【正文】 這是我從易老師身上學到的極其珍貴的一點，我相信這將使我受益終身。在此，謹向所有關(guān)心我學業(yè)的老師、同學、家人和朋友表示衷心的感謝。所以，本設(shè)計的各項功能指標還有待完善。4．結(jié)合串口通信技術(shù)，通過PC與FPGA的通信，實現(xiàn)了對DDS產(chǎn)生的三種調(diào)制信號的頻率進行實時控制。最后，系統(tǒng)實現(xiàn)成功后，對實驗結(jié)果數(shù)據(jù)通過JTAG口傳回電腦，對實驗結(jié)果數(shù)據(jù)進行了分析觀察，經(jīng)分析，結(jié)合DDS技術(shù)，通過串口發(fā)送數(shù)據(jù)產(chǎn)生頻率可調(diào)的ASK、FSK、PSK調(diào)制信號的方法是可行的。圖518 實驗結(jié)果圖2如圖518所示，為串口發(fā)送頻率控制字為80時，產(chǎn)生的FSK、ASK、PSK及正交信號的輸出圖。如果為1，則將頻率控制字+66后輸出；如果為0，則將頻率控制字直接輸出即可。如果為1，則ASK輸出載波，PSK載波反向；如果為0，ASK載波不輸出，PSK載波反向。而且，當需要外掛RAM 來存儲波形時，由于受到RAM讀取速度的影響，數(shù)控振蕩器的輸出速率必然受到制約。如圖511所示，傳統(tǒng)方法是采用查表法(LUT)，即事先根據(jù)各個正余弦波相位計算好相位的正余弦值，并按相位角度作為地址存儲該相位的正余弦值，構(gòu)成一個幅度P相位轉(zhuǎn)換電路(即波形存儲器)。圖58 串口傳送的一幀數(shù)據(jù)每一幀數(shù)據(jù)都是由11位組成的，表52為一幀數(shù)據(jù)的位說明及介紹。由于其發(fā)送電平與接收電平的差僅為2V至3V左右，所以其共模抑制能力差，再加上雙絞線上的分布電容，其傳送距離最大為約15米，最高速率為20kb/s。圖56 PLL參數(shù)配置2如圖56所示，將輸出時鐘c0配置為400MHz.圖57 PLL參數(shù)配置3如圖57所示，將輸出時鐘c1配置為256KHz。圖53　鎖相環(huán)的組成原理圖 本系統(tǒng)中的PLL模塊如圖54所示為PLL模塊原理圖，輸入時鐘50M經(jīng)PLL模塊后輸出c0、c1兩個時鐘，分別給后面的模塊提供正常工作的時鐘。圖52 系統(tǒng)整體原理圖如圖52所示為，系統(tǒng)整體實現(xiàn)的電路原理圖。第5章 系統(tǒng)實現(xiàn)圖51 系統(tǒng)整體框圖如圖51所示，這是本系統(tǒng)設(shè)計及驗證的整體框圖。采用硬件描述語言的優(yōu)點易于使用自頂向下的設(shè)計方法、易于模塊規(guī)劃和復(fù)用、移植性強、通用性好。另外，為了方便設(shè)計，Quartus II還提供了免費LPM模塊供用戶調(diào)用，如計數(shù)器、存儲器、加法器、乘法器等。（9）一個復(fù)位按鍵。（5）提供配置模式：JTAG和AS。當需要修改FPGA功能時，只需換一片EPROM即可。用戶可以根據(jù)不同的配置模式，采用不同的編程方式。 FPGA內(nèi)部有豐富的觸發(fā)器和I／O引腳。 縱觀現(xiàn)場可程序化邏輯組件的發(fā)展歷史，其之所以具有巨大的市場吸引力，在于FPGA不僅可以解決電子系統(tǒng)小型化、低功耗、高可靠性等問題，而且其開發(fā)周期短、開發(fā)軟件投入少、芯片價格不斷降低，促使FPGA在某些情況下得以取代ASIC的市場，特別是對小量、多樣，短開發(fā)期的產(chǎn)品需求，使FPGA成為首選。第四章 開發(fā)平臺介紹 硬件平臺FPGA介紹 FPGA簡介自1985年Xilinx公司推出有史以來第一顆現(xiàn)場可程序化邏輯組件至今，已經(jīng)歷了超過二十幾年的發(fā)展歷史。輸出后的2FSK波形如圖37所示。 FSK 頻移鍵控所謂FSK就是用數(shù)字信號去調(diào)制載波頻率，是數(shù)字信號傳輸中用的最早的一種調(diào)制方式。2PSK的調(diào)制原理如圖34所示。