DS/FH混合扩频接收机解扩及同步技术的FPGA实现

　　同步模块由位同步及帧同步电路构成，主要实现对信息数据的检测和提取，并识别一帧信息数据的帧头位置，实现跳频图案的同步。跳频图案的同步采用等待搜索同步法，开始时接收端频率合成器停留在某一单频点f_i′，等待发射机的频率f_i，当发射机的频率跳变为fi时，接收端本地的频率f_i′与发送的频率fi混频后，输出中频f_IF。DSP完成解扩解调运算后，得到的串行数据流送入位同步和帧同步电路，从数据流中提取出特征字，就可以获得一帧完整的数据，从而确定帧头的位置，即频率转换时刻，由此控制接收端频率合成器与发送端频率合成器同步跳变，实现跳频图案的同步。由于采用编码扩频调制方式，发送端每两位信息比特在一个PN码周期被编码为4种PN码中的一种。所以接收端在每一个PN码周期，对4组数据相关累加器的累加结果进行最大值比较，然后译码成相应的信息数据。信息数据送到同步电路，进行巴克码匹配相关，提取有效的信息位，并控制跳频时序完成跳频同步。同步模块原理如图5所示。

　　在每一个PN码周期，4组数据解调相关累加器解调出2bit信息数据。2bit信息数据以9.6kHz的速率送到同步电路。同步电路首先将信息数据进行并串转换，由9.6kHz、2bit的数据流变换为19.2kHz、1bit的数据流，变换后的数据流再经过串并变换，得到19.2kHz、32bit的并行数据流。根据信号格式，每一帧数据为32bit，相应的13位巴克码在一帧数据中的位置固定不变，所以提取每帧数据中相应位置上的13位数据比特与本地巴克码进行相关匹配运算，结果与门限值比较，如果符合门限设置，即有中断输出，通知外部设备读取相应数据。

3 实验结果

　　系统技术指标为:信息数据速率4.8kbps，比特率19.2kbps。跳频速率600hop/s，20个跳频点，跳频带宽68MHz，每跳32bit扩频码周期为256，码速率为4.9152MHz。

用TEKTRONIX 2221A数字存储示波器观测实验结果。图6～9为FPGA各测试点的测试结果。

　　图6中第一组波形是256码长本地接收同步伪码流，第二组为跳频帧同步信号，该信号对应的伪码相位即为解扩、跳频同

步时的相位。图7第一组波形为接收数据流，第二组波形为发射数据流，发射数据帧格式为00000000011111001101010000000000，帧同步码为13位巴克码1111100110101，8位信息数据为00000000。由图7可以看出接收端数据与发射端相同，但滞后于发射端，这是由于传输时延造成的。图8第一组波形为接收串行数据，第二组为跳频帧同步信号，该信号下降沿对应于一帧数据的起始，控制频率合成器进行频率转换。图9第一组波形为发射跳频帧信号，第二组为接收帧同步信号，接受帧信号上升沿与发射跳频帧信号的下降沿对齐，信号宽度大于发射端信号。这是因为控制频率合成器进行频率转换的updata信号需要一定宽度。

　　解扩及同步是DS/FH混合扩频接收机正确数据解调的关键，采用FPGA设计实现了多片专用芯片的功能，大大缩小了接收机体积，便于系统实现小型化、集成化。捕获及跳频同步等算法采用硬件实现，加快了捕获跟踪速度。FPGA的可编程性使电路的设计更具灵活性，并使系统具有“软”接收机的特点。实验结果表明FPGA系统设计是正确可行的。