fpga正交信号发生器课程设计

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1、 课程设计报告 课程名称：课程名称：FPGA 课程设计 设计题目设计题目： 正交信号发生器 系系 别：别： 通信与控制工程系 专专 业：业： 电子信息工程 班班 级：级： 10 级电子信息工程 3 班 学生姓名学生姓名: : 学学 号号: 起止日期起止日期: 2013 年 6 月 8 日 2012 年 6 月 18 日 指导教师指导教师: 教研室主任：教研室主任： 摘 要 EDA 技术是指以计算机为工作平台，融合了应用电子技术、计算机技术、信息处 理及智能化技术的最新成果，进行电子产品的自动设计。本文详细介绍了基于 FPGA 的 DSP 开发技术，提供了一种设计正交信号发生器的方案。在信号检测

2、和信号处理中经常 需要正交信号。由于正交方波信号较易得到，所以工程人员进行相关检测时所采用的正 交信号源通常为方波信号。但通过对方波信号作傅立叶分析可知，这种信号含有丰富的 谐波分量，严重影响相关检测中的接收精度及检测灵敏度。采用可控的正、余弦波作正 交信号，就可以有效地避免谐波问题。本文采用 MatlabDSP Builder 建立模型来实现 正交信号发生器，使用自顶向下的设计方法，设计简单，能够提高设计效率。利用 DSP Builder 建立起数学模型，实现了模块化的设计变得直观。在 Simulink 中进行仿真验证， 通过 Signal Compiler 将模型转换成硬件描述语言，经过

3、Quartus仿真正确后，下载到 FPGA 里，输出的正交信号能灵活的调频，调相，调幅，实现全数字化设计。该方案简 化了硬件设计的难度。对各个模块的参数进行简单的设置就能完成复杂的电子设计系统 设计。 关键词：关键词：EDA 技术；技术；DSP Builder；正交信号发生器正交信号发生器；Signal Compiler 目 录 设计要求 . 2 1、方案论证与对比 2 1.1 方案一 2 1.2 方案二 2 1.3 方案选择 3 2、系统总体方案设计及实现 3 2.1 正交信号发生器设计 3 2.1.1 DDS 原理及设计 . 3 2.1.2 频率字输入的计算 7 2.1.3 输出波形峰峰值

4、的计算 7 2.1.4 相位差的计算 7 2.1.5 正交信号发生器电路模型图 . 7 2.1.6 Simulink 模型的仿真 9 2.2 SignalCompiler 的使用 10 2.2.1 分析当前的模块 . 10 2.2.2 设置 SignalCompiler . 10 2.2.3 把模型文件 MDL 转换成 VHDL 10 2.2.4 综合 . 10 2.2.5 Quartus试配 10 2.3 嵌入式锁相环的设计 . 10 2.4 引脚的锁定 . 11 3、设计结果与结论 . 11 4、结束语及致谢 . 11 5、元器件及仪器设备明细表 . 13 6、参考文献 . 13 7、程序

5、清单 . 14 正交信号发生器 设计要求设计要求 能通过按键进行幅度控制， 输出信号的频率在 1050kHZ,或者固定在某一频率上， 要求峰-峰值大于 3V，且输出波形不失真。 1 1、方案论证与对比、方案论证与对比 1.11.1 方案一方案一 该方案根据矩阵式键盘输入给 FPGA 送出频率控制字与相位控制字， 用于设定输出 正弦波的频率与相位。高速 DA 转换器用于正弦波的 DA 转换。FPGA 构成 DDS 的 核心部分，用于接收送来的频率字与相位字，同时给 DA 转换器输出正弦波数据。采用 字符型液晶显示屏实时显示输出的频率与相位。该方案需借助 Quartus来完成。 1.2 1.2 方

6、案二方案二 该方案是基于 DSP Builder 与 DDS 并借助于 MATLAB 进行设计的。 首先在 Matlab 中 DSP Build 的 Simulink 中进行建模，系统仿真通过 SignalCompiler 将模型设计文件转 换成相应的硬件描述语言（VHDL），在 Quartus平台上进行综合生成网表文件，并 图 1 方案一原理框图 按键控制 DDS相 位 累 加 器 幅度控制 D/A转换 电路 A 频率字输入 相位字输入 A路输出 适配下载至 FPGA。在这个方案中，有两路正弦信号，一路为参考信号，另一路是可数 控的移动信号， 并且这两路可同步进行幅度和频率数控， 即对于这两路输出的正弦信号， 在相位、频率和幅度 3 个参数上都能完成等步长数控步进，而且还能对指定的参数进行 设定。 1.31.3 方案选择方案选择 方案一是基于