【正文】 VHDL 進(jìn)行了仿真和綜合。由于該設(shè)計涉及算法及模擬信號處理，所以無法單純的利用 QuartusⅡ 來完成整個設(shè)計，在這里采用 Matlab直接編程仿真， DSP Builder建模，仿真再將其轉(zhuǎn)化為 VHDL， 這樣就可以利用 QuartusⅡ 綜合、仿真、適配、編程。在 Quartus II 項目文件編譯成功后進(jìn)行仿真工具設(shè)置，如圖 48： 25 圖 48 仿真工具設(shè)置 圖 49 啟動仿真 26 圖 410 自啟動 Modelsim 設(shè)置輸入輸出信號均為模擬形式，自啟動 Modelsim 后，進(jìn)行編譯成功后，出現(xiàn)如圖 411 所示的仿真波形： 圖 411 Modelsim 環(huán)境下的仿真波形 進(jìn)入 Modelsim軟件環(huán)境，設(shè)置路徑，然后點(diǎn)擊 Tools→Exacute Macro ，選擇 27 文件，運(yùn)行成功即可以進(jìn)行 Stimulation。當(dāng)設(shè)置好 Device 和 Synthesis 后，右側(cè)的硬件編譯部分就會列出一個操作流程，如圖 47所示。在傳統(tǒng)的硬件電路設(shè)計中，電路原理圖是設(shè)計的主要文件，但是采用 VHDL 語言設(shè)計系統(tǒng)硬件電路時設(shè)計的主要文件則是 VHDL 語言編寫的源程序了。修改工藝與修改電路相互之間不會產(chǎn)生不良影響，這使硬件實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)器件有很寬的選擇范圍。 20 圖 42 新建工程 圖 43 新建工程向?qū)? 21 圖 44 工程路徑 圖 45 新建文件 22 圖 46 編譯 轉(zhuǎn)換為 VHDL 語言并綜合 隨著 EDA 技術(shù)的 快速 發(fā)展和 在其 應(yīng)用領(lǐng)域 中 的擴(kuò)大和深入， EDA 技術(shù)在電子信息、通信、自動控制 以 及計算機(jī)應(yīng)用等領(lǐng)域 也得到 越來越廣泛 的應(yīng)用。同時，自動的錯誤定位、完備的錯誤 和警告信息，使設(shè)計修改變得簡單容易。時序仿真中應(yīng)將布局布線后的時延文件反標(biāo)到設(shè)計中，使仿真包含門時延以及線時延的信息。 設(shè)計開始需利用 EDA 工具的文本或圖形編輯器將設(shè)計者的設(shè)計意圖用文本方式(如 VHDL 程序 )或圖形方式 (原理圖、狀態(tài)圖等 )表達(dá)出來。布局布線更具體的包括門級網(wǎng)表到 FPGA 基本單元的轉(zhuǎn)換（ Xilinx 稱作 Translate ， Altera 稱作 Map ）和實(shí)際的布 局布線（ Xilinx 稱作 PAR， Altera 稱作 Fit ）。對于一些小的設(shè)計，主要是肉眼觀察仿真結(jié)果是否與預(yù)期相符，對于一個復(fù)雜的大設(shè)計，要首先驗證每一個子模塊的功能正確性，對于整個大設(shè)計，要使用工具對比參考設(shè)計比如基于 C 語言的參考設(shè)計在同樣的激勵下產(chǎn)生的輸出與 RTL 的輸出是否相同 。設(shè)計輸入的另外一個重要技能是學(xué)會使用 FPGA 廠商提供的設(shè)計庫，里面有大量可根據(jù)應(yīng)用定制的專門單元，如 FIFO 、 SRAM 、差分 IO 、 DLL 等?？删幊踢壿嬓酒瑑?nèi)的組件門數(shù)高，一片 FPGA 可代替幾十片乃至上百片中小規(guī)模的數(shù)字集成電路芯片。 17 系統(tǒng)設(shè)計師可以根據(jù)需要通過可編輯的連接把 FPGA 內(nèi)部的邏輯塊連接起來，就好像一個電路試驗板被放在了一個芯片里了。從濾波法和相移法來看，最終相移法的調(diào)制效果要好于濾波法。 兩路相乘結(jié)果相減時得到上邊帶信號，相加時則得到下邊帶信號。兩種方法對濾對器的苛刻要求都只能在一定條件下近似滿足，不可能嚴(yán) 格實(shí)現(xiàn)。所以本文選用占用資源較少的希爾伯特（ Hilbert）正交變換 [6]的方法實(shí)現(xiàn) SSB調(diào)制系統(tǒng)。 用 DSP Builder 模塊設(shè)計好一個新的模型后，可以直接在 Simulink 中進(jìn)行算法級、系統(tǒng)級仿真驗證。 濾波法設(shè)計 Simulink 建模仿真 Matlab 的 Simulink 環(huán)境具有強(qiáng)大的圖形化仿真驗證功能。 基帶信號與載波信號相乘得到雙邊帶信號，雙邊帶信號時域表達(dá)式如下： ? ? ? ? ? ?c o s c o s ( 3 1 )D S B c cu t U w t U w t? ? ? ? ? ? ? 