《電子技術(shù)應用》
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基于FPGA的壓制性干擾源的研究與設計
來源：電子技術(shù)應用2012年第7期
苗新法，張小磊
蘭州交通大學 電子與信息工程學院，甘肅 蘭州730070
摘要： 提出了一種新型壓制系統(tǒng)的設計方案，基于現(xiàn)場可編程門陣列作主控，通過直接數(shù)字頻率合成技術(shù)實現(xiàn)中頻信號，通過混頻的方式進行頻譜搬移。系統(tǒng)具有寬帶阻塞式、瞄準式和掃頻式三種壓制方式，且壓制帶寬和中心頻率步進可調(diào)。實測結(jié)果表明，系統(tǒng)設計符合要求，能夠滿足實際需要。
中圖分類號： TN97
文獻標識碼： A
文章編號： 0258-7998(2012)07-0048-03
Research and design of the signal source of blanket jamming based on the FPGA
Miao Xinfa，Zhang Xiaolei
School of Electronic and Information Engineering, Lanzhou Jiaotong University, Lanzhou 730070，China
Abstract： A new design is put forward in this paper. Field Programmed Gate Array is the main controller in this design. DDS technology is used to generate IF signal. The IF signal is mixed with LO to realize spectrum shifting. This system has three blanket ways, and its bandwidth and middle frequency can be step modulated. The test result shows this system is effective and can be used in many fields.
Key words : blanket jamming；FPGA；DDS；noise FM

    無線通信技術(shù)的迅速發(fā)展和廣泛應用給人們的生活帶來了極大的便利,但同時也會被違法犯罪分子所利用，使失密、泄密的渠道更加難以控制。通過無線通信手段的失密、泄密問題日益嚴峻, 同時也向保密技術(shù)和電子對抗技術(shù)提出了極大的挑戰(zhàn)。無線通信是一個開放的電子通信系統(tǒng), 防止通過無線通信手段的失密行為最直接的方法就是在必要時對一定空間范圍內(nèi)的無線接收機進行壓制式干擾, 使其無法正常接收發(fā)射機發(fā)射的信號[1]。

    壓制性干擾的定義為用噪聲或噪聲樣的干擾信號遮蓋或淹沒有用信號, 阻止對方用電磁波獲取目標信息。壓制性干擾按頻譜特性一般可分為寬帶阻塞式、瞄準式和掃頻式三大類。每種方式都有其特點和應用場合[2-4]。
    傳統(tǒng)的壓制系統(tǒng)壓制方式單一，頻率范圍小，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復雜。本文提出一種結(jié)合模擬和數(shù)字方式，由FPGA作為主控，基于DDS原理的壓制系統(tǒng)。本壓制系統(tǒng)同時具備三種壓制方式，頻率范圍大，中心頻率和帶寬步進可調(diào)。
1 系統(tǒng)基本原理
    系統(tǒng)方案框圖如圖1所示。

    高斯分布的基帶噪聲由噪聲二極管齊納擊穿產(chǎn)生，經(jīng)調(diào)理電路放大后，由ADC采樣后送入核心處理器進行處理。在FPGA中構(gòu)建偽隨機序列雖然相對不復雜，但序列長度有限，實時性不好，所以本文仍然采用模擬的方式產(chǎn)生真正的噪聲。在FPGA中構(gòu)建的DDS模塊為本系統(tǒng)的核心。DDS的基本原理如圖2所示[5-6]。其輸出頻率fout=M×fclk/2N。其中，M為頻率控制字，N為波形查找表的位數(shù),本系統(tǒng)使用20 bit；fclk為參考時鐘，是本設計的DDS模塊實際工作的等效時鐘。FPGA選用Altera公司Stratix II系列芯片，系統(tǒng)倍頻后的工作頻率為140 MHz，四通道并行處理等效時鐘為560 MHz[7-8]，故輸出信號的頻率分辨率為Δf=fclk/2N=534 Hz。為了與標準射頻設備兼容，本系統(tǒng)輸出fout是中心頻率為70 MHz的中頻信號，對應的中心頻率控制字為M0=217（0x20000）。以寬帶阻塞式壓制為例，介紹頻率控制字的生成方法。

    根據(jù)相關(guān)文獻，寬帶阻塞式壓制一般選用噪聲調(diào)頻信號。噪聲調(diào)頻信號的時域表達式為：
    
  
為上變頻后的頻譜圖，(c)圖為中心頻率500 MHz、帶寬1 MHz的噪聲調(diào)頻信號，(d)圖為中心頻率300 MHz、帶寬20 kHz的噪聲調(diào)頻信號。從圖中可以看出，輸出信號頻譜分布與理論設計基本一致。

 

 

    在2010年及以前的幾年中，每次國家統(tǒng)一的大型考試中，通過無線電監(jiān)測均能發(fā)現(xiàn)數(shù)個非法信號在傳輸作弊信息，但僅靠教育說服已不能完全杜絕，且每次僅能發(fā)現(xiàn)幾個參與作弊的帶接收設備進入考場的考生，極大地影響了考試公平，造成了不好的影響。在2011年底到2012年初的幾次考試中，在相關(guān)執(zhí)法部門的配合下，通過使用本設備，配合我校研制的監(jiān)測和定位設備，使大部分非法接收設備無法正常接收信號，并繳獲發(fā)送設備數(shù)臺，抓獲犯罪分子數(shù)人，保證了考試的公平公正。
    本系統(tǒng)同樣可以在電子戰(zhàn)中作干擾源裝備部隊，應用于雷達對抗、電子干擾等。
    本系統(tǒng)DDS信號輸出為標準70 MHz中頻信號，可與市場上的大部分廠家的上變頻器和功放接口，進一步擴大其頻率輸出范圍和功率輸出范圍，應用到更多的場合。
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