【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ；（3） 要求頻率轉(zhuǎn)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(guān)鍵是頻率合成器。所謂頻率合成器是以一個(gè)或少量的標(biāo)準(zhǔn)頻率，導(dǎo)出多個(gè)或大量的輸出頻率。頻率合成器通常可分為直接式頻率合成器、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(hào)的解跳與解調(diào) 跳頻信號(hào)的解跳與解調(diào)包括兩個(gè)方面：首先是跳頻信號(hào)的解跳（解擴(kuò)），解跳后信號(hào)頻率集中在窄帶濾波器通帶之內(nèi)。接著是對(duì)解跳后的信號(hào)進(jìn)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?yàn)樵陬l率合成器中難以保證各個(gè)頻率跳變信 號(hào)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(luò)檢波器。 跳頻信號(hào)的解跳跳頻系統(tǒng)的接收機(jī)，應(yīng)對(duì)發(fā)射信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的反變換。首先，為了完成解跳功能，將每個(gè)接收到的跳頻信號(hào)切普（Chip）變換到窄帶濾波器的通帶內(nèi)。為了恢復(fù)發(fā)射端的原始信息流，需要再將已解跳的信號(hào)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(hào)中提取有用信號(hào)的能力，將影響跳頻接收機(jī)的性能。雙通道“傳號(hào)空號(hào)”： 雙通道傳號(hào)/空號(hào)跳頻接收機(jī)原理框圖在二進(jìn)制的FH發(fā)射機(jī)里，數(shù)據(jù)的傳輸采用2FSK時(shí)，是用發(fā)射某個(gè)頻率(切普)表示“傳號(hào)”，而發(fā)射另一個(gè)頻率表示“空號(hào)”來實(shí)現(xiàn)的。對(duì)于每一個(gè)信息比特，無論只發(fā)一個(gè)切普，還是發(fā)多個(gè)切普(每個(gè)切普都一定是兩個(gè)頻率中的一個(gè))，接收機(jī)應(yīng)能判斷兩個(gè)頻率中哪一個(gè)是有用信號(hào)。因此，接收機(jī)必須能夠同時(shí)觀測(cè)兩個(gè)交替信道，或者先對(duì)一個(gè)取樣，然后緊接著對(duì)另一個(gè)取樣。 跳頻信號(hào)的解調(diào)在跳頻系統(tǒng)中，多采用非相干的包絡(luò)檢測(cè)器。： 非相干跳頻解調(diào)器這個(gè)解調(diào)器適用于每比特信息多個(gè)頻率切普的接收機(jī)，其中切普判決是根據(jù)順序而來的每一對(duì)切普進(jìn)行的。這個(gè)解調(diào)器設(shè)計(jì)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(duì)應(yīng)的頻率插到接收機(jī)的積分清洗電路判決器中，而后緊跟著是一個(gè)與發(fā)射“0”對(duì)應(yīng)的頻率。每次交替都占用半個(gè)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(chǔ)知識(shí)和設(shè)計(jì)開發(fā)原理簡(jiǎn)介 Simulink 基礎(chǔ)知識(shí)簡(jiǎn)介 Simulink 是MATLAB軟件的應(yīng)用，是一個(gè)對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真和對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析的一個(gè)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(shè)計(jì)方法與仿真系統(tǒng)建模統(tǒng)一起來，其采用的是基于時(shí)間流的鏈路級(jí)仿真方法。這種系統(tǒng)中，仿真結(jié)果可以實(shí)時(shí)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(duì)系統(tǒng)進(jìn)行可視化建模，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)、模型檢驗(yàn)和仿真調(diào)試工作更為方便。經(jīng)過多年的應(yīng)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(xué)研究和工程應(yīng)用的軟件工具包[11]。Simulink能夠完成大部分系統(tǒng)的動(dòng)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(guān)心其內(nèi)部實(shí)現(xiàn)方式[13]。這些模塊都是圖形化的。整個(gè)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(gòu)建，而非語言的編程上。Simulink本身可以實(shí)現(xiàn)微分方程和差分方程的求解等復(fù)雜的數(shù)值計(jì)算問題，用戶只需要根據(jù)問題類型及精度要求對(duì)求解器類型進(jìn)行配置即可。通過對(duì)這些基本模塊的調(diào)用，再將它們連接起來，就可以構(gòu)成所需要的系統(tǒng)模型，從而進(jìn)行系統(tǒng)仿真與分析。 Simulink的設(shè)計(jì)和開發(fā)Simulink非常有利于建造和管理一個(gè)大型系統(tǒng)，其模型具有層級(jí)結(jié)構(gòu)。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(shí)現(xiàn)分層設(shè)計(jì)，同時(shí)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(dòng)態(tài)模型包含許多環(huán)節(jié)時(shí)，可以把此系統(tǒng)按功能分塊，其中每一塊都可以建立一個(gè)子系統(tǒng)。在設(shè)計(jì)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(fù)雜度，并易于對(duì)模型進(jìn)行修改和擴(kuò)充。