基于FPGA的数字调制信号发生器的设计

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1、基于FPGA的数字调制信号发生器的设计摘要以设计数字调制式信号发生器为目的，依据通信系统中模拟和数字调制方式的理论基础，采用现场可编程逻辑阵列技术(FPGA)，开发出了一种具有数字调制功能的信号发生器，它具有ASK,PSK,FSK的功能。各个模块VHDL语言设计，最后下载到EPF10K10LC84-3芯片完成硬件电路连接与测试。电路设计简单，性能稳定。关键词信号发生器，FPGA,VHDLDesignofDigitalModulateSignalGeneratorBasedonFPGAAbstractThepaperisthedesignofdigital

2、modulatesignalgenerator,whichisbasedonthetheoryofanalogueanddigitalmodulationmodeinthecommunicationsystem,usingthetechniqueofFPGA,includingthefunctionoftheASK,PSKandFSK.AndeverypartofwitchusesVHDLlanguage.AndatlastitisdownloadedtothechipofEPF10K10LC84-3,finishingthelinkandtestoft

3、hehardwarecircuit.Andthedesignofthecircuitiseasy,theperformanceisstable.KeywordsSignalGenerator,FPGA,VHDL一引言现代电子、计算机和信号处理等技术的发展，极大的促进了数字化技术在电子测量仪器中的应用，从而扩充了仪器信号的处理能力，提高了信号测量的准确度、精度和变换速度，克服了模拟信号处理的诸多缺点，数字信号发生器随之逐渐发展起来。FPGA，即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、EPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路领域中的

4、一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。它内部包括可配置逻辑模块、输出输入模块和内部连线三个部分。目前数字调制信号发生器的基础就是直接数字合成技术，用高速存储器做查询表，通过数字形式存入的波形，由高速数/模转换器产生所需要的信号。提出基于FPGA开发板来实现调制信号发生器的设计,由于现场可编程逻辑器件具有容量大、运算速度快、现场可编程等优点，使得基于FPGA器件的信号发生器电路简单,设计灵活,便于修改和调试,性能稳定。二总体设计根据设计要求，数字调制信号发生器有三种不同的形式，分别是ASK、FSK和PSK

5、。常见的调制方式有两种：方波调制和正弦波调制。需要实验平台上的硬件模块分别有：时钟信号发生器、波形数据产生器和数/模转换电路。总体框图如下图1图1总体框图具体说来：1．ASK即幅度调制。对于方波调制，分别产生两个方波信号，一个作为基带信号，一个作为载波信号；对于正弦波调制，分别设计一个方波信号产生模块和正弦波信号产生模块。方波作为基带信号，同时正弦波作为载波信号。2．FSK即频率调制，对于方波调制，产生一个方波信号作为基带信号，分别对时钟信号分频以产生两个不同时钟信号作为载波信号，最后产生调制信号；对于正弦波调制，设计一个方波模块，产生方波信号作为基带信

6、号。并利用一个分频器产生两个频率不同的正弦波信号作为载波。最后通过调制选择模块即产生频率调制信号。3．PSK即相位调制，基带信号由晶体振荡器产生稳定度很高的时钟信号，在时钟信号的作用下，波形数据产生器生成频率可变的波形数据数字信号，经数/模转换电路最终输出所需波形信号。三各模块电路设计3.1ASK模块设计3.1.1ASK方波调制模块设计由于正弦波调制具有一定的代表性，复杂度相对较高，因此选择了正弦波调制作为代表进行了仿真下载。通过编译、仿真结果基本符合设计要求。输出的波形数据，送至D/A转换电路。D/A转换采用8位的DAC0832芯片[3]。编译后仿真如

7、图2所示：图2ASK方波调制此输出fang为ASK方波调制信号，为信号q1与q的值相与。符合设计要求。3.1.2ASK正弦波调制信号发生器产生模块设计图3和图4分别是ASK正弦波调制正弦波和ASK正弦波调制输出，正弦波信号DAC0832和调制信号的波形，列在一起便以对比，仿真结果基本与设计初衷相符，没有发现有何异常。整个程序用元件例化语句设计，映射到两个部件：SIGNAL5与DAC0832最后映射到YYY上，共同构成完整的ASK正弦波调制信号。正弦波调制正弦波和正弦波调制输出分别如图3和图4所示：图3ASK正弦波调制正弦波图4ASK正弦波调制输出3.2F

8、SK模块设计3.2.1FSK方波调制信号产生模块设计FSK方波调制信号发生器的设