应用于2.4GHz双向变频系统的混沌跳频频率合成器的设计

摘要

当今社会，通信技术已经发展的相当成熟，在扩频通信、保密通信等领域的研究和应用越来越多，要求也越来越高。同时，混沌原理在电路和通信方面的应用得到了更加广泛的关注和开发。混沌现象本身所具有的类随机性十分适合通信中的保密需要。进一步，混沌现象本身具有初始值敏感性，可以提供大量非相关、类随机的跳频序列，而得到的这些序列又是可以通过对应的混沌映射和初始值精确还原出来的。
　　在本文中将会设计一种混沌跳频锁相环频率合成器，主要应用在2GHz的频段。主要工作原理是利用单片机计算混沌映射方程生成混沌序列，并对生成的序列进行适当的转化，使其能够符合锁相环频率合成器的控制字格式，将转换后的序列按照一定的时序要求输入到锁相环频率合成芯片中，混沌序列控制频率合成器生成混沌跳频频率。在单片机内进行混沌序列生成运算前，需要对混沌映射等式两边进行适当的按比例增大，使其能够在单片机内进行运算。按照锁相环频率合成芯片对于控制字数据格式和传输时序的要求，对运算结果进行适当处理并连同时钟信号和控制信号一起输入到芯片内。在锁相环频率合成芯片内部，根据不同的控制字进行不同频率信号的合成。输出混沌跳频频率信号的频率数值是与混沌映射方程变换后的数值完全相同的。本文后续的测试验证结果表明，利用数字元件完全能够实现生成混沌跳频频率信号的功能，并且基本性能指标也满足要求。相对于传统的模拟电路而言，该系统对外界影响具有更强的抗干扰能力。
　　本设计生成的600组混沌跳频频率信号数据在测试过程中始终维持在混沌状态，噪声系数在2GHz中心频率范围内也能够满足要求。在扩频通信领域甚至要求更高的军事通信方面都有很好的应用前景。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题背景与意义

1．2 国内外研究现状

1．3 本文的主要研究内容和设计指标

1．3．1 研究内容

1．3．2 设计指标

1．4 论文组织

第二章 锁相环频率合成与混沌通信

2．1 锁相环频率合成器简介

2．2 锁相环频率合成方案

2．2．1 频率合成的基本方法

2．2．2 锁相环频率合成的性能特点

2．3 混沌原理

2．3．1 混沌理论的发展历史

2．3．2 混沌的定义

2．3．3 混沌通信的研究现状

2．4 混沌通信的特性和优点

2．5 本章小结

第三章 混沌跳频频率合成器的系统设计

3．1 混沌序列的数字化实现方案

3．1．1 单片处理器生成方法

3．1．2 单片机的选型

3．1．3 锁相环频率合成芯片主要特性

3．1．4 锁相环频率合成器的合成步骤

3．2 混沌跳频频率合成器系统电路设计

3．2．1 系统整体框架设计

3．2．2 锁相环频率合成器环路滤波电路的设计

3．2．3 锁相环频率合成器环路滤波电路相位噪声的仿真与分析

3．2．4 混沌跳频频率合成器跳频速率仿真

3．2．5 混沌跳频频率合成系统完整电路原理图绘制

3．3 锁相环频率合成器PCB设计

3．3．1 射频PCB基本绘制原则

3．3．2 混沌跳频频率合成器完整电路绘制

3．4 本章小结

第四章 混沌序列的生成与传输程序设计

4．1 单片机内程序关键算法开发流程

4．1．1 混沌序列产生算法设计

4．1．2 混沌序列传输及变换算法设计

4．2 混沌序列生成程序仿真与分析

4．3 本章小结

第五章 验证及结果分析

5．1 测试验证

5．1．1 2．4G双向变频系统的结构设计

5．1．2 系统测试平台搭建

5．1．3 测试结果及分析

5．2 性能指标对比

5．3 本章小结

第六章 总结和展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文

附录