航空通信設備包括短波通信、超短波通信設備，短波、超短波通信設備又分為常規(guī)通信方式和跳頻通信方式，跳頻通信因具有抗干擾性強、抗偵測能力好、頻譜利用率高和易于實現(xiàn)碼分多址等優(yōu)點被稱為無線電通信的“殺手锏”。為提高新裝備維護、保障能力，急需研制一種寬頻帶、調速高、抗干擾能力強、可擴展性好的跳頻通信檢測系統(tǒng)。

　　通過分析測試需求，提出了基于“DDS+PLL”來實現(xiàn)跳頻信號源的設計方法，試驗結果表明該信號源具有頻率穩(wěn)定度高、頻率分辨率高、頻率轉換時間短、改變頻率方便等優(yōu)點。

　　1 硬件電路設計

　　航空通信設備是一個快速發(fā)展的領域，通信設備存在著種類繁多、型號復雜的現(xiàn)狀，為達到跳頻測試系統(tǒng)的可靠性、抗干擾性、可移植性，尤其是可擴展性設計要求，在設計信號源時還要綜合考慮不同跳速航空通信設備的測試問題，對于目前跳頻信號源對兩種常用的基于DDS和基于PLL的方案進行對比，基于DDS的跳頻信號源具有頻率分辨率高的優(yōu)點，但是最高工作頻率一般小于100 MHz，不能滿足超短波通信的需要;而基于PLL的跳頻信號源具有工作頻率高的優(yōu)點，但是頻率分辨率卻比較低，這兩種方案都不能滿足跳頻信號源的測試需求，為達到測試要求，通過比較各種方案的優(yōu)缺點。最終選擇這兩種方案的這種，采用基于“DDS+PLL”的方法來實現(xiàn)跳頻信號源設計，跳頻信號源電路原理如圖1所示。

　　跳頻信號源主要由DDS合成器、2個PLL以及控制電路和濾波電路組成。其中DDS合成器與一個PLL形成第1本振信號，另一個PLL得到第2個本振信號。控制電路主要完成合成頻率所需要的控制碼和控制邏輯，濾波電路則濾除一本振和二本振的干擾，提高信號的頻譜純度。

　　1.1 工作原理

　　由主控制器輸入片選信號CS(低電平有效)、模式控制信號MDl～MD4，這些信號通過74HC573得到相應的控制信號，包括波段控制碼、第一本振數(shù)據(jù)載入、第二本振數(shù)據(jù)載入以及DDS控制碼。

　　第一本振振蕩器用來提供信道所需要的混頻信號。該部分由DDS和鎖相環(huán)構成，鎖相環(huán)采用MCl45158，其內部由選擇參考分頻比、可編程頻率分頻電路、相位檢測器和數(shù)字式分頻器組成，相位檢測器輸出的信號分別為φr，和φv，它們反映已分頻的標準信號和已分頻的VCO頻率之間的相位關系，當2個信號頻率相等時，即本地處于鎖定狀態(tài)，φr和φv都有很窄的負脈沖出現(xiàn);如果VCO的輸出頻率fv大于參考頻率fr，或者相位超前，φv出現(xiàn)負脈沖;如果VCO頻率小于參考頻率，或者相位滯后，φr輸出負脈沖。當兩者的頻率和相位相同時，φr、φv輸出同為高電平，這時環(huán)路達到穩(wěn)定，也稱環(huán)路的鎖定狀態(tài)，φr、φv與fr、fv之間的關系如圖2所示。

　　1.2 跳頻控制碼

　　跳頻碼信號是控制通信設備工作頻率的信號，某通信設備在100～400MHz頻率范圍內工作，而在跳頻方式下工作時，某一時刻只能工作在某一工作頻道上，頻率碼就是控制通信設備工作頻道的信號。不同的頻道需要通信設備內部的頻率合成器提供不同的頻率，要想完成對通信設備跳頻性能的檢測，就需要產生相應的頻率控制碼。在本設計中，頻率合成采用了“DDS+PLL”為核心來實現(xiàn)跳頻信號源的設計，鎖相環(huán)采用MCl45158，DDS采用AD9850，根據(jù)鎖相環(huán)輸出頻率的關系，可以得出一本振輸出頻率f1