我們主要討論二相和四相調(diào)相，在實際應(yīng)用中還有八相及十六相調(diào)相。如果一個波比另一個波相差半個周期，我們說兩個波的相位差180度，也就是反相。圖32 ASK調(diào)制原理圖33輸出后的2ASK波形如圖33所示，為ASK仿真的輸出波形，二進制碼為1時輸出載波；二進制碼為0時，不輸出載波。二進制振幅鍵控（2ASK）， 由于調(diào)制信號只有0或1兩個電平，相乘的結(jié)果相當于將載頻關(guān)斷或者接通，它的實際意義是當調(diào)制的數(shù)字信號為“1”時，傳輸載波；當調(diào)制的數(shù)字信號為“0”時，不傳輸載波。也有稱為“開關(guān)鍵控”（通斷鍵控）的，所以又記作OOK信號。根據(jù)傳輸信號是二進制信號還是多進制信號和對載波的哪個參數(shù)進行調(diào)制，可以把數(shù)字頻帶傳輸分為：二進制振幅鍵控（2ASK），二進制頻移鍵控（2FSK） 二進制相移鍵控（2PSK），除上面所述的二相位、二頻率和二幅度系統(tǒng)外，還可以采用各種多相位、多振幅和多頻率的方案。接收端解調(diào)通常在其中心點附近進行。如果用改變載波頻率的方法來傳送二進制符號，就是“頻移鍵控”的方法，當“1”出現(xiàn)時是低頻，“0”出現(xiàn)時是高頻。其基本原理是把數(shù)據(jù)信號寄生在載波的上述三個參數(shù)中的一個上，即用數(shù)據(jù)信號來進行幅度調(diào)制、頻率調(diào)制或相位調(diào)制。數(shù)字調(diào)制就是將數(shù)字符號變成適合于信道傳輸?shù)牟ㄐ?。其來源主要由三個：相位累加器相位舍入誤差造成的散雜；幅度量化誤差造成的散雜和 DAC非理想特性造成的散雜。 DDS缺點 (l)輸出帶寬范圍有限由于DDS內(nèi)部DAC和波形存儲器(ROM)的工作速度有限，使得DDS輸出的最高頻率有限。(4)相位變化連續(xù)改變DDS輸出頻率，實際上改變的是每一個時鐘周期的相位增量，相位函數(shù)的曲線是連續(xù)的，只是在改變頻率的瞬間其頻率發(fā)生了突變，因而保持了信號相位的連續(xù)。DDS的轉(zhuǎn)換時間可達納微秒級數(shù)量級，比使用其他的頻率合成方法都要短數(shù)個數(shù)量級。相位累加器在基準時鐘的作用下，進行線形相位累加，當N位相位累加器累加N次后就會產(chǎn)生一次溢出，這樣就完成了一個周期，這個周期也就是DDS信號的頻率周期圖22 DDS相位累加器由于DDS的模塊化結(jié)構(gòu)，其輸出波形由波形查找表中的數(shù)據(jù)來決定，因此，只需改變查找表中的數(shù)據(jù)，就能很方便地利用DDS產(chǎn)生以及通信中用到的各種調(diào)制信號。累加寄存器將加法器在上一個時鐘脈沖作用后所產(chǎn)生的新相位數(shù)據(jù)反饋到加法器的輸入端，以使加法器在下一個時鐘脈沖的作用下繼續(xù)與頻率控制字相加。其基本原理就是將波形數(shù)據(jù)先存儲起來，然后在頻率控制字K的作用下，通過相位累加器從存儲器中讀出波形數(shù)據(jù)，最后經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換和低通濾波后輸出頻率合成。 DDS基本原理與特點(11) DDS基本原理直接數(shù)字式頻率合成（DDS）技術(shù)是近年來隨著數(shù)字集成電路和微電子技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的一種新的頻率合成技術(shù)。除了在儀器中的應(yīng)用外，DDS在通信系統(tǒng)和雷達系統(tǒng)中也有很重要的用途。HP公司的HP33250可以產(chǎn)生1uHZ一80MHz的正弦波和方波，產(chǎn)生luHz到25MHz的任意波形，任意波形深度64K點，采樣率200M。如HP公司的HP33120可以產(chǎn)生10mHz一15MHz的正弦波和方波。