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1、编号： EDA技术与Verilog HDL设计报告题 目： DSPBuilder的AM 2ASK 2FSK信号调制的实现 院 （系）： 计算机与控制学院 专 业： 控制理论与控制工程 学生姓名： 潘 鑫 龙 学 号： 112081205 同 作 者： 李 娇 指导教师： 潘 明 职 称： 副教授 题目类型： 理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发2011 年 11 月 29 日 摘 要（内容采用小四号宋体）AM幅度调制信号发生器的设计是基于双DDS信号发生器以及乘法器混频的设计。本设计采用从Quatuse到MATLABSimulink的交互软件DSP_Building设计。所用的
2、主要器件有：Constant、Input、Output、Bus Concatenation、AltBus、Adder、Delay、LUT、Multiplexer、Product、Bus Conversion、Signal Compiler、Scope（仿真器件）。其中调制信号由DDS信号源与调制度m相乘得到，并且通过信号上移保证调制波的单号性（全“+”），载波同样由另一路DDS信号发生器产生，并且其信号的频率为调制波信号的数倍（主要由DDS中的递增量决定）。将二者用乘法器调制为所需的AM波。对比2005年的电赛本设计，本设计扩展了2ASK和2FSK调制并且增加了原DDS输出，并且在设计中试用了
3、不同的数据传输处理模式。最终完成Matlab和Quatuse的双仿真并下载仿真，经验证设计指标满足要求。关键词： AM调幅波、AM调制波、载波、混频、DDS信号发生器、多路选择器AbstractAM amplitude modulation signal generator design is based on dual DDS signal generator and the multiplier mixer design. This design uses the MATLAB-Simulink from Quatuse interactive software - DSP_Buildin
4、g design. The main components used are: Constant, Input, Output, Bus Concatenation, AltBus, Adder, Delay, LUT, Multiplexer, Product, Bus Conversion, Signal Compiler, Scope (emulation device). Which modulated signal from the DDS signal source and the modulation m multiplied, and modulated by the sign
5、al wave on the move to ensure that a single number of (full, ), the carrier the same way by another DDS signal generator, and the frequency of the signal modulated wave signal several times (mainly determined by the amount of increase in DDS). Multiplier will be used both for the desired AM modulati
6、on wave. Comparison, in 2005 the power game of the design, the design extends 2ASK and 2FSK modulation and increased raw DDS output, and the design of the trial in a different data processing mode. The final completion of the double-simulate Matlab and Quatuse and download simulation, proven design
7、specifications to meet the requirements.Key words： AM amplitude modulation wave; AM modulation wave; carrier; mixing; DDS signal generator; multiplexer目 录引言41 实验原理52 DDS设计52.1 调制度m的设置72.2 AM调制的整体设计72.3 2ASK、2FSK调制的整体设计102.4 信号的功率谱及带宽102.4.1 2FSK信号的产生112.4.2 2FSK信号的调制方法113 设计编译下载143.1 singnal compile
