基于FPGA的軟件無線電調(diào)制器設計與實現(xiàn)
加入技術交流群
該設計由按鍵輸入、二進制基帶信號產(chǎn)生、數(shù)字調(diào)制和顯示等模塊組成，其功能是由按鍵輸入設定值，同時在LED上進行顯示，并根據(jù)設定值對二進制基帶信號進行相應的數(shù)字調(diào)制，產(chǎn)生調(diào)制信號輸出?，F(xiàn)將各模塊的具體設計和功能描述如下：
按鍵輸入模塊 輸入采用按鍵和撥碼開關實現(xiàn)，通過復用的方式用于選擇調(diào)制方式，輸入信號頻率和幅度。在FPGA內(nèi)部設計了一個按鍵接口模塊，用于處理和存儲輸入的設定值，輸出到LED顯示，并輸出相應的控制信號和調(diào)制模塊所需的載波頻率和幅度控制字等。
二進制基帶信號產(chǎn)生模塊 該設計中的基帶信號由一個基于DDS的矩形脈沖發(fā)生器和偽隨機序列M序列發(fā)生器產(chǎn)生。碼元速率可通過按鍵模塊輸入頻率字到矩形脈沖發(fā)生器控制輸出脈沖頻率，從而控制M序列輸出頻率來實現(xiàn)。當然，作為調(diào)制器，二進制數(shù)字基帶信號是由外部輸入的。本模塊是為了驗證系統(tǒng)功能和需要滿足系統(tǒng)產(chǎn)生單純的數(shù)字調(diào)制信號時而設計的，具體見系統(tǒng)原理圖中juxing_signal和m_array_exa-mple模塊。
數(shù)字調(diào)制模塊 數(shù)字調(diào)制模塊是整個系統(tǒng)的核心部分，包括ASK，F(xiàn)SK，PSK和QAM等數(shù)字調(diào)制方式。本模塊以DDS為核心模型，采用Quart-usⅡ7．2和Matlab／DSP Builder7．2進行硬件的軟件化設計，具體見系統(tǒng)原理圖中tiaozhi_example，QAM_tiaozhi_example和BUSMAX模塊。系統(tǒng)主要由時鐘和復位輸入端(CLOCK和SW[0])、調(diào)制方式選擇輸入端(SW[1]，SW[2]和SW[3])、基帶信號輸入端(jidai_signal，jidai_sign-all，jidai_signal2)和頻率幅度字輸入端(freql[31．．O]，freq2[31．．O]，freq4[31．．0]和amp[17．．O])組成。頻率和幅度字由按鍵輸入實際頻率和幅度值經(jīng)過按鍵接口模塊處理后，轉化為32位頻率字和18位幅度字，從而控制模塊產(chǎn)生所需頻率和幅度的載波信號。基帶信號輸入端接收被調(diào)制信號，被調(diào)制信號根據(jù)所選擇的調(diào)制方式在模塊內(nèi)部進行相應調(diào)制后輸出到模塊輸出端。
3 系統(tǒng)仿真和硬件實現(xiàn)與測試
在進行系統(tǒng)各模塊設計的時候，為了防止在設計最后集成系統(tǒng)的時候出現(xiàn)功能錯誤，難于排查和修改，在設計過程中對各模塊的功能正確性都進行了軟件仿真。
系統(tǒng)中的ASK，F(xiàn)SK，PSK和QAM波形仿真依次如圖3和圖4所示。本文引用地址：http://www.butianyuan.cn/article/191541.htm
在確保各模塊在獨立狀態(tài)下均能正確工作后，在QuartusⅡ7．2中進行系統(tǒng)集成，并對集成后的系統(tǒng)進行再次的整體仿真。接著，便可以進行功能測試。在功能測試中使用嵌入式邏輯分析儀SignalTapⅡ進行測試分析。在分析儀中進行相應的設置后，把它隨設計文件一起下載入目標芯片中，用以捕捉芯片內(nèi)部信號節(jié)點處的信號，并通過USB接口把數(shù)據(jù)傳回計算機，并顯示。以下是具體的測試過程，選擇相應功能控制開關，用按鍵輸入所需的載波頻率值和幅度值，通過LED顯示出來。相應的測試波形如圖5所示。
評論