具體地說，可以采用“自頂向下”的設(shè)計(jì)方式，也可以采用“自底向上”底設(shè)計(jì)方式。詳細(xì)的設(shè)計(jì)步驟將在快跳頻系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(biāo)和對(duì)話框，具有封裝功能是Simulink模塊一個(gè)十分實(shí)用的特點(diǎn)，可以用簡(jiǎn)單的圖標(biāo)來代替子系統(tǒng)，從而在當(dāng)前窗口中隱藏子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容。此外，子系統(tǒng)中的每個(gè)模塊都有一個(gè)對(duì)話框，因此仿真的時(shí)候，需要分別定義參數(shù)，這相對(duì)來說，比較麻煩。而封裝功能，可以使仿真模型有一個(gè)更友好的界面，可以簡(jiǎn)化用戶定義仿真參數(shù)的過程。3）用戶自定義模塊的設(shè)計(jì)用戶自定義Simulink模塊的設(shè)計(jì)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(zhuǎn)化為用戶自創(chuàng)建的模塊。（3）根據(jù)要求的功能，可以構(gòu)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(biāo)和封裝對(duì)話框，將為整個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一的設(shè)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(shí)時(shí)地觀測(cè)到系統(tǒng)跳頻前后信號(hào)的頻譜變化，并且能夠反映跳頻通信系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)工作過程，還可以根據(jù)需要設(shè)計(jì)和研究相應(yīng)的跳頻仿真模型，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代通信的模擬仿真，為系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和研究提供了強(qiáng)有力的研究平臺(tái)，此系統(tǒng)以跳頻通信為基礎(chǔ)，： 系統(tǒng)仿真模型 在跳頻通信系統(tǒng)仿真模型中,信號(hào)的處理過程為：（1） 由信源端生成準(zhǔn)備傳送的有用信號(hào)。（2） 由偽隨機(jī)碼序列控制2FSK部分，然后與有用信號(hào)進(jìn)行相乘運(yùn)算。偽隨機(jī)碼元控制2SFK部分 的載波的頻率，在設(shè)計(jì)中使得載波的相位為零，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的跳頻通信。（3） 將經(jīng)過跳頻調(diào)制的信號(hào)，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(hào)，在接收端的相關(guān)器中進(jìn)行相關(guān)處理，相關(guān)處理時(shí)要求發(fā)送端的隨機(jī)碼字與采用的偽隨機(jī)碼保持嚴(yán)格的同步，其中偽隨機(jī)生成模塊產(chǎn)生相應(yīng)的偽隨機(jī)碼。（5） 相關(guān)器的輸出結(jié)果利用計(jì)數(shù)器進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，然后完成比較，判決過程，恢復(fù)出原始信號(hào)。（6） 將恢復(fù)出的有用信號(hào)與其發(fā)送端的原始信號(hào)同時(shí)送入誤碼儀進(jìn)行比較，計(jì)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(shí)反復(fù)調(diào)用模型文件中的每個(gè)模塊，如更新離散狀態(tài)值、計(jì)算狀態(tài)導(dǎo)數(shù)和計(jì)算輸出等，為了中止仿真任務(wù)或者執(zhí)行初始化，仿真的開始部分以及結(jié)束部分還需要調(diào)用一些附加過程。Simulink進(jìn)行一次仿真的完整流程圖，： 仿真的工作流程圖對(duì)于此仿真流程，先將模塊初始化，再進(jìn)入仿真環(huán)。在仿真環(huán)中，先計(jì)算出下次抽樣時(shí)間用于可變模塊的抽樣時(shí)間，然后再計(jì)算最大步長輸出、最大步長離散狀態(tài)、導(dǎo)數(shù)及輸出計(jì)算，在仿真環(huán)的最后進(jìn)行零交點(diǎn)定位。其中，積分最小步長時(shí)間為導(dǎo)數(shù)、輸出、再到導(dǎo)數(shù)的時(shí)間。最后，結(jié)束程序，完成所執(zhí)行的任務(wù)。 跳頻通信系統(tǒng)的仿真框圖 利用Matlab 中的Simulink 對(duì)跳頻通信系統(tǒng)進(jìn)行模型建立，： 跳頻通信系統(tǒng)的仿真結(jié)構(gòu)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(jìn)行封裝，： 含有封裝子系統(tǒng)的跳頻通信系統(tǒng)的仿真結(jié)構(gòu)框圖 (a) 2FSK調(diào)制子系統(tǒng) 仿真結(jié)構(gòu)框圖 (b) 2FSK解調(diào)子系統(tǒng)仿真結(jié)構(gòu)框圖 (c) 跳頻子系統(tǒng)仿真結(jié)構(gòu)框圖 跳頻通信系統(tǒng)的子系統(tǒng)仿真結(jié)構(gòu)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(gè)部分：信號(hào)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(xì)結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)介紹如下： （1）信號(hào)生成部分信號(hào)生成部分是利用隨機(jī)整數(shù)信號(hào)發(fā)生器（Randominteger Generator）來產(chǎn)生，該模塊的參數(shù)設(shè)置是產(chǎn)生二進(jìn)制隨機(jī)序列信號(hào)，采樣時(shí)間設(shè)為1，即1秒產(chǎn)生一個(gè)碼元。它產(chǎn)生的是頻率為1HZ的二進(jìn)制隨機(jī)信號(hào)。 （2）發(fā)送部分