【文章內(nèi)容簡介】 ；（3） 要求頻率轉換速度要快，輸出頻率數(shù)要多。 跳頻控制器主要由頻率合成器和偽碼產(chǎn)生器組成。因此跳頻器的關鍵是頻率合成器。所謂頻率合成器是以一個或少量的標準頻率，導出多個或大量的輸出頻率。頻率合成器通?？煞譃橹苯邮筋l率合成器、間接式頻率合成器及直接數(shù)字式頻率合成器三類。 跳頻信號的解跳與解調(diào) 跳頻信號的解跳與解調(diào)包括兩個方面：首先是跳頻信號的解跳（解擴），解跳后信號頻率集中在窄帶濾波器通帶之內(nèi)。接著是對解跳后的信號進行解調(diào)，得到發(fā)送的信息。在跳頻系統(tǒng)中一般不采用相干解調(diào)器，因為在頻率合成器中難以保證各個頻率跳變信 號之間的相干性。所以跳頻系統(tǒng)中的解調(diào)器不用鎖相環(huán)路，而采用包絡檢波器。 跳頻信號的解跳跳頻系統(tǒng)的接收機，應對發(fā)射信號進行相應的反變換。首先，為了完成解跳功能，將每個接收到的跳頻信號切普（Chip）變換到窄帶濾波器的通帶內(nèi)。為了恢復發(fā)射端的原始信息流，需要再將已解跳的信號送到基帶解調(diào)器。解跳乘法器及其后的帶通濾波器，能否從接收信號中提取有用信號的能力，將影響跳頻接收機的性能。雙通道“傳號空號”： 雙通道傳號/空號跳頻接收機原理框圖在二進制的FH發(fā)射機里，數(shù)據(jù)的傳輸采用2FSK時，是用發(fā)射某個頻率(切普)表示“傳號”，而發(fā)射另一個頻率表示“空號”來實現(xiàn)的。對于每一個信息比特，無論只發(fā)一個切普，還是發(fā)多個切普(每個切普都一定是兩個頻率中的一個)，接收機應能判斷兩個頻率中哪一個是有用信號。因此，接收機必須能夠同時觀測兩個交替信道，或者先對一個取樣，然后緊接著對另一個取樣。 跳頻信號的解調(diào)在跳頻系統(tǒng)中，多采用非相干的包絡檢測器。： 非相干跳頻解調(diào)器這個解調(diào)器適用于每比特信息多個頻率切普的接收機，其中切普判決是根據(jù)順序而來的每一對切普進行的。這個解調(diào)器設計成適合于“1”和“0”頻道的順序取樣。也就是說，本地頻率合成器把發(fā)射“1”所對應的頻率插到接收機的積分清洗電路判決器中，而后緊跟著是一個與發(fā)射“0”對應的頻率。每次交替都占用半個切普周期取樣。第3章 跳頻通信系統(tǒng)仿真及性能分析 Simulink 基礎知識和設計開發(fā)原理簡介 Simulink 基礎知識簡介 Simulink 是MATLAB軟件的應用，是一個對動態(tài)系統(tǒng)進行建模、仿真和對仿真結果進行分析的一個軟件包，是在MATLAB中建立系統(tǒng)方框圖和基于方框圖的系統(tǒng)仿真環(huán)境[12]。Simulink將工程中通用的方框圖設計方法與仿真系統(tǒng)建模統(tǒng)一起來，其采用的是基于時間流的鏈路級仿真方法。這種系統(tǒng)中，仿真結果可以實時的通過可視化模塊，將輸入輸出數(shù)據(jù)顯示出來，可以更加方便地對系統(tǒng)進行可視化建模，使系統(tǒng)設計、模型檢驗和仿真調(diào)試工作更為方便。經(jīng)過多年的應用，MATHWORK 公司開發(fā)出了很多工具箱，其中包括Simulink通信系統(tǒng)。此系統(tǒng)目前已成為科學研究和工程應用的軟件工具包[11]。Simulink能夠完成大部分系統(tǒng)的動態(tài)仿真，提供了大量的內(nèi)置模塊，用戶只需要知道模塊的參數(shù)配置、輸入輸出等少數(shù)外部接口即可，而不必去關心其內(nèi)部實現(xiàn)方式[13]。這些模塊都是圖形化的。整個Simulink的建模過程都是在圖形用戶界面上完成的，這樣可以使得用戶把更多的精力投入到系統(tǒng)模型的構建，而非語言的編程上。Simulink本身可以實現(xiàn)微分方程和差分方程的求解等復雜的數(shù)值計算問題，用戶只需要根據(jù)問題類型及精度要求對求解器類型進行配置即可。通過對這些基本模塊的調(diào)用，再將它們連接起來，就可以構成所需要的系統(tǒng)模型，從而進行系統(tǒng)仿真與分析。 Simulink的設計和開發(fā)Simulink非常有利于建造和管理一個大型系統(tǒng)，其模型具有層級結構。Simulink模塊庫中的非線性字庫中含有一種專用的模塊子系統(tǒng)模塊，這樣是為了便于實現(xiàn)分層設計，同時Simulink還為子系統(tǒng)模塊提供了封裝（MASK）功能[8]。1) 子系統(tǒng)模塊動態(tài)模型包含許多環(huán)節(jié)時，可以把此系統(tǒng)按功能分塊，其中每一塊都可以建立一個子系統(tǒng)。在設計中使用子系統(tǒng)，可以減少窗口中的模塊數(shù)，降低模型的復雜度，并易于對模型進行修改和擴充。具體地說，可以采用“自頂向下”的設計方式，也可以采用“自底向上”底設計方式。