《電子技術(shù)應(yīng)用》
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基于FPGA的梳狀譜通信干擾信號設(shè)計與研究
電子技術(shù)應(yīng)用
王緯地，姚金杰，楊志良，王海濤
中北大學(xué) 信息與通信工程學(xué)院
摘要： 為了有效測試通信電臺的實際抗干擾性能，提出了一種基于FPGA的高斯白噪聲梳狀譜干擾信號設(shè)計方案，相比傳統(tǒng)隨機相位調(diào)頻梳狀譜干擾，在對抗寬帶通信系統(tǒng)時干擾效果更強。該方案以FPGA為核心，通過改進(jìn)Ziggurat算法和DDS技術(shù)實現(xiàn)梳狀譜干擾信號的生成，在滿足高速、高性能的同時，具有較強的靈活性。并通過DA芯片輸出，實現(xiàn)了3~11個梳狀譜信號的生成。實驗結(jié)果表明：生成的梳狀譜干擾信號頻率控制誤差小于0.001%，干擾效果量化一個指標(biāo)。
關(guān)鍵詞： 梳狀譜干擾 FPGA DDS 通信干擾
中圖分類號：TN918.91；TN972 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.256295
中文引用格式： 王緯地，姚金杰，楊志良，等. 基于FPGA的梳狀譜通信干擾信號設(shè)計與研究[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用，2025，51(9)：95-99.
英文引用格式： Wang Weidi，Yao Jinjie，Yang Zhiliang，et al. Design and research of comb spectrum communication interference signal based on FPGA[J]. Application of Electronic Technique，2025，51(9)：95-99.
Design and research of comb spectrum communication interference signal based on FPGA
Wang Weidi，Yao Jinjie，Yang Zhiliang，Wang Haitao
College of Information and Communication Engineering， The North University of China
Abstract： In order to effectively test the actual anti-interference performance of communication radio stations, a design scheme for Gaussian white noise comb spectrum interference signals based on FPGA is proposed. Compared to traditional random phase frequency modulation comb spectrum interference, it is more effective in combating broadband communication systems. This scheme is based on FPGA and improveds Ziggurat algorithm and DDS technology to generate comb spectrum interference signals. It has strong flexibility while meeting high-speed and high-performance requirements. And through the DA chip output, 3~11 comb spectrum signals were generated. The experimental results show that the frequency control error of the generated comb spectrum interference signal is less than 0.001%, and the interference effect is quantified as an indicator.
Key words : comb spectrum interference；FPGA；DDS；communication interference

引言

電臺通信系統(tǒng)是通過無線電波進(jìn)行信號傳輸?shù)囊环N通信方式，廣泛應(yīng)用于各類場景中，尤其是在需要遠(yuǎn)距離、實時、快速通信的環(huán)境下[1]。梳狀譜干擾是一種多頻點的壓制式干擾，其信號的頻譜呈現(xiàn)出周期性的梳狀結(jié)構(gòu)，類似于梳子的齒狀圖案。它與通信系統(tǒng)的多個工作頻率接近或重疊[2]，這使得系統(tǒng)對這種干擾的抗干擾能力較差，尤其是在沒有采取適當(dāng)?shù)念l譜管理、濾波或其他抑制干擾的措施時，通信系統(tǒng)可能會受到顯著影響[3]。因此針對通信電臺通信性能測試和提高抗干擾能力，本文研究并設(shè)計了一種高斯白噪聲梳狀譜干擾信號。

梳狀譜干擾的干擾來源一般是噪聲信號，常用的噪聲信號有高斯白噪聲和均勻白噪聲，高斯白噪聲的概率分布具有較高的極端值概率（尾部較重）。由于其分布的性質(zhì)，高斯噪聲對低信噪比（SNR）下的系統(tǒng)干擾較大，可能導(dǎo)致較高的誤碼率[4]。

目前，國內(nèi)大多數(shù)梳狀譜干擾信號通過隨機相位的方法產(chǎn)生一定的調(diào)頻噪聲效果[5]。雖然產(chǎn)生相位噪聲相對簡單，但不會影響到信號的幅度[6]。針對通信電臺的通信性能測試，選用高斯白噪聲用作干擾信號有更好的干擾能力[7]。不僅可以通過頻率擾動影響信號，還能通過幅度擾動增加干擾強度，尤其是在對抗寬帶通信系統(tǒng)時更有效，有助于測試電臺的抗干擾能力和提高抗干擾性能。所以本文采用改進(jìn)的Ziggurat算法生成高斯白噪聲，然后通過直接數(shù)字頻率合成（DDS）產(chǎn)生多個頻點的信號，最后將高斯白噪聲和梳狀譜信號進(jìn)行混頻得到高斯白噪聲梳狀譜干擾信號。生成的干擾波形具有高速、靈活、可調(diào)等優(yōu)點，可滿足在內(nèi)外場對通信電臺測試中的干擾任務(wù)需求。


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作者信息：

王緯地，姚金杰，楊志良，王海濤

（中北大學(xué) 信息與通信工程學(xué)院，山西 太原 030051）


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