水声跳频信号源的硬件平台技术研究

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摘要：构建了一种基于单片机89c52和DDs芯片AD983l产生水声跳频通信信号的硬件平
台。研究了水声跳频图案与混沌跳频序列的特点、跳频通信的数据帧结构，并将跳频编码与FsK
# W: o0 A' j4 I/ I6 X4 `6 x调制算法付诸于硬件平台中实现，发射的跳频信号可以控制接收装置的工作状态，外场水库的水声
1 c: K  N3 @6 F8 Q3 q7 r* r通信试验结果验证了硬件方案的可行性。
跳频通信是扩频通信的一种，跳频系统的载频
% c6 ]: W4 D7 ~* x受伪随机码的控制，不断地发生跳变，可以视为载频
按照一定规律变化的多频移键控(MFSK)。水声通
" Q! h$ L  J6 W  `4 j/ q# q" E信是目前水下无线通信的主要方式，由于跳频通信
具有强抗干扰、抗多径性能，使得跳频系统能够克服
水声信道的不足HJ。因此，利用跳频技术实现水声
通信是一种安全可靠的通信方法。如何利用微处理
* n  `  c, d, Y' s机实现跳频编码信号并可靠发射出去是非常关键的
一步。作者在研究水声跳频编码信号结构的基础
( z& A  d" Y! U* t7 {上，设计了简单可靠、控制方便的水声跳频编码信号
发射系统。即采用单片机最小系统和直接数字频率
合成器件实现水声跳频编码信号，在水中保密传输
后以实现对接收设备工作状态的控制。
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8 A7 U7 Y# n4 t1 S; s& _8 j水声跳频图案与跳频序列
跳频系统(FH)的核心是由伪随机码控制的频
率合成器，跳变频率的个数、跳频带宽、跳频速率和
% v& j9 ]3 U; \4 \& M- \( n跳频序列是决定整个跳频系统性能的主要参数。而
6 P" f- ~) H4 @: i- F这些参数，可以综合应用跳频图案来描述，如图1所
示，频率跳变由伪随机序列决定。研究发现混沌序
/ C# q$ i5 p8 D; t2 e' S% z! Q列在自相关性、平衡性、互相关性、频隙特性、多址性
5 l7 A3 Q2 K8 t6 @7 W% \$ K3 q  q等方面均表现出很好的特性，同时混沌的长期行为
' a4 v6 k7 Z! C- T7 m1 F" I还表现出明显的随机性和不可预测性¨以J，具有很
好的保密性。选用的跳频伪随机码则是采用基于
logistic映射的混沌跳频序列，lo西stic映射表达式为
: Z: p+ A2 W# k1 R3 N‰+。=4％(1一％)。图2是混沌序列功率谱与高斯
; C5 ^2 N" H% j% \( T噪声功率谱的对比图，该混沌序列具有类似于自噪
; e* P5 `5 T+ Q声的功率谱特性。

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单片机89c52和DDs芯片AD983l可以产生各种频率进行跳频