基于FPGA的軟件無線電調(diào)制器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
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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關(guān)實(shí)現(xiàn)，通過復(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FPGA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(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)?；鶐盘?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://www.ex-cimer.com/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)行功能測試。在功能測試中使用嵌入式邏輯分析儀SignalTapⅡ進(jìn)行測試分析。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。以下是具體的測試過程，選擇相應(yīng)功能控制開關(guān)，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(yīng)的測試波形如圖5所示。
評(píng)論