DDS）技术的方案，并利用FPGA加DAC硬件平台实现了快速跳频信号发生器的设计与实现，通过实际测试验证了其性能符合需求。 在本段落描述的应用场景里，基于多路并行DDS原理的快跳频信号生成设计旨在解决无线通信系统面对新型干扰机具有的大功率、宽频带以及多样化干扰样式时的抗干扰问题。相干快跳频率体制由于具备快速跳频和频率时间分集特性，在提高通信系统的生存能力方面具有显著效果。 在具体的设计中，基带信号产生模块使用伪随机（PN）码序列对信息码元流进行直接序列扩频处理，以此来扩展信号的频谱范围，并降低单一频率或窄带干扰捕获的风险。PN码通常通过线性反馈移位寄存器生成，具备良好的统计特性和保密抗扰特性。 跳频载波调制模块则基于多路并行DDS原理设计了12路平行的快速跳频载波单元。每一路DDS都有独立频率控制字，并且利用相位累加器和正弦查找表来实现各自功能，最终通过并串转换合并成高速率信号输出到超高速数模转换器（DAC）以生成模拟信号。 系统设计中采用FPGA作为核心处理器，因其可编程性和处理能力适合复杂数字信号算法的实施。内部逻辑资源用于执行相位累加、频率控制字存储及并串转换等功能，而外部连接的超高频DAC则负责将产生的数字信号转化为无线通信所需的模拟发射信号。 测试结果表明，该设计能够实现每秒20,000次跳频和高达200MHz的带宽，并且在快速切换过程中保持了载波相位连续性。这对于相干快跳频率体制至关重要，为后续相关研究提供了坚实基础。 总之，本段落介绍的设计通过巧妙结合DDS技术和FPGA硬件平台，在高干扰环境下有效提升了无线通信系统的抗扰能力，同时也提高了信号生成的灵活性和频谱范围，并确保高质量输出对未来的安全通信具有重要意义。