【正文】 同 步 通 信 中 可 用 平 衡 調(diào) 制 器 實(shí) 現(xiàn) 抑 制 載 波 的 雙邊 帶 調(diào) 制 (DSBSC)。 在 解 調(diào) 時(shí) 可 以 互 相 補(bǔ) 償 而 得 到 完 整 的 基 帶 。 數(shù) 字 調(diào) 制一 般 指 調(diào) 制 信 號(hào) 是 離 散 的 ， 而 載 波 是 連 續(xù) 波 的 調(diào) 制 方 式 。★ 它 有 四 種 基 本 形 式 ： 振 幅 鍵 控 、 移 頻 鍵 控 、 移 相 鍵 控 和 差 分 移 相 鍵 控 。 如 在 二 進(jìn) 制 中 ,發(fā) 0 時(shí) 不 發(fā) 送 載 波 ,發(fā) 1 時(shí) 發(fā) 送 載 波 。 振 幅 鍵 控 實(shí) 現(xiàn) 簡(jiǎn) 單 ， 但 抗 干 擾 能 力 差 。 當(dāng) 數(shù) 字 信 號(hào)的 振 幅 為 正 時(shí) 載 波 頻 率 為 f1， 當(dāng) 數(shù) 字 信 號(hào) 的 振 幅 為 負(fù) 時(shí) 載 波 頻 率 為 f2。 移 頻 鍵 控 能 區(qū) 分 通路 ， 但 抗 干 擾 能 力 不 如 移 相 鍵 控 和 差 分 移 相 鍵 控 。 當(dāng) 數(shù) 字 信 號(hào)的 振 幅 為 正 時(shí) ， 載 波 起 始 相 位 取 0； 當(dāng) 數(shù) 字 信 號(hào) 的 振 幅 為 負(fù) 時(shí) ,載 波 起 始 相 位取 180176。 移 相鍵 控 抗 干 擾 能 力 強(qiáng) ， 但 在 解 調(diào) 時(shí) 需 要 有 一 個(gè) 正 確 的 參 考 相 位 ， 即 需 要 相 干 解 調(diào) 。 ★ 新 型 調(diào) 制 技 術(shù) ：線 性 調(diào) 制 技 術(shù) ： PSK、 QPSK、 DQPSK、 OKQPSK 等恒 定 包 絡(luò) 調(diào) 制 技 術(shù) ： MSK、 GMSK、 GFSK、 TFM 等在 二 進(jìn) 制 中 通 常 規(guī) 定 ： 傳 送 1 時(shí) 后 一 碼 元 相 對(duì) 于 前 一 碼 元 的 載 波 相 位 變化 180176。 因 此 ， 解 調(diào) 時(shí) 只看 載 波 相 位 的 相 對(duì) 變 化 。 只 要 相 位 發(fā) 生 180176。 若 相 位 無 變 化 ， 則 傳 輸 的 是 0。 脈 沖 調(diào) 制 脈 沖 調(diào) 制 有 兩 種 含 義 ： 第 一 種 是 指 用 調(diào) 制 信 號(hào) 控 制 脈 沖 本 身 的參 數(shù) (幅 度 、 寬 度 、 相 位 等 )， 使 這 些 參 數(shù) 隨 調(diào) 制 信 號(hào) 變 化 。 第 二 種 是 指 用 脈 沖 信 號(hào) 控 制 高 頻 振 蕩 的 參數(shù) 。 通 常 所 說 的 脈 沖調(diào) 制 都 是 指 上 述 第 一 種 情 況 。 模 擬 式 脈沖 調(diào) 制 是 指 用 模 擬 信 號(hào) 對(duì) 脈 沖 序 列 參 數(shù) 進(jìn) 行 調(diào) 制 ， 有 脈 幅 調(diào) 制 、 脈 寬 調(diào) 制 、 脈位 調(diào) 制 和 脈 頻 調(diào) 制 等 。 由 于 脈 沖 序 列 占 空 系 數(shù) 很 小 ， 即 一 個(gè) 周 期 的 絕大 部 分 時(shí) 間 內(nèi) 信 號(hào) 為 0 值 ,因 而 可 以 插 入 多 路 其 他 已 調(diào) 脈 沖 序 列 ， 實(shí) 現(xiàn) 時(shí) 分 多路 傳 輸 。 