8、r153.2 QUARTUS2的编译、分配管脚、仿真、和设计154 设计注意事项175 结论19谢 辞20参考文献21附 录21附录1程序VHDL描述21引言 本次设计是基于Matlab的simulink功能和DSPBuilder来设计FPGA程序、 仿真以及下载仿真。基于DSPBuilder的设计再在Atera的设计平台Quartus上仿真和下载。 Altera可编程逻辑器件(PLD)中的DSP系统设计需要高级算法和HDL开发工具。Altera DSP Builder将The MathWorks MATLAB和Simulink系统级设计工具的算法开发、仿真和验证功能与VHDL综合、仿真和Al
9、tera开发工具整合在一起，实现了这些工具的集成。 DSP Builder在算法友好的开发环境中帮助设计人员生成DSP设计硬件表征，从而缩短了DSP设计周期。已有的MATLAB函数和Simulink模块可以和Altera DSP Builder模块以及Altera知识产权(IP)MegaCore功能相结合，将系统级设计实现和DSP算法开发相链接。DSP Builder支持系统、算法和硬件设计共享一个公共开发平台。 设计人员可以使用DSP Builder模块迅速生成Simulink系统建模硬件。DSP Builder包括比特和周期精度的Simulink模块，涵盖了算法和存储功能等基本操作。可以使
10、用DSP Builder模型中的MegaCore功能实现复杂功能的集成。 Altera还提供DSP Builder高级模块集，这一Simulink库实现了时序驱动的Simulink综合。 Altera MegaCore是高级参数化IP功能，例如有限冲击响应(FIR)滤波器和快速傅立叶变换(FFT)等，经过配置能够迅速方便的达到系统性能要求。MegaCore功能支持Altera的IP评估特性，使您在购买许可之前，便可以验证功能及其时序。 Altera IP MegaStore网站上为DSP Builder和IP评估流程提供DSP IP完整介绍 DSP Builder SignalCompiler
11、模块读取由DSP Builder和MegaCore模块构建的Simulink建模文件(.mdl)，生成VHDL文件和工具命令语言(Tcl)脚本，进行综合、硬件实施和仿真。图示为DSP Builder设计流程。 DSP Builder是一个系统级（或算法级）设计工具，它构架在多个软件工具之上，并把系统级和RTL级两个设计领域的设计工具连接起来，最大程度地发挥了两种工具的优势。DSP Builder依赖于Math Works公司的数学分析工具Matlab/Simulink，以Simulink的Blockset出现，可以在Simulink中进行图形化设计和仿真，同时又通过Signal Compile
12、r可以把Matlab/Simulink的设计文件（.mdl）转成相应的硬件描述语言VHDL设计文件（.vhd）,以及用于控制综合与编译的TCL脚本。而对后者的处理可以由FPGA/CPLD开发工具Quartus II来完成。 1 实验原理 实验原理：AM幅度调制信号的函数表示为：来表述，f，f1，f2分别是调制后、载波和调制信号，m是调制度，0m1。DDS信号发生器要由16位的加法器、16位寄存器正弦波形数据LUT（查找表）、频率控制字组成，并且其输出计算公式为： 。2ASK和2FSK的调制信号的长生也是基于原始DDS信号发生器的基础，再进行调制对于2ASK主要调制原理： 显然当 则输出f1，否
13、则输出0电平；而 当 则输出f1, 当 则输出f2 。 2 DDS设计 DDS同 DSP（数字信号处理）一样，是一项关键的数字化技术。DDS是直接数字式频率合成器（Direct Digital Synthesizer）的英文缩写。与传统的频率合成器相比，DDS具有低成本、低功耗、高分辨率和快速转换时间等优点，广泛使用在电信与电子仪器领域，是实现设备全数字化的一个关键技术。1971年，美国学者J.Tierney等人撰写的文章A Digital Frequency Synthesizer首次提出了以全数字技术，从相位概念出发直接合成所需波形的一种新的频率合成原理。限于当时的技术和器件水平，它的性能
14、指标尚不能与已有的技术相比，故未受到重视。近10年间，随着微电子技术的迅速发展，直接数字频率合成器(Direct Digital Frequency Synthesis简称DDS或DDFS)得到了飞速的发展，它以有别于其它频率合成方法的优越性能和特点成为现代频率合成技术中的骄骄者6。 DDS在相对带宽、频率转换时间、高分辨力、相位连续性、正交输出以及集成化等一系列性能指标方面远远超过了传统频率合成技术所能达到的水平，为系统提供了优于模拟信号源的性能。其优点如下： (1)输出频率相对带宽较宽：输出频率带宽为50%fs(理论值)。但考虑到低通滤波器的特性和设计难度以及对输出信号杂散的抑制，实际的输出频率带宽仍能达到40%fs。 (2)频率转换时间短：DDS是一个开环系统，无任何反馈环节，这种结构使得DDS的频率转换时间极短。事实上，在DDS的频率控制字改变之后，需经过一个时钟周期之后按照新的相位增量累加，才能实现频率的转换。因此，频率转换的时间等于频率控制字的传输时间，也就是一个时钟周期的时间。时钟频率越高，转换时间越短。DDS的频率转换时间可达纳秒数量级，比使用其它的频率合成方法都要短数个数量级。 (3)频率分辨率极高：若时钟fs的频率不变，DDS的频率分辨率就由相位累加器的位数N决定。只要增加相位累加器的位数N即可获得任意小
