自适应跳频系统是跳频通信系统最重要的发展趋势之一,是建立在实时信道质量评估的基础上,根据信道状态自适应地规避开受到干扰或质量较差的跳频子信道,从而保持长时间可靠通信链路的跳频系统,具备很强的抗衰落、抗截获和抗干扰能力。本文将分别从自适应跳频算法设计和关键模块的FPGA实现两个方面进行研究。根据软件无线电技术的设计思路,在系统整体方案设计的基础上,在FPGA硬件平台成功搭建了自适应跳频系统的关键模块,并对各模块功能进行了验证。此外,通过matlab仿真选取了数字接收机中最适用于本文低信噪比下的信噪比“最佳”估计算法,并对其修正的精确表达式进行了推导与分析,将两个重要参数对算法性能的影响给出了仿真结果。首先,介绍了跳频通信的发展现状及未来的发展趋势,接着详细分析了常规跳频通信系统的基本原理、基本参数及其主要特点,再进一步研究了自适应跳频通信系统的基本原理、数学模型和常见的自适应跳频通信系统分类,并从实现的角度列举了自适应跳频的几个关键技术,为后续章节更为深入的研究打下了坚实的基础。其次,研究了最适用于本文低信噪比下的信噪比“最佳”估计算法。在信噪比估计数学模型的基础上,对M2M4算法、ML算法、SNV算法、SVR算法和SSME算法这几种实时信噪比估计算法进行了研究,通过仿真对这几种算法的性能进行了比较。结合本文的低信噪比条件,进一步对最为适用的SSME算法进行分析,给出了均值无偏估计的修正精确表达式,对其主要参数的设计进行了详细的介绍,并给出了最终仿真结果。最后,自适应跳频系统关键模块的FPGA实现是本文研究的重点。先是给出了自适应跳频系统的整体方案设计和主要指标参数的设定,并对本文采用的硬件平台做了简要概述。继而分别介绍了发射机和接收机的系统框图,研究了各功能模块的设计方法和具体实现过程。最终在硬件平台中对DBPSK调制解调模块、跳频同步捕获模块、跳频同步跟踪模块、自适应跳频图案产生器和控制模块等完成了FPGA实现,并通过Chipscope、示波器和频谱仪等观测工具验证了模块功能的正确性。至此,成功建立了一条完整的高跳速高信息速率跳频通信链路。