雙邊帶信號經(jīng)過一個濾波器，可以得到單邊帶信號。 5 3 Matlab/Simulink 的 SSB 系統(tǒng)的設(shè)計 軟 件簡介 MATLAB 是美國 MathWorks 公司出品的商業(yè)數(shù)學(xué)軟件，用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計算的高級技術(shù)計算語言和交互式環(huán)境，主要包括 MATLAB和 Simulink 兩大部分。這種方式稱為單邊帶調(diào)制。調(diào)制音頻幅度變化了，載波幅度也會跟隨著變化，這就是調(diào)幅波的調(diào)制方式。在模擬調(diào)制方法中的調(diào)制波的頻譜中，除在外的載波頻率兩側(cè)的載波分量外， 在載波頻率兩旁還各有一個頻帶，因調(diào)制而產(chǎn)生的各頻率分量就落在這兩個頻帶之內(nèi)。調(diào)頻波的振幅保持不變，調(diào)頻波的瞬時頻率偏離載波頻率的量與調(diào)制信號的瞬時值成比例。幅度調(diào)制在中、短波廣播和通信中使用甚多。在通過前面系統(tǒng)仿真的基礎(chǔ)上，提出了具體可行的 FPGA 實(shí)現(xiàn)方法。數(shù)字信號處理平臺的實(shí)現(xiàn)方案，主要是基于FPGA+DSP 的結(jié) 構(gòu)來實(shí)現(xiàn)高速數(shù)字信號處理。s attention. For example, is a kind of widely used currently and has occupied the narrow band munication method of special electrical munication with unilateral. While FPGA has the characteristics of flexible system structure and logic unit, high integration, wide application scope, can realize large scale circuits, programming is also very flexible, pared to other ASIC gate array, it has a short development cycle, low manufacturing cost, advanced development tool, standard product without testing, stable quality and realtime online detection etc., so here is based on the FPGA of SSB modulation. First of all, the use of MATLAB programming, set the frequency modulation signal, the carrier frequency, amplitude is 1, the simulation to be modulated signal waveform and power spectrum, are pared with the modulation signal, observe the modulation effect. And then Simulink is used to filter and phase shift method of two kinds of modulation methods for modeling and simulation, by observing the simulation waveform, modulation effect of final phase shift method is superior to the filtering method. Finally, the RTL code and simulation files to the low layer design of VHDL adapter and prehensive, piled simulation. Keywords: single sideband。 本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 題 目： 基于 FPGA 單邊帶調(diào)制系統(tǒng)的設(shè)計 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 所在分院： 專 業(yè)： 班 級： 二 O 一三年五月 基于 FPGA 單邊帶調(diào)制系統(tǒng)的設(shè)計 摘要 ： 隨著無線電技術(shù)的發(fā)展和各種通信設(shè)備不斷地投放市場，通信頻道擁擠的問題日漸突出，因此占用較窄頻帶或能在同一頻段內(nèi)容納更多用戶的通信技術(shù)普遍地收到人們的重視。 