常 用 的 脈 沖 調(diào)制 有 以 下 幾 種 。 這 是 脈 沖 調(diào) 制 中 最 簡(jiǎn) 單 的 一種 。 但 后 來 發(fā) 現(xiàn) ， 脈 幅 調(diào) 制 的 已 調(diào) 波 在 傳 輸 途 徑 中 衰 減 ,抗 干 擾 能力 差 ,所 以 現(xiàn) 在 很 少 直 接 用 于 通 信 ， 往 往 只 用 作 連 續(xù) 信 號(hào) 采 樣 的 中 間 步 驟 。 此 時(shí) 脈 沖 序 列 的 幅 度 保 持 不 變 ， 被 調(diào)制 的 是 脈 沖 的 前 沿 或 后 沿 ， 或 同 時(shí) 是 前 后 兩 沿 ， 使 脈 沖 持 續(xù) 時(shí) 間 發(fā) 生 變 化 。 但 在 無 線 電 通 信 中 一 般 不 用 脈 寬 調(diào)制 ， 因 為 此 時(shí) 發(fā) 射 機(jī) 的 平 均 功 率 要 不 斷 地 變 化 。 此 時(shí) 脈 沖 序 列 中 脈 沖 的 幅 度 和 寬 度 均 保 持 不 變 。 脈 位 調(diào) 制 的 傳 輸 性 能 較 好 ， 常 用 于 視 距 微 波 中 繼通 信 系 統(tǒng) 。 此 時(shí) 脈 沖 序 列 中 脈 沖 的幅 度 和 寬 度 均 保 持 不 變 。⑤ 脈 碼 調(diào) 制 (PCM)： 1937 年 脈 幅 調(diào) 制 和 脈 寬 調(diào) 制 的 發(fā) 明 者 夫 提 出 用 脈沖 的 有 無 的 組 合 來 傳 遞 聲 音 ， 后 來 把 這 種 方 法 稱 為 脈 碼 調(diào) 制 。 脈 碼 調(diào) 制 有 三 個(gè) 過 程 ： 采 樣 、 量 化 和 編 碼 。 由 編 碼 得 到 的 數(shù) 字 信 號(hào) 可 根 據(jù) 需 要 再 對(duì) 高 頻 振 蕩 載 波 進(jìn) 行 調(diào)制 。 ⑥ 增 量 調(diào) 制 (Δ M)： 增 量 調(diào) 制 是 一 種 特 殊 的 脈 碼 調(diào) 制 ， 它 不 是 對(duì) 信號(hào) 本 身 進(jìn) 行 采 樣 、 量 化 和 編 碼 ， 而 是 對(duì) 信 號(hào) 相 隔 一 定 重 復(fù) 周 期 的 瞬 時(shí) 值 的 增 量進(jìn) 行 采 樣 、 量 化 和 編 碼 。這 樣 每 個(gè) 碼 組 只 有 一 個(gè) 脈 沖 ， 故 為 二 進(jìn) 制 一 位 編 碼 ， 每 個(gè) 碼 組 不 是 表 示 信 號(hào) 的幅 度 ， 而 是 表 示 幅 度 的 增 量 。調(diào) 制 就 是 對(duì) 信 號(hào) 源 的 信 息 進(jìn) 行 處 理 ， 使 其 變 為 適 合 于 信 道 傳 輸 的 形 式 的 過程 。 基 帶 信 號(hào) 往 往 不 能 作 為 傳 輸 信 號(hào) ， 因 此 必 須 把 基 帶 信 號(hào)轉(zhuǎn) 變 為 一 個(gè) 相 對(duì) 基 帶 頻 率 而 言 頻 率 非 常 高 的 信 號(hào) 以 適 合 于 信 道 傳 輸 。 調(diào) 制 是 通 過 改 變 高 頻 載 波 即 消 息 的載 體 信 號(hào) 的 幅 度 、 相 位 或 者 頻 率 ， 使 其 隨 著 基 帶 信 號(hào) 幅 度 的 變 化 而 變 化 來 實(shí) 現(xiàn)的 。調(diào) 制 在 通 信 系 統(tǒng) 中 有 十 分 重 要 的 作 用 。 