　　式中，R1、N1、A1為分頻系數(shù)，通過三線串行碼來實現(xiàn)頻率碼的改變;fDDS_O為DDS的輸出頻率，fDDS_i為DDS晶振振蕩頻率。該頻率控制通信設備的工作頻率實際上就是控制通信設備內部的頻率合成器輸出相應的頻率。

　　二本振信號的產生和一本振有所不同，它的產生主要由MCl45158鎖相環(huán)實現(xiàn)，其參考頻率和DDS的參考頻率相同，這樣保證了整個頻率合成器頻率穩(wěn)定度，由于鎖相環(huán)采用與鎖相環(huán)路I的鎖相環(huán)相同，因此當環(huán)路達到穩(wěn)定時，第二本振輸出頻率為：

　　式中，N2、R2、A2為鎖相環(huán)路Ⅱ的分頻系數(shù)，fDDS_i是DDS的晶體振蕩器的頻率。

　　一本振和二本振輸出的高頻信號經過混頻后得到某一時刻跳頻信號的輸出，該信號經過射頻信號調理電路處理后輸出到待測設備，實現(xiàn)待測設備所需要的激勵信號。

　　2 軟件設計

　　如果說基于“DDS+PLL”硬件實現(xiàn)方式是跳頻信號源的“骨架”，那跳頻信號源的“血肉”就是軟件;只有在軟件的配合下才有可能把跳頻信號源的作用發(fā)揮到最大。軟件系統(tǒng)采用模塊化編程，包括主程序、系統(tǒng)控制模塊、數(shù)據(jù)處理模塊以及通信模塊。以系統(tǒng)控制模塊中頻率合成流程圖為例簡要說明軟件流程，如圖3所示。

　　頻率合成模塊監(jiān)測頻率控制中心的頻率碼是否發(fā)生變化，如果發(fā)生變化則把數(shù)據(jù)送到DDS和PLL單元，否則則返回控制中心繼續(xù)掃面;然后等待PLL達到鎖定，如果沒有達到鎖定，則失鎖計數(shù)增加l，對此信號進行判斷，如果該信號小于6，則控制中心再一次發(fā)送頻率碼到DDS和PLL單元，如果失鎖計數(shù)信號大于等于5，則發(fā)出失鎖告警信號顯示合成器故障。一本振和二本振的信號經過混頻器后形成跳頻通信所需要的某一時刻的頻率。在不同時刻就會產生不同的頻率，頻率合成器產生的頻率最后送到調理電路進行處理。

　　3 測試結果分析

　　把跳頻信號源輸出端接到頻譜分析儀上，通過設置跳頻的跳速，利用安泰信公司的頻譜分析儀來測試輸出信號的頻譜純度、頻譜精度，可以得到如圖4所示的波形。

　　從圖4可以看出，某一時刻，該跳頻信號信號源頻輸出了個跳頻頻率，如果通過軟件設置跳頻信號的跳速和PN碼序列，可以實現(xiàn)對通信設備的檢測。改變跳頻信號源工作方式，還可以作為多種通信設備的信號源，在施加跳頻激勵信號的情況下，通過通信設備靈敏度、音頻響應等主要技術指標的測試，對照通信設備技術指標可看出測試結果滿足設備技術要求。

　　4 結束語

　　跳頻通信在現(xiàn)代航空通信設備的應用越來越多，基于“DDS+PLL”實現(xiàn)的某通信設備檢測儀的信號源克服了跳頻通信設備測量的難題，該信號源充分利用了頻率合成中DDS產生頻率分辨率高和鎖相環(huán)輸出頻率高的優(yōu)點，克服DDS輸出頻率低和鎖相環(huán)頻率分辨率低的缺點，實現(xiàn)了對通信設備的檢測與控制，該信號發(fā)生器可以推廣到多種通信設備檢測儀的信號源的設計，具有極大的軍事經濟效益。