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
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。
2 y& v/ L1 n, }, W: V6 y$ `跳频通信是扩频通信的一种，跳频系统的载频
! k8 D' A  u- q2 ~) q0 V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
信是目前水下无线通信的主要方式，由于跳频通信
/ L* M! y% V3 {$ P$ W& ~+ Z& S. ^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
! G; F' K+ x1 Y0 S- W通信是一种安全可靠的通信方法。如何利用微处理
1 v1 W' T) y3 N9 J5 x; U0 C机实现跳频编码信号并可靠发射出去是非常关键的
5 w* x! a" g8 a6 }4 U0 {5 Y, V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
1 z% |3 I5 F9 Z: m1 q* c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
; g8 E; R0 |. M3 E# 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
" f- T3 X! ]$ h; ~$ l% v4 _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
9 U1 ]& c% I; z: Z) m+ ~; G跳频序列是决定整个跳频系统性能的主要参数。而
8 ^" F4 @8 X3 W& W+ z这些参数，可以综合应用跳频图案来描述，如图1所
7 a8 D, f$ Y1 s) i5 c* x6 w# I示，频率跳变由伪随机序列决定。研究发现混沌序
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
* H; o* X( i% t$ Z! s( y% ]还表现出明显的随机性和不可预测性¨以J，具有很
' _# I0 f) o8 E好的保密性。选用的跳频伪随机码则是采用基于
4 s0 c) \" l1 z* w6 wlogistic映射的混沌跳频序列，lo西stic映射表达式为
9 k( _3 Y: [( ?9 T* g/ X8 f% r‰+。=4％(1一％)。图2是混沌序列功率谱与高斯
噪声功率谱的对比图，该混沌序列具有类似于自噪
; T. W* U( u) P5 J9 {0 T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