基于AD8346的简易GPS干扰源设计

罗超++李振华++郜两利

摘要：基于ADI公司的AD8346芯片，本文提出了一种GPS干扰源的简易设计方法，介绍了以正交调制为核心的整体设计方案，简述了基带信号模块的功能组成，并重点分析了上变频模块的实现方法，最后进行了样机测试。测试结果表明该设计方法正确、可行。

关键词：AD8346；干扰源；上变频；样机

中图分类号：TN97 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）03-0186-02

1 引言

GPS是现代高技术战争的两大支柱-C4ISR和精确打击的核心，在现代战争中发挥着至关重要的作用[1]。但是，GPS信号微弱，应用环境又日益复杂，因而容易受到干扰[2]。可以考虑压制式干扰，使得接收机定位精度降低甚至不能正常工作，从而削弱敌方GPS制导武器作战效能[3]。由于伪高斯白噪声干扰产生设备简单，干扰效果良好，是一种性价比高的压制干扰方式，因此本文采用伪高斯白噪声压制干扰方式。文中提出GPS干扰源的整体设计方案，利用基带信号模块产生伪高斯白噪声基带信号，并通过上变频模块得到GPS L1（1575.42MHz）、L2（1227.6MHz）频点干扰信号。文中着重分析干扰源的上变频模块，其利用正交调制芯片AD8346实现基带信号的直接上变频，并具备输出信号通断和输出功率可调功能。

2 整体设计方案

GPS干扰源的输入信号为上位机指令和24V电源，输出信号有GPS L1、L2干扰信号或两者的合路信号，由电源模块、基带信号模块、上变频模块、功放模块以及合路模块五部分组成。其中电源模块提供10.5V信号给功放模块，提供5V信号给基带信号模块和上变频模块；基带信号模块利用单片机和CPLD根据上位机指令产生L1、L2基带信号以及上变频模块所需控制信号；根据基带信号模块提供的控制信号，上变频模块将L1、L2基带信号调制为功率可调的射频信号；功放模块则将L1、L2射频信号放大到所需功率，最后通过合路模块输出。GPS干扰源的总体框图如图1所示。

基带信号模块包括控制模块和L1、L2基带信号产生模块，控制模块由串口转换芯片MAX3221EEUE和单片机MSP430F149组成，L1、L2基带信号产生模块则在CPLD-XC2C256-7VQ100芯片中实现。MAX3221EEUE芯片将上位机RS232协议指令转化为本地RS232控制指令，传输给单片机。L1、L2基带信号产生模块利用GPS C/A码产生方式构造伪高斯白噪声信号，作为L1、L2基带信号输出。单片机在接收到本地RS232控制指令后，一方面采用自定义接口启动或关闭L1、L2基带信号产生模块（即CPLD），输出或关断L1、L2基带信号，另一方面还通过CPLD产生上变频模块所需的控制信号，包括L1、L2频综电路控制信号，L1、L2功率控制信号，其通过在CPLD内部构建SPI信号通道以传输L1、L2频综电路所需的配置信号，还通过CPLD的普通IO管脚产生L1、L2功率控制信号。

3 上变频模块分析

上变频模块主要包括L1频综电路、L2频综电路、L1调制电路、L2调制电路、L1功率控制电路和L2功率控制电路。L1、L2频综电路都采用Si4133-D-GT芯片，该芯片输出900MHz～1800MHz频率段，覆盖GPS L1（1575.42MHz）、L2（1227.6MHz）频点。

L1、L2调制电路都采用ADI公司的AD8346芯片，該芯片为ADI公司的正交调制器，工作频率为：0.8GHz～2.5GHz，包含GPS的L1、L2频点；调制带宽为：DC～70MHz，而GPS的L1、L2信号带宽一般为20MHz，AD8346可以输出此带宽干扰信号；可产生BPSK、QPSK、SSB等多种调制信号。AD8346芯片的I、Q两路通道既可输入模拟信号，也可输入数字信号，当I、Q两路同时输入正交信号，输出信号即为正交调制信号，而当输入数字信号只在I路或Q路上进行调制，另一路无信号时，输出信号即为BPSK调制信号。本干扰源使用CPLD产生单路L1、L2基带数字信号，分别输入到两片AD8346的I路上，然后分别与两片Si4133-D-GT产生的本振信号进行混频，从而得到BPSK调制的L1和L2射频信号。利用正交调制芯片AD8346将基带干扰信号直接上变频到GPS的L1、L2频点，省去常规的中频放大、滤波、变频等电路，同时放宽对变频器后端滤波器的性能要求，甚至可以不需要滤波器，从而减少发射机的体积、重量等，结构简单，易于实现。

L1、L2功率控制电路都采用HMC273MS10G芯片，工作频率范围是0.7GHz～3.8GHz，包含GPS的L1、L2频点，5bit衰减控制位，衰减范围是0dB～31dB，最小衰减步进为1dB。本设计利用基带信号模块的单片机通过CPLD的普通IO管脚控制HMC273MS10G芯片的5bit衰减控制位，实现最小1dB衰减步进、0dB～31dB衰减范围的可变输出功率。

在上变频模块中，L1、L2频综电路根据基带信号模块提供的控制信号分别将20MHz晶振倍频到1575.42MHz、1227.6MHz，而L1调制电路利用AD8346将L1基带信号调制到1575.42MHz频点，形成的L1调制信号通过L1功率控制电路得到L1信号；L2调制电路也利用AD8346将L2基带信号调制到1227.6MHz频点，形成的L2调制信号通过L2功率控制电路得到L2信号，这两路信号再送往功放模块进行放大，得到所需功率，最后通过合路模块输出。

4 测试结果

依据前文的设计方案已经制造出GPS干扰源样机。在实际测试中，考虑到GPS所用的L1信号带宽为2MHz，L2信号带宽为20MHz，则在GPS干扰源的基带信号模块中使用1MHz C/A码速率产生L1基带干扰信号，使用10MHz C/A码速率产生L2基带干扰信号，从而覆盖GPS所用的L1和L2信号带宽。GPS干扰源的输出信号在频谱仪上显示如图2，图3。

从图2可以看出，L1干扰信号的中心频点在1575.42MHz，主瓣带宽为2MHz。从图3可以看出，L2干扰信号的中心频点在1227.6MHz，主瓣带宽为20MHz。可见，本文设计的GPS干扰源能够产生伪高斯白噪声干扰信号。

5 结语

基于AD8346芯片，本文提出了一种GPS干扰源的设计方法，介绍了整体设计方案，简述了基带信号模块的功能组成，并重点分析了上变频模块的实现方法，最后进行了样机测试。测试结果表明，本文设计的GPS干扰源能够产生伪高斯白噪声干扰信号，可在GPS对抗中发挥作用。

参考文献

[1]谢钢.GPS原理与接收机设计[M].北京：电子工业出版社，2012.

[2]马忠志，寇艳红.一种GPS信号干扰源的设计与实现[J].微机算计信息，2009，25（3-1）：151-153.

[3]周颖，邹斌，郝冰，等.一种简易GPS压制式高斯白噪声窄带干扰机设计[J].航天电子对抗，2005，21（6）：15-18.