在 通 信 中 ， 我 們 常 常 采 用 的 調(diào) 制 方式 有 以 下 幾 種 ：（ 一 ） 模 擬 調(diào) 制 ： 用 連 續(xù) 變 化 的 信 號(hào) 去 調(diào) 制 一 個(gè) 高 頻 正 弦 波主 要 有 ： 度 調(diào) 制 （ 調(diào) 幅 AM， 雙 邊 帶 調(diào) 制 DSBSC， 單 邊 帶 調(diào) 幅SSBSC， 殘 留 邊 帶 調(diào) 制 VSB 以 及 獨(dú) 立 邊 帶 ISB） ； 度 調(diào) 制 （ 調(diào) 頻 FM， 調(diào) 相 PM） 兩 種 。 率 鍵 控 FSK。(三 ） 脈 沖 調(diào) 制 ： 用 脈 沖 序 列 作 為 載 波主 要 有 ： 沖 幅 度 調(diào) 制 （ PAM： Pulse Amplitude Modulation） 。 位 調(diào) 制 （ PPM： Pulse Position Modulation） 。隨 著 通 信 業(yè) 務(wù) 量 的 增 加 ， 頻 譜 資 源 日 趨 緊 張 ， 為 了 提 高 系 統(tǒng) 的 容 量 ， 信 道間 隔 已 由 最 初 的 100kHz 減 少 到 25kHz， 并 將 進(jìn) 一 步 減 少 到 ， 甚 至 更小 ， 由 于 數(shù) 字 通 信 具 有 建 網(wǎng) 靈 活 ， 容 易 采 用 數(shù) 字 差 錯(cuò) 控 制 技 術(shù) 和 數(shù) 字 加 密 ， 便于 集 成 化 ， 并 能 夠 進(jìn) 入 ISDN 網(wǎng) ， 所 以 通 信 系 統(tǒng) 都 在 由 模 擬 制 式 向 數(shù) 字 制 式 過渡 。167。 依據(jù)及研究意義幅度調(diào)制（AM）是模擬調(diào)制方式之一，它是繼 PCM 之后出現(xiàn)的又一種模擬信號(hào)數(shù)字化方法。在以后的三十多年間有了很大發(fā)展，特別是在軍事和工業(yè)部門的專用通信網(wǎng)和衛(wèi)星通信中得到廣泛應(yīng)用，不僅如此，近年來在高速超大規(guī)模集成電路中已被用作 A/D 轉(zhuǎn)換器。雖然頻帶利用率不高，但是，AM 制式在通信質(zhì)量方面的要求不高，所以能夠用在中波和短波的調(diào)幅廣播中。利用可編程邏輯芯片設(shè)計(jì) DDS 的方法通常是采用 VHDL 語言輸入和原理圖法相結(jié)合來設(shè)計(jì)整個(gè)信號(hào)發(fā)生電路，這種方法通常需要調(diào)用很多模塊，綜合性較強(qiáng)，對(duì)設(shè)計(jì)者要求較高。設(shè)計(jì)者只需簡(jiǎn)單了解 VHDL 描述語言，就可以直接調(diào)用已經(jīng)建立好的 Matlab 和 Simulink 設(shè)計(jì)流程，通過 Simulink 的圖形化界面進(jìn)行建模、系統(tǒng)級(jí)仿真，并對(duì)調(diào)用 QuartusⅡ進(jìn)行綜合，網(wǎng)表生成和適配，最后完成向 FPGA 的配置下載過程。因此，以 AM 信號(hào)發(fā)生器為例，基于 DSP Builder 設(shè)計(jì)相對(duì)于傳統(tǒng)的 FPGA 設(shè)計(jì)方法具有較高的實(shí)用價(jià)值。 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩rDDS 系統(tǒng)由頻率控制字、相位累加器、正弦查詢表、D/A 轉(zhuǎn)換器和低通濾波器組成。 