基于FPGA短波差分跳頻信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

m序列的兩位控制數(shù)可以表示為m2m1，則整個(gè)頻率集肚的跳變規(guī)律描述如下：
設(shè)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)經(jīng)編碼后為D2D1，當(dāng)前頻點(diǎn)為q，則下一跳頻點(diǎn)q’為：

在滿足表2控制關(guān)系的基礎(chǔ)上，如果第刀跳與第n-2跳的頻點(diǎn)相同，則放棄當(dāng)前m序列的控制作用，將跳頻子集變換，用(q’+N／4)modN代替q’的值。

2 短波差分跳頻系統(tǒng)的信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)
2．1 短波差分跳頻信號(hào)發(fā)生器的整體設(shè)計(jì)
差分跳頻信號(hào)發(fā)生器的功能為根據(jù)傳輸信息數(shù)據(jù)、前一跳的差分跳頻信號(hào)頻率控制字、m序列和G函數(shù)規(guī)則產(chǎn)生當(dāng)前跳的跳頻頻率控制字，由跳頻的頻率控制字來(lái)控制數(shù)字頻率合成器，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)頻率的數(shù)字差分跳頻信號(hào)，最后通過(guò)DA轉(zhuǎn)換模塊變?yōu)槟M差分跳頻信號(hào)輸出。
根據(jù)差分跳頻信號(hào)產(chǎn)生模塊的功能，并結(jié)合FPGA平臺(tái)的器件特性，設(shè)計(jì)的短波差分跳頻信號(hào)發(fā)生器的整體結(jié)構(gòu)如圖3所示。

從圖3可以看出差分跳頻信號(hào)發(fā)生器共包含6個(gè)關(guān)鍵模塊：DCM模塊、G函數(shù)運(yùn)算模塊、頻率控制字解析模塊、數(shù)字頻率合成模塊、單頻數(shù)字載波提取模塊和DA轉(zhuǎn)換模塊。各模塊相互協(xié)作，共同實(shí)現(xiàn)差分跳頻系統(tǒng)信號(hào)發(fā)生器的功能。其中，DCM模塊為其他各模塊、各單元提供不同的時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)；DA轉(zhuǎn)換模塊將數(shù)字差分跳頻信號(hào)變?yōu)槟M差分跳頻信號(hào)輸出。其他關(guān)鍵模塊的設(shè)計(jì)將在下一節(jié)做詳細(xì)講述。
2．2 短波差分跳頻信號(hào)發(fā)生器的關(guān)鍵模塊設(shè)計(jì)
2．2．1 G函數(shù)運(yùn)算模塊
G函數(shù)運(yùn)算模塊共包括5個(gè)功能單元：串并轉(zhuǎn)換單元、m序列產(chǎn)生單元、m序列控制單元、G函數(shù)運(yùn)算單元和G函數(shù)校驗(yàn)單元。
串并轉(zhuǎn)換單元對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，由于數(shù)據(jù)每次只有1bit輸入，因此輸入數(shù)據(jù)經(jīng)串并轉(zhuǎn)換單元后，可以變?yōu)槊看蝹鬏?bits或4bits數(shù)據(jù)。
m序列生成單元利用多級(jí)線性反饋移位寄存器生成m序列。
m序列控制單元將每次選取m序列的兩個(gè)最高位作為m序列控制位，控制差分跳頻信號(hào)頻率控制字所在的子集。
G函數(shù)運(yùn)算單元根據(jù)G函數(shù)規(guī)則、m序列的兩位控制位、傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息以及前一跳的跳頻頻率控制字，產(chǎn)生當(dāng)前跳的跳頻頻率控制字。
G函數(shù)校驗(yàn)單元判斷第n跳和n-2跳的跳頻頻率控制字是否相同，如果相同，則放棄當(dāng)前m序列的控制作用，將跳頻子集變換，用另一個(gè)規(guī)則產(chǎn)生當(dāng)前跳的跳頻頻率控制字。
2．2．2 數(shù)字頻率合成模塊
數(shù)字頻率合成子模塊共包含8個(gè)數(shù)字頻率合成器，用來(lái)產(chǎn)生不同頻率的數(shù)字載波信號(hào)。差分跳頻信號(hào)產(chǎn)生邏輯控制模塊根據(jù)差分跳頻信號(hào)頻率控制字產(chǎn)生對(duì)應(yīng)數(shù)字頻率合成單元的控制信號(hào)，為節(jié)省輸入輸出端口，在控制信號(hào)和時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)信號(hào)的控制下，1個(gè)數(shù)字頻率合成單元產(chǎn)生的不同頻率的數(shù)字載波信號(hào)經(jīng)過(guò)時(shí)鐘交疊合并為一路數(shù)字信號(hào)，同時(shí)生成一個(gè)通道交互信號(hào)，差分跳頻信號(hào)產(chǎn)生邏輯控制子模塊根據(jù)頻率控制字所指定的單一頻率的數(shù)字載波信號(hào)所在通道，按通道交互信號(hào)進(jìn)行單一頻率數(shù)字載波信號(hào)的提取。
2．2．3 頻率控制字解析模塊和單頻數(shù)字載波提取模塊
頻率控制字解析單元在輸入時(shí)鐘的控制下，將頻率控制字解析，產(chǎn)生數(shù)字頻率合成器選擇控制信號(hào)和通道選擇控制信號(hào)，同時(shí)將通道選擇控制信號(hào)發(fā)送給數(shù)字載波信號(hào)合并控制單元。數(shù)字載波信號(hào)合并控制模塊通過(guò)通道交互信號(hào)、數(shù)字頻率合成模塊輸出的數(shù)字信號(hào)和通道選擇控制信號(hào)，在時(shí)鐘的驅(qū)動(dòng)下，將數(shù)字載波信號(hào)合并為一路信號(hào)輸出。最后將數(shù)字信號(hào)輸出發(fā)送給DA轉(zhuǎn)換模塊，將其變?yōu)槟M信號(hào)。