它不僅能產(chǎn)生傳統(tǒng)函數(shù)信號發(fā)生器能產(chǎn)生的正弦波、方波、三角波、鋸齒波，還可以產(chǎn)生任意編輯的波形。通過運用流水技術(shù)在保證相位累加器工作頻率的前提下，相位累加器的字長可以設(shè)計得更長，如AD9852的相位累加器達到了48位。如AD70OS可以產(chǎn)生正交調(diào)制信號，而AD9852也可以產(chǎn)生FSK、PSK、線性調(diào)頻以及幅度調(diào)制的信號。其中以AD公司的產(chǎn)品比較有代表性。DDS不僅可以產(chǎn)生正弦波同時也可以產(chǎn)生任意波，這是其他頻率合成方式所沒有的。（5）頻譜純度頻率合成技術(shù)中常常提到的一個指標就是頻譜純度，頻譜純度以雜散分量和相位噪聲來衡量。（3）頻率分辨率頻率合成器的輸出頻譜通常是不連續(xù)的。依據(jù)頻率合成原理制成的頻率源稱為頻率合成器。然后通過高速DAC產(chǎn)生已經(jīng)用數(shù)字形式存入的正弦波。實際上，由于三種方式各有優(yōu)劣，完全可以利用優(yōu)勢互補，所以產(chǎn)生了混合式頻率合成技術(shù)。DDS的全數(shù)字結(jié)構(gòu)給頻率合成領(lǐng)域注入了新的活力，但也正是全數(shù)字結(jié)構(gòu)使DDS有兩點不足:輸出帶寬較窄和雜散抑制較差。但直接式頻率合成器電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積大，成本較高，研制調(diào)試一般比較困難，由于采用了大量的混頻、濾波電路，直接式頻綜很難抑制因非線性而引入的雜波干擾，因而難以達到較高的雜波抑制度。它突破了前兩種頻率合成法的原理，從“相位”的概念出發(fā)進行頻率合成。該方法頻率轉(zhuǎn)換時間短(小于IOOns)，用這種方法合成的頻率范圍將受到限制，更重要的是由于采用大量的倍頻，混頻，分頻，濾波等裝置，使得頻率合成器不僅帶來了龐大的體積和重量，而且輸出的諧波，噪聲及寄生頻率都難以抑制，目前己基本不被采用。各種新型的頻率合成器和頻率合成方案還在不斷涌現(xiàn)，現(xiàn)在己達到比較成熟的階段。本章小結(jié)本章首先對課題研究背景作了介紹，然后對波形發(fā)生器的國內(nèi)外現(xiàn)狀、國內(nèi)外波形發(fā)生器的產(chǎn)品比較、研究的目的、意義作的詳細的介紹。目前我國己經(jīng)開始研制波形發(fā)生器，并取得了可喜的成果。變得操作越來越簡單而輸出波形的能力越來越強。90年代末，出現(xiàn)幾種真正高性能、高價格的波形發(fā)生器、但是HP公司推出了型號為HP770S的信號模擬裝置系統(tǒng)，它由HP8770A任意波形數(shù)字化和HP1776A波形發(fā)生軟件組成。在70年代前，信號發(fā)生器主要有兩類：正弦波和脈沖波。不論是在生產(chǎn)還是在科研與教學上，波形發(fā)生器都是電子工程師信號仿真試驗的最佳工具。但限于當時的技術(shù)和工藝水平，DDS技術(shù)僅僅在理論上進行了一些探討，而沒有應(yīng)用到實際中去。intendedresults ofQuartus2本文首先介紹了DDS波形發(fā)生器的研究背景和DDS的理論。隨著科技的發(fā)展，對波形發(fā)生器各方面的要求越來越高。近年來,直接數(shù)字頻率合成器（DDS）由于其具有頻率分辨率高、頻率變換速度快、相位可連續(xù)變化等特點,在數(shù)字通信系統(tǒng)中已被廣泛采用而成為現(xiàn)代頻率合成技術(shù)中的佼佼者。然后詳盡地敘述了在以FPGA芯片為主的硬件平臺上設(shè)計，編程實現(xiàn)一個DDS信號源，并產(chǎn)生不同通信中用到的調(diào)制信號(ASK，F(xiàn)SK，PSK),最后通過JTAG方式將產(chǎn)生的三種調(diào)制信號數(shù)據(jù)傳送到電腦上,借助Quartus2軟件中的嵌入式邏輯儀對結(jié)果進行觀察與分析。softwareobservation and analysis. By analyzing the results, it sh