毕业设计73北京化工大学基于FPGA的数字调制器的实现

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) 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。

(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，2005．

[2]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，2000．

[3]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，2005．

[4]阳晰．高速数字调制解调[D]．成都：电子科技大学，2005．

[5]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)：66-69．

[6]ALFREDO LINZ, ALAN HENDRICKSON．Efficient Implementation of an I-Q

GMSK Modulator[J]．IEEE TRANSACTION ON CIRCUITS AND SYSTEMS, 1996,43(1)：14-23．

[7]ABHIJIT PATAIT．Efficient GMSK Modulator Targets GSM

Design[EB/OL].(2006-03-22)./CommsDesign - Efficient GMSK Modulator Targets GSM Designs.htm．

[8]ALTERA CORPORATION. Cyclone Device Handbook[Z]. 2003．

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、π/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，并对结果进行分析。基带信号速率可以从512bps到3.84Mbps选择，满足与目前多种设备的基带信号接口的要求。载波频率最高可达20MHZ，频率分辨率为0.0002Hz。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

ABSTRACT

This paper presents the implementation of digital modulator based on FPGA. The modulator can realize ten kinds of modulation, including ASK, BPSK, BFSK, QPSK, DQPSK, π/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 modulator 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 frenquency 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 itself with high speed, high stability, simpleness of the circuit, low cost, small area etc.

Keywords：digital modulation，FPGA，DDS