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
. ^5 m: }, X" ]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
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
通信试验结果验证了硬件方案的可行性。
0 k  {) T, O& {2 g" h# O0 g$ g7 Y跳频通信是扩频通信的一种，跳频系统的载频
受伪随机码的控制，不断地发生跳变，可以视为载频
0 B( g6 L; I- ~按照一定规律变化的多频移键控(MFSK)。水声通
. M4 }& K7 U4 K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
机实现跳频编码信号并可靠发射出去是非常关键的
+ z/ [' g1 x9 S7 f+ k$ \一步。作者在研究水声跳频编码信号结构的基础
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
% R, Q1 }0 x) |% ]0 B) g$ v6 j后以实现对接收设备工作状态的控制。

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
! ~- m. A3 Y! A, H* b2 p率合成器，跳变频率的个数、跳频带宽、跳频速率和
, W6 v( g8 {5 h跳频序列是决定整个跳频系统性能的主要参数。而
6 v. ^4 n) s% |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
9 k& Z' y* k1 O& R$ n列在自相关性、平衡性、互相关性、频隙特性、多址性
等方面均表现出很好的特性，同时混沌的长期行为
/ C/ x5 o9 |. ?还表现出明显的随机性和不可预测性¨以J，具有很
2 z* c; K' w0 e9 U: }4 p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
‰+。=4％(1一％)。图2是混沌序列功率谱与高斯
7 V5 O3 K9 J/ E: g/ B噪声功率谱的对比图，该混沌序列具有类似于自噪
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