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1、诚信声明本人声明：我所呈交的本科毕业设计论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。本人签名： 日期： 年 月 日毕业设计(论文)任务书设计(论文)题目： 基于FPGA的数字调制器的实现 学院： 信息学院 专业： 电子信息科学与技术 班级： 学生： 指导教师： 专业负责人： 1设计(论文)的主要任务及目标(1
2、) 查阅资料，掌握数字调制器原理及实现方法 (2) 完成基于FPGA的数字调制器硬件电路设计 (3) 完成各功能模块FPGA编程 (4) 完成软件仿真、硬件设计和软硬件调试 (5) 完成毕业论文的编写。2设计(论文)的基本要求和内容(1) 查阅有关数字调制原理的中外文献，学习相关知识 (2) 学习FPGA基本设计原理及简单功能模块的实现方法 (3) 结合数字调制原理，进行基于FPGA的数字调制器硬件电路设计。 (4) 利用VHDL语言对各功能模块编程，并完成软件仿真。 (5) 完成FPGA芯片外围电路的设计 (6) 进行硬件调试与系统调试 (7) 利用Protel完成原理图和PCB图的绘制。
3、(8) 对多种数字调制系统的性能进行比较分析 (9) 编写毕业论文 3主要参考文献1 潘松，黄继业EDA技术实用教程M第二版北京：科学出版社，20052 郭梯云，邬国扬，李建东移动通信M修订版西安：西安电子科技大学出版社，20003 苏小妹软件无线电系统的研究及其FPGA实现D湖南：湖南大学，20054 阳晰高速数字调制解调D成都：电子科技大学，20055 韦维，毕存强，吴兴洁浅谈移动通信系统数字调制技术J无线电技术与信息，2005(10)：66-696 ALFREDO LINZ, ALAN HENDRICKSONEfficient Implementation of an I-Q GMSK
4、ModulatorJIEEE TRANSACTION ON CIRCUITS AND SYSTEMS, 1996,43(1)：14-237 ABHIJIT PATAITEfficient GMSK Modulator Targets GSM DesignEB/OL.(2006-03-22).htt8 ALTERA CORPORATION. Cyclone Device HandbookZ. 20034进度安排设计(论文)各阶段名称起 止 日 期1查阅资料并掌握数字调制原理及实现方法2月20日-3月20日2数字调制器硬件电路设计3月21日-4月20日3各功能模块VHDL编程5月1日-5月10日4
5、软件仿真及系统调试5月11日-5月25日5毕业论文的编写5月26日-6月10日6英文资料翻译学期过程中自行安排摘 要本文实现了基于FPGA技术的多种数字调制器。该系统能实现10种不同调制方式，包括2ASK、BPSK、BFSK、QPSK、DQPSK、/4-DQPSK、OQPSK、16QAM、MSK、GMSK。同时还可作为由MCU控制的任意波形发生器。首先，本文介绍了数字调制技术的发展及多种数字调制技术的原理，给出了基于FPGA的数字调制器的实现原理及方法；然后在完成了DDS模块设计的基础上，实现了多种数字调制器的软件设计，并进行了硬件平台原理图和PCB图的绘制。最后给出了本系统的测试结果，并对结
6、果进行分析。通过实际运行和测试，功能和技术指标均满足要求。本系统集FPGA和DDS技术优势于一身，可任意设置已调信号的频率、相位和幅度，转换时间为纳秒级，具有很高的转换精度和较低的相位噪声；同时还具有速度快、稳定性高、电路结构简单、通用性好，成本低、体积小等诸多优点。关键词：数字调制器；FPGA；直接数字频率合成 ABSTRACTThis paper presents the implementation of digital modulator based on FPGA. The modulator can realize ten kinds of modulation, includin
7、g ASK, BPSK, BFSK, QPSK, DQPSK, /4-DQPSK, OQPSK, 16QAM, MSK, GMSK. And the modulator can also perform as an arbitraty waveform generator.Firstly, the paper briefly introduces the progress and the basic principle of modulation technologies. Then, after the realization of DDS modual, the digital modul
8、ator is implemented, involving software and hardware design. Finaly, the paper illustrates the experimental results and gives the conclusion. The rate of the baseband signal ranges from 512bps to 3.84Mbps, which can interface with many devices. The carrier frenquency is up to 20MHZ and the frenquenc
9、y resolution is 0.0002HZ. The advantages of FPGA and DDS are concentrated in this modulator, which results in instant transition of the frenquency, phase and amplitude of the modulated signal, and the values of them can be seted arbitrarily and accurately. Addtionally, the modulator distinguishes it
10、self with high speed, high stability, simpleness of the circuit, low cost, small area etc.Keywords：digital modulation，FPGA，DDS 目 录前 言1第1章 绪 论2第节 数字调制技术的发展2第节 基于FPGA的数字调制器研究的意义3第节 本文研究的主要内容4第2章 数字调制原理6第节 概 述6第节 二进制数字调制原理7第节 多进制数字调制原理8多进制数字频率调制原理9多进制数字相位调制原理92.3.3 正交振幅调制原理(QAM)12第节 恒包络连续相位数字调制原理132.4.
