【正文】 ..................................... 11 相移法產(chǎn)生 SSB 信號(hào)進(jìn)行 Matlab 設(shè)計(jì)仿真 ............................................... 12 相移法設(shè)計(jì) Simulink 建模仿真 ..................................................................... 13 本章小結(jié) ................................................................................................................. 15 4 基于 FPGA 的 SSB 調(diào)制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .......................................................................... 16 FPGA 簡(jiǎn)介 .............................................................................................................. 16 使用 FPGA 進(jìn)行開(kāi)發(fā)的優(yōu)點(diǎn) ......................................................................... 17 FPGA 設(shè)計(jì)的開(kāi)發(fā)流程 .................................................................................. 17 使用 QUARUSⅡ?qū)崿F(xiàn)時(shí)序仿真 ............................................................................... 19 QuarusⅡ介紹 .................................................................................................. 19 轉(zhuǎn)換為 VHDL 語(yǔ)言并綜合 ............................................................................ 22 使用 Modelsim 實(shí)現(xiàn)時(shí)序仿真 ....................................................................... 24 使用 QuartusⅡ?qū)崿F(xiàn)時(shí)序仿真 ........................................................................ 27 本章小結(jié) ................................................................................................................. 27 5 結(jié)論 ............................................................................................................................... 28 設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的問(wèn)題以及解決方法 ................................................................. 28 體會(huì) ......................................................................................................................... 28 致謝 ..................................................................................................................................... 29 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................................. 30 附錄 A ................................................................................................................................. 31 1 1 引言 課題的研究意義 在通信技術(shù)領(lǐng)域，載波調(diào)制技術(shù)已廣泛應(yīng)用于地面廣播通信、衛(wèi)星通信、信號(hào)傳輸?shù)韧ㄐ畔到y(tǒng)中。 3 2 SSB 的 調(diào)制技術(shù)原理 概述 一 般根據(jù)調(diào)制信號(hào)參數(shù)的不同，它有三種基本形式：振幅調(diào)制，頻率調(diào)制和相位調(diào)制。 ⑶ 調(diào)相 (PM）： 調(diào)制信號(hào)控制載波的相位，與調(diào)制信號(hào)的載波相位變化。通常我們把兩個(gè)頻率的和、兩個(gè)頻率的差稱(chēng)為上邊帶信號(hào)和下邊帶信號(hào)。利用 M 語(yǔ)言還開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的 MATLAB 專(zhuān)業(yè)工具箱函數(shù)供用戶(hù)直接使用。本文通過(guò)調(diào)用 simulink 中的功能模塊構(gòu)成數(shù)字濾波器的仿真框圖，在仿真過(guò)程中，可以雙擊各功能模塊，隨時(shí)改變參數(shù)，獲得不同狀態(tài)下的仿真結(jié)果。希爾伯特變換 [7]是信號(hào)分析與處理中的重要理論工具，在通信系統(tǒng)中一般用來(lái)構(gòu)造解析信號(hào)。 函數(shù)的調(diào)用格式為： b = remez( n, f , m,chc) 或 b =firls( n, f , m,chc) ,其 中 , n 為濾波器的階數(shù)； f 為濾波器期望頻率特性的頻率向量標(biāo)準(zhǔn)化頻率 ,取值為 0 ~ 1,是遞增向量 ,允許定義重復(fù)頻點(diǎn)； m 為濾波器期望頻率特性的幅值向量 ,向量 m 和 f 必須同長(zhǎng)度并且為偶數(shù)； b 為函數(shù)返回的濾波器系數(shù) ,長(zhǎng)度為 n + 1,本文將采用 remez 函數(shù)法 [7]進(jìn)行編程。但是 FPGA 也有很多的優(yōu)點(diǎn)比如可以快速成品，可以被修改來(lái)改正程序中的錯(cuò)誤以及更便宜的造價(jià)，通過(guò)成本考慮，廠商也可能會(huì)提供便宜的但是編輯能力差的 FPGA。簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)使用 SystemVerilog 編寫(xiě) Testbench 即可，對(duì)于復(fù)雜的設(shè)計(jì)以及軟硬件結(jié)合的設(shè)計(jì)，使用 SystemC 更加方便。這種對(duì)應(yīng)關(guān)系是在在電路板設(shè)計(jì)的原理圖設(shè)計(jì)階段確定的。 使用 QuarusⅡ?qū)崿F(xiàn)時(shí)序仿真 QuarusⅡ介紹 Quartus II 是 Altera 公司的綜合性 PLD 開(kāi)發(fā)軟件，支持原理圖、 VerilogHDL、VHDL 以及 AHDL（ Altera Hardware Description Language）等多種設(shè)計(jì)輸入形式， 內(nèi)嵌自有的綜合器以及仿真器，可以完成從設(shè)計(jì)輸入到硬件配置的完整 PLD 設(shè)計(jì)流程。VHDL 語(yǔ)言 [10]是 EDA 設(shè)計(jì)中常用的一種 IEEE 標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言，其 優(yōu)點(diǎn)在于： 具有覆蓋面廣、描述能力強(qiáng)、可讀性好、支持大規(guī)模設(shè)計(jì) 及邏輯單元利用 ，因此受到越來(lái)越多的電子工程師的青睞。當(dāng)產(chǎn)品的產(chǎn)量達(dá)到相當(dāng)?shù)臄?shù)量時(shí)，采用 VHDL 進(jìn)行的設(shè)計(jì)很容易轉(zhuǎn)換成專(zhuān)用集成電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。在硬件驗(yàn)證的 DE2 開(kāi)發(fā)板上只有頻率為 50MHz 和 27MHz的時(shí)鐘，正弦波信號(hào)發(fā)生器采用 LPM_ROM 設(shè)計(jì)，輸出的信號(hào)頻率 f 與地址發(fā)生器的時(shí)鐘 CLK的輸入頻率 f0的關(guān)系式： f=f0/64。 29 致謝 本文是在導(dǎo)師燕老師的精心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下完成的。 Y1=fft(y1)。SSB 信號(hào) 39。 A1=5。 subplot(2,2,2)。)。Pr(f) (w)39。 subplot(2,2,3)。 title(39。 t=linspace(T/2,T,N)。)。 Fc=100。 體會(huì) 為期五個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束，在這期間我經(jīng)歷了查資料、分析課題、 學(xué)習(xí)軟件、設(shè)計(jì)程序、調(diào)試 程序、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)以 及書(shū)寫(xiě)畢業(yè)論文的過(guò)程。 在此，本文利用 Quartus II 聯(lián)立 Modelsim對(duì)生成的 VHDL 代碼進(jìn)行功能仿真。 （ 3）主要設(shè)計(jì)文件是用 VHDL 語(yǔ)言編寫(xiě)的源程序。如圖 46。布局布線后還要進(jìn)行時(shí)序仿真。 Xilinx 有 Foundation Series, Altera 有 Quartus II。對(duì)于設(shè)計(jì)輸入，核心的問(wèn)題是有三個(gè)：（ 1）熟練使用 HDL 語(yǔ)言（ 2）準(zhǔn)確 18 的把握要完成的設(shè)計(jì)功能及其性能指標(biāo)；（ 3）充分理解常見(jiàn)的設(shè)計(jì)思想，保證設(shè)計(jì)功能和性能指標(biāo)的恰當(dāng)表達(dá)。在大部分的 FPGA 里，這些可編輯的元件里也包含了記憶元件例如觸發(fā)器（ Flip－ flop）或者其他更加完整的記憶塊。如果濾波器的階數(shù)為奇數(shù) , 那么增益在頻率為 0HZ處必須降為零 , 希爾伯特濾波器必須是一個(gè)高通濾波器。 相移法產(chǎn)生單邊帶信號(hào) 因?yàn)槔硐氲臄?shù)字濾波器占用系統(tǒng)資源巨大，不 僅增加了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)成本，且難于實(shí)現(xiàn)。 濾波法產(chǎn)生 SSB 信號(hào)進(jìn)行 Matlab 設(shè)計(jì)仿真 濾波法產(chǎn)生 SSB 信號(hào)進(jìn)行 Matlab 編程設(shè)計(jì)仿真如圖 33，其中調(diào)制信號(hào)頻率 fm=5KHZ；載波頻率 fc=100KHZ；調(diào)制信號(hào)幅度 A1=5；載波幅度 A2=10； 7 0 0 . 0 0 5 0 . 0 1505調(diào)制信號(hào)0 20xx 4000 6000 80000100200300調(diào)制信號(hào)頻譜f ( H z )Pr(f) (w)0 0 . 0 0 5 0 . 0 1 4 0 2 002040SSB 信號(hào)0 20xx 4000 6000 800005001000SSB 信號(hào)頻譜f ( H z )Pr(f) (w) 圖 33 濾波法 SSB 調(diào)制 Matlab 編程設(shè)計(jì)仿真 由圖 33 可以看出，已調(diào)信號(hào)的包絡(luò)與調(diào)制信號(hào)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?yàn)榛祛l后低頻分量與高頻分量之間的過(guò)渡帶不夠窄，在cw 處未達(dá)到銳截止特性。 本章小結(jié) 通過(guò)對(duì)單邊帶調(diào)制（ SSB）信號(hào)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(hào)調(diào)制方式與調(diào)制方法，對(duì)研究流程有初步的了解，同時(shí)也學(xué)習(xí)了單邊帶調(diào)制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)所用到的仿真方法和軟件，為后面的課題設(shè)計(jì)做好鋪墊。 SSB 的調(diào)制原理 單邊帶信號(hào) ( SSB) ,是調(diào)幅信號(hào)的 一種 ,它出自于調(diào)幅但是又區(qū)別于調(diào)幅。已調(diào)波稱(chēng)為調(diào)頻波。本文 的內(nèi)容安排如下： 第一章簡(jiǎn)要地介紹了本文的研究背景和意義，以及國(guó)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(jì)基于 FPGA 的調(diào)制系統(tǒng)的各系統(tǒng)模塊。 關(guān)鍵詞 ：?jiǎn)芜厧?；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。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, pro