AD9852 是由 ADI 公司生產(chǎn)的高性能 DDS 芯片，主要由 DDS 核心、寄存器、DAC、數(shù)字乘法器、反辛格函數(shù)濾波器、比較器、I／O 接口等電路組成。AD9852 可以通過數(shù)字乘法器控制輸出信號(hào)的幅度，要產(chǎn)生一個(gè)調(diào)制頻率為 f 的振幅調(diào)制信號(hào)，只需產(chǎn)生一系列隨著調(diào)制信號(hào)幅度變化的幅度控制字，則可直接產(chǎn)生數(shù)字式的調(diào)幅波。由于 DDS 輸出的信號(hào)是通過 DAC 產(chǎn)生的，因此不可避免的存在一些雜散，故需在 DDS 輸出級(jí)設(shè)計(jì)一個(gè)低通濾波器。同時(shí)通過控制其調(diào)幅、調(diào)相、線性調(diào)頻等功能，可產(chǎn)生多種復(fù)雜波形信號(hào)。將 DDS 設(shè)計(jì)嵌入到 FPGA 芯片所構(gòu)成的系統(tǒng)中，其系統(tǒng)成本并不會(huì)增加多少，而購(gòu)買專用芯片的價(jià)格則是前者的很多倍。 綜上所述，采用幅度調(diào)制技術(shù)設(shè)計(jì)信號(hào)發(fā)生器能夠在傳輸速度、抗干擾性、電路復(fù)雜程度等方面有很大的優(yōu)點(diǎn)。第 2 章 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)167。 DDSAM信 號(hào)序列產(chǎn)生 方法要 用D DS原理 得到調(diào)幅 波, 必 須 先 產(chǎn) 生 載 波 信號(hào) 序 列 和調(diào)制信號(hào) 序列,如圖1 調(diào)幅 信號(hào)產(chǎn)生框 圖。圖 1DDSAM波產(chǎn)生框 圖設(shè) 載波信 號(hào) Uc(t)=UCMcos(2π fct)， fc為 載 波頻率,由 DDS基本原 理, 設(shè) 查 找 表 地址 位 數(shù) 為 x,存 儲(chǔ)空間P 0=2x,則載波 頻率控制字K c=fcP0/fr,載波離散信 號(hào) Uc(iTr)=UCMcos(ziKc/P0)；同 理 可 得 調(diào)制信號(hào) 控制字K Ω =fΩ P0/fr,調(diào) 制 離 散 信 號(hào)U Ω (jTr)=UΩ Mcos(2jKΩ /P0)。圖 1 中 設(shè) 計(jì) 了 一 個(gè) 分 頻 器, 其 分 頻 系 數(shù) 為 Z， 則 調(diào)制信號(hào) 頻 率 控 制 字KΩ =ZfΩ P0/fr,必 然 調(diào) 制波 累 加 次 數(shù) j 與 載 波 累 加 次 數(shù) i 之 間 存 在 關(guān) 系 j =floor(i/z),(floor()為 向 負(fù) 無 窮 取 整 運(yùn) 算 符), 由 外 MCU 計(jì)算 得到載波幅 度控 制 字 Ac 和 調(diào) 制指 數(shù) 控 制字 AΩ ,此時(shí)圖 1 中的載波 離散信 號(hào) 和 調(diào) 制 離 散 信 號(hào)為： U c(iTr)=UCMcos(2iKc/P0)167。在 圖 1 中設(shè)數(shù)模 轉(zhuǎn)換的位數(shù) 為 l, 乘 法 器 取 ll 位 , 在波形查找 表 2 中存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)波形 U b = UM cost, UM 為數(shù)模轉(zhuǎn)換 輸出的最大 振幅 ,設(shè)載波幅度 控制字Ac= UCM/UM,調(diào) 制指數(shù)控制 字A Ω =maUCM/UM,則UAM(t)=UM(Ac+AΩ coΩ s t)cosω t所以D DS調(diào)幅信號(hào) 序列表達(dá)式且調(diào)幅 指數(shù) ma=AΩ UM/UCM為了便 于 仿真 ,令 P0=1024 ,fr=4000Hz,l=10 ,顯然只要 改變頻率 控 制字, 載 波 幅 度 控 制 字 ,調(diào)制 指 數(shù)控制字 就 可 得 到 符 合 自 己 要 求 的 調(diào) 制 波。 