11、1 最小移频键控原理(MSK)132.4.2 高斯最小移频键控原理(GMSK)14第节 各类数字调制方式性能分析15第节 用FPGA实现数字调制器的原理及方法17第3章 基于FPGA的中频数字调制器的软件设计与实现19第节 直接数字频率合成(DDS)的设计与实现193.1.1 DDS原理及系统组成193.1.2 DDS系统的性能分析213.1.3 基于FPGA的DDS系统的设计与实现223.1.4 用DDS实现数字调制器的可行性26第节 基于FPGA的二进制数字调制器设计与实现26第节 基于FPGA的多进制数字调制器的设计与实现283.3.1 MFSK调制器设计与实现293.3.2 QPSK调
12、制器设计与实现293.3.3 DQPSK与/4-DQPSK调制器设计与实现303.3.4 OQPSK调制器设计与实现303.3.5 16QAM调制器设计与实现31第节 基于FPGA的恒包络连续相位数字调制器的设计与实现323.4.1 MSK调制器设计与实现323.4.2 GMSK调制器设计与实现32第节 各模块程序调试与系统联调37第4章 基于FPGA的中频数字调制器的硬件设计与调试40第节 硬件整体结构设计40第节 硬件平台具体设计404.2.1 FPGA核心板设计40 ADDA适配板设计454.2.3 FPGA核心板和ADDA板、MCU板的接口设计48第节 FPGA板和ADDA板原理图及P
13、CB图的绘制49第节 硬件电路调试与软硬件联调504.4.1 硬件电路调试504.4.2 软硬件联调50第5章 数字调制器测试结果及性能分析52第节 DDS系统测试结果及性能分析525.1.1 DDS系统测试结果525.1.2 DDS系统杂散性能分析52第节 多种数字调制器测试结果及性能分析54结 论58参考文献60致 谢62前 言近年来，移动通信领域的各项技术取得迅猛发展，经历了从AMPS，NMT模拟移动通信，到DAMPS，IS94，GSM数字移动通信，再到第三代移动通信技术的发展过程。但多种无线通信标准和体制之间无法兼容的弊端也严重制约着通信技术的发展。为此，美国MILT-RE公司在199
14、2年5月首次明确提出了一个新名词：软件无线电(Software Radio)1。DDS技术作为软件无线电技术之一，近年来取得飞速发展，它在工作频率范围、频率转换速度、相位连续性、正交输出、高分辨率以及易集成化等一系列性能方面，远远超过了传统频率合成水平，获得广泛应用2。FPGA(Field Programmable Gate Array)作为软件无线电另一核心技术，近10年无论在规模、处理速度还是在功耗上，都取得了长足的进步。随着FPGA成本的降低及设计工具的发展，FPGA器件获得广泛应用，既能实现高性能的DSP应用，又降低了专用ASIC的风险和前期成本，成为数字信号处理硬件实现的比较好的选择方案3。FPGA技术的出现，使得人们“From Concept to System in minutes”的梦想得到部分实现。本文在查阅大量资料，了解当前软件无线电发展背景的基础上，将DDS技术和FPGA技术结合起来，进行了软件编程及硬件平台的设计，实现了基于FPGA的多种数字调制器，并对本系统进行了实际测试，与理论结果基本一致。全文分为五章，第一章介绍了数字调制技术的发展，及本课题的意义；第二章分析了