詳細的設計步驟將在快跳頻系統(tǒng)設計中介紹。2） 封裝功能Simulink通過封裝可以為子系統(tǒng)建立用戶自定義的圖標和對話框，具有封裝功能是Simulink模塊一個十分實用的特點，可以用簡單的圖標來代替子系統(tǒng)，從而在當前窗口中隱藏子系統(tǒng)的設計內(nèi)容。此外，子系統(tǒng)中的每個模塊都有一個對話框，因此仿真的時候，需要分別定義參數(shù)，這相對來說，比較麻煩。而封裝功能，可以使仿真模型有一個更友好的界面，可以簡化用戶定義仿真參數(shù)的過程。3）用戶自定義模塊的設計用戶自定義Simulink模塊的設計步驟為：（1）根據(jù)公式和算法編寫核心部分的S函數(shù)。（2）通用S－函數(shù)模塊處理S－函數(shù)后，可以轉化為用戶自創(chuàng)建的模塊。（3）根據(jù)要求的功能，可以構造用戶子系統(tǒng)，其中包括S－函數(shù)模塊、輸入端口、輸出端口和一些其它的附加功能模塊。 （4）利用Simulink中的封裝功能，將子系統(tǒng)封裝起來，其生成用戶自定義的圖標和封裝對話框，將為整個子系統(tǒng)進行統(tǒng)一的設置。這樣，就完成了用戶自定義的Simulink模塊，其中包含的子系統(tǒng)能完成所要求的功能。 跳頻通信系統(tǒng)仿真模型的建立 基于Simulink 建立的跳頻通信系統(tǒng)的仿真模型，可以實時地觀測到系統(tǒng)跳頻前后信號的頻譜變化，并且能夠反映跳頻通信系統(tǒng)的動態(tài)工作過程，還可以根據(jù)需要設計和研究相應的跳頻仿真模型，實現(xiàn)現(xiàn)代通信的模擬仿真，為系統(tǒng)的設計和研究提供了強有力的研究平臺，此系統(tǒng)以跳頻通信為基礎，： 系統(tǒng)仿真模型 在跳頻通信系統(tǒng)仿真模型中,信號的處理過程為：（1） 由信源端生成準備傳送的有用信號。（2） 由偽隨機碼序列控制2FSK部分，然后與有用信號進行相乘運算。偽隨機碼元控制2SFK部分 的載波的頻率，在設計中使得載波的相位為零，進而可以實現(xiàn)信號的跳頻通信。（3） 將經(jīng)過跳頻調(diào)制的信號，經(jīng)過信道傳輸，疊加上信道噪聲，加性高斯噪聲為其信道噪聲。（4） 接收信號，在接收端的相關器中進行相關處理，相關處理時要求發(fā)送端的隨機碼字與采用的偽隨機碼保持嚴格的同步，其中偽隨機生成模塊產(chǎn)生相應的偽隨機碼。（5） 相關器的輸出結果利用計數(shù)器進行統(tǒng)計，然后完成比較，判決過程，恢復出原始信號。（6） 將恢復出的有用信號與其發(fā)送端的原始信號同時送入誤碼儀進行比較，計算出誤碼率。 S－函數(shù)的仿真流程 Simulink在仿真的特定階段，控制模塊完成特定的功能，同時反復調(diào)用模型文件中的每個模塊，如更新離散狀態(tài)值、計算狀態(tài)導數(shù)和計算輸出等，為了中止仿真任務或者執(zhí)行初始化，仿真的開始部分以及結束部分還需要調(diào)用一些附加過程。Simulink進行一次仿真的完整流程圖，： 仿真的工作流程圖對于此仿真流程，先將模塊初始化，再進入仿真環(huán)。在仿真環(huán)中，先計算出下次抽樣時間用于可變模塊的抽樣時間，然后再計算最大步長輸出、最大步長離散狀態(tài)、導數(shù)及輸出計算，在仿真環(huán)的最后進行零交點定位。其中，積分最小步長時間為導數(shù)、輸出、再到導數(shù)的時間。最后，結束程序，完成所執(zhí)行的任務。 跳頻通信系統(tǒng)的仿真框圖 利用Matlab 中的Simulink 對跳頻通信系統(tǒng)進行模型建立，： 跳頻通信系統(tǒng)的仿真結構框圖 跳頻通信系統(tǒng)，將其中的2FSK調(diào)制部分，2FSK解調(diào)部分，跳頻子系統(tǒng)分別進行封裝，： 含有封裝子系統(tǒng)的跳頻通信系統(tǒng)的仿真結構框圖 (a) 2FSK調(diào)制子系統(tǒng) 仿真結構框圖 (b) 2FSK解調(diào)子系統(tǒng)仿真結構框圖 (c) 跳頻子系統(tǒng)仿真結構框圖 跳頻通信系統(tǒng)的子系統(tǒng)仿真結構框圖其中，2FSK調(diào)制子系統(tǒng)，2FSK解調(diào)子系統(tǒng)，（a）、圖（b）、圖（c）所示。該跳頻通信系統(tǒng)按功能可以劃分為五個部分：信號生成部分、發(fā)送部分、跳頻調(diào)制部分、接收部分和判決部分，各部分的詳細結構和設計介紹如下： （1）信號生成部分信號生成部分是利用隨機整數(shù)信號發(fā)生器（Randominteger Generator）來產(chǎn)生，該模塊的參數(shù)設置是產(chǎn)生二進制隨機序列信號，采樣時間設為1，即1秒產(chǎn)生一個碼元。它產(chǎn)生的是頻率為1HZ的二進制隨機信號。 （2）發(fā)送部分