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基于FPGA的軟件無(wú)線電調(diào)制器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

作者: 時(shí)間:2010-10-08 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

該設(shè)計(jì)由按鍵輸入、二進(jìn)制基帶信號(hào)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(shè)定值,同時(shí)在LED上進(jìn)行顯示,并根據(jù)設(shè)定值對(duì)二進(jìn)制基帶信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)字調(diào)制,產(chǎn)生調(diào)制信號(hào)輸出?,F(xiàn)將各模塊的具體設(shè)計(jì)和功能描述如下:
按鍵輸入模塊 輸入采用按鍵和撥碼開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn),通過(guò)復(fù)用的方式用于選擇調(diào)制方式,輸入信號(hào)頻率和幅度。在內(nèi)部設(shè)計(jì)了一個(gè)按鍵接口模塊,用于處理和存儲(chǔ)輸入的設(shè)定值,輸出到LED顯示,并輸出相應(yīng)的控制信號(hào)和調(diào)制模塊所需的載波頻率和幅度控制字等。
二進(jìn)制基帶信號(hào)產(chǎn)生模塊 該設(shè)計(jì)中的基帶信號(hào)由一個(gè)基于DDS的矩形脈沖發(fā)生器和偽隨機(jī)序列M序列發(fā)生器產(chǎn)生。碼元速率可通過(guò)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(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然,作為調(diào)制器,二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)是由外部輸入的。本模塊是為了驗(yàn)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(hào)時(shí)而設(shè)計(jì)的,具體見(jiàn)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(gè)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(jìn)行硬件的軟件化設(shè)計(jì),具體見(jiàn)系統(tǒng)原理圖中tiaozhi_example,QAM_tiaozhi_example和BUSMAX模塊。系統(tǒng)主要由時(shí)鐘和復(fù)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(hào)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(shí)際頻率和幅度值經(jīng)過(guò)按鍵接口模塊處理后,轉(zhuǎn)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(hào)。基帶信號(hào)輸入端接收被調(diào)制信號(hào),被調(diào)制信號(hào)根據(jù)所選擇的調(diào)制方式在模塊內(nèi)部進(jìn)行相應(yīng)調(diào)制后輸出到模塊輸出端。

3 系統(tǒng)仿真和硬件實(shí)現(xiàn)與測(cè)試
在進(jìn)行系統(tǒng)各模塊設(shè)計(jì)的時(shí)候,為了防止在設(shè)計(jì)最后集成系統(tǒng)的時(shí)候出現(xiàn)功能錯(cuò)誤,難于排查和修改,在設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)各模塊的功能正確性都進(jìn)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://butianyuan.cn/article/191541.htm


在確保各模塊在獨(dú)立狀態(tài)下均能正確工作后,在QuartusⅡ7.2中進(jìn)行系統(tǒng)集成,并對(duì)集成后的系統(tǒng)進(jìn)行再次的整體仿真。接著,便可以進(jìn)行功能測(cè)試。在功能測(cè)試中使用嵌入式邏輯分析儀SignalTapⅡ進(jìn)行測(cè)試分析。在分析儀中進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置后,把它隨設(shè)計(jì)文件一起下載入目標(biāo)芯片中,用以捕捉芯片內(nèi)部信號(hào)節(jié)點(diǎn)處的信號(hào),并通過(guò)USB接口把數(shù)據(jù)傳回計(jì)算機(jī),并顯示。以下是具體的測(cè)試過(guò)程,選擇相應(yīng)功能控制開(kāi)關(guān),用按鍵輸入所需的載波頻率值和幅度值,通過(guò)LED顯示出來(lái)。相應(yīng)的測(cè)試波形如圖5所示。



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