關(guān)鍵詞 ：單邊帶；調(diào)制；仿真； FPGA FPGAbased on singlesideband modulation system Abstract:With the development of radio technology and various munications equipment constantly put on the market, munication channel congestion problems have bee increasingly prominent, so take the narrow band or munication technology can satisfy more users in the same frequency band content generally received people39。 目前，數(shù)字信號處理平臺主要包括 DSP（ Digital Signal Processor）和 FPGA（ Field Programmable Gate Arrays）兩種。本文 的內(nèi)容安排如下： 第一章簡要地介紹了本文的研究背景和意義，以及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀； 第二章詳細(xì)地介紹了 SSB 調(diào)制技術(shù)的原理，熟 悉和學(xué)習(xí) FPGA 技術(shù)，充分理解單邊帶調(diào)制系統(tǒng)的工作原理和在通信系統(tǒng)中的應(yīng)用； 第三章從 Matlab 編程仿真到 Simulink 建模仿真，分別 采用 濾波法和相移法實(shí)現(xiàn)SSB 調(diào)制系統(tǒng)； 第四章設(shè)計基于 FPGA 的調(diào)制系統(tǒng)的各系統(tǒng)模塊。它的振幅變化曲線稱之為包絡(luò)線，代表了要傳遞的信息。已調(diào)波稱為調(diào)頻波。在相位調(diào)制頻率也有相應(yīng)的改變，但這個頻率的變化并不與調(diào)制信號成比例。 SSB 的調(diào)制原理 單邊帶信號 ( SSB) ,是調(diào)幅信號的 一種 ,它出自于調(diào)幅但是又區(qū)別于調(diào)幅。這樣不僅可以節(jié)省載波功率，還可節(jié)省一半的傳輸頻帶。 本章小結(jié) 通過對單邊帶調(diào)制（ SSB）信號課題的研究背景以及調(diào)制技術(shù)原理的了解與學(xué)習(xí)，熟悉信號調(diào)制方式與調(diào)制方法，對研究流程有初步的了解，同時也學(xué)習(xí)了單邊帶調(diào)制系統(tǒng)設(shè)計時所用到的仿真方法和軟件，為后面的課題設(shè)計做好鋪墊。 濾 波 器 1 濾 波 器 21c o s cwt 2c o s cwt()mSt? ?u (t) c 圖 31 濾波法產(chǎn)生 SSB 信號的原理框圖 頻域表示如圖 32： 6 圖 32 產(chǎn)生 SSB 信號的頻譜特性 工作原理：當(dāng)頻率較低的時候，濾波器具有陡峭的頻率，因此濾波器 1 是一個截止頻率點(diǎn)較低的低通或者高通濾波器，濾波器 2 是一個帶通濾波器，通常截止頻率點(diǎn)選的較高，調(diào)制的頻率需滿足： 12cw w w??。 濾波法產(chǎn)生 SSB 信號進(jìn)行 Matlab 設(shè)計仿真 濾波法產(chǎn)生 SSB 信號進(jìn)行 Matlab 編程設(shè)計仿真如圖 33，其中調(diào)制信號頻率 fm=5KHZ；載波頻率 fc=100KHZ；調(diào)制信號幅度 A1=5；載波幅度 A2=10； 7 0 0 . 0 0 5 0 . 0 1505調(diào)制信號0 2020 4000 6000 80000100200300調(diào)制信號頻譜f ( H z )Pr(f) (w)0 0 . 0 0 5 0 . 0 1 4 0 2 002040SSB 信號0 2020 4000 6000 800005001000SSB 信號頻譜f ( H z )Pr(f) (w) 圖 33 濾波法 SSB 調(diào)制 Matlab 編程設(shè)計仿真 由圖 33 可以看出，已調(diào)信號的包絡(luò)與調(diào)制信號不呈比例，濾波法中的濾波器特性并不十分接近理想特 性，因為混頻后低頻分量與高頻分量之間的過渡帶不夠窄，在cw 處未達(dá)到銳截止特性。對 DSP Builder 而言， MatLab/Simulink 整個開發(fā)流層幾乎可以在同一環(huán)境中完成，頂層的開發(fā)工具真正實(shí)現(xiàn)了自定向下的設(shè)計流程，包括 DSP 系統(tǒng)的建模、系統(tǒng)級的仿 真 、 設(shè) 計 模型 向