圖 2 下 圖 給 出 了 取 載 波 頻 率 為 100Hz(kc=26),調(diào)制頻率為 6Hz(Z=15,kΩ =23),調(diào) 幅指 數(shù)為 的 波 形 圖 和 頻 譜 圖 , 此 頻 譜 結(jié) 構(gòu) 與其他方法合成的調(diào) 頻信號(hào)的頻 譜結(jié)構(gòu)是一 致的。 DDSAM 波 FPGA 設(shè) 計(jì) 及 實(shí) 驗(yàn) 圖3 給出了D DS調(diào)幅信 號(hào) 發(fā) 生 器 的 核 心Qu artusIIFPGA設(shè) 計(jì) 電 路 圖 。 每 一 個(gè) 時(shí)鐘,相位 累 加器 累 加 頻 率 控 制字,產(chǎn)生 波形查找表地 址,r om1存 儲(chǔ) 載 波 波 形 數(shù) 據(jù),r om 2存儲(chǔ)調(diào) 制波形數(shù)據(jù),均為4K1 0bit的 余 弦 波。 在系統(tǒng)時(shí)鐘為 100 MHz時(shí), 為確 保調(diào)制波形不 失 真 ,一 周 取1 0個(gè) 點(diǎn), 載 波頻 率 可 達(dá)1 0 MHz,調(diào) 制 信 號(hào)頻 率 范 圍 可 達(dá)0 ～ 100kHz,調(diào)制指數(shù)范 圍可自 0(未調(diào)制 )到 1(百分百調(diào)幅 )。管教綁定167。 DDS 的工作原理直接數(shù)字頻率合成技術(shù)是根據(jù)奈奎斯特取樣定理，從連續(xù)信號(hào)的相位Φ出發(fā)將一個(gè)信號(hào)取樣、量化、編碼，形成一個(gè)信號(hào)函數(shù)表，存于ROM 中。在采樣頻率不變的情況下，通過改變相位累加器的頻率控制字，將這種變化的相位/幅值量化的數(shù)字信號(hào)通過 D/A變換及LPF（Lowpass Filter 低通濾波器）即可得到合成的相位變化的模擬信號(hào)頻率 [16]。N位相位累加器在取樣時(shí)鐘的控制下與頻率控制字 K 所決定的相位增量相加；相位累加器的高位輸出作為波形ROM 的地址，實(shí)現(xiàn)波形相位到幅值的轉(zhuǎn)換；波形數(shù)據(jù)經(jīng)DAC 轉(zhuǎn)換成模擬量，通過濾波器輸出相對(duì)平滑的波形。167。 FPGA 軟件設(shè)計(jì)原理FPGA 的軟件設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的來源是串口由 LabVIEW 發(fā)送來的波形參數(shù)，首先做一串口的接收程序，并把接收到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成波形數(shù)據(jù)，在這里每一波形數(shù)據(jù)為 7 個(gè)字節(jié)，即七個(gè) 8 位二進(jìn)制數(shù)。把這些波形指令解碼后波形類型參數(shù)送到一個(gè)波形選擇模塊（3 選 1 模塊） ，以選擇產(chǎn)生想要波形；頻率系數(shù)參數(shù)送到地址發(fā)生器模塊，用于地址發(fā)生器的地址發(fā)生間隔，地址間隔不同頻率就不一樣；頻