高阶调制信号发生器设计与实现

发布时间：2017-05-24 20:03

  本文关键词：高阶调制信号发生器设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：信号发生器是通信系统中设计、仿真时需要用到的重要部件,也是通信与通信对抗系统中研究的基本部件,在通信、雷达、测量、控制以及教学等领域的应用十分广泛。然而,传统的信号发生器存在着输出频率低、传输速率低、硬件规模大、不易扩展等问题。为了解决这些问题,本文深入研究并做如下工作：1)针对目前数字信号发生器输出频率低、调制功能有限、不易扩展等缺陷,提出一种高阶调制信号发生器的解决方案。该方案采用软件无线电思想,提高了硬件平台的扩展性和灵活性；通过DSP处理器,提高数据传输速率和丰富调制功能；运用上变频器,保证输出频率。2)研究了软件无线电思想、数字调制理论、上变频理论、高效数字滤波理论,由MATLAB进行仿真验证,为实际开发中基带信号处理和上变频处理提供了必要基础。3)针对单DSP系统、单FPGA系统和DSP+FPGA系统各自所存在的缺陷,提出一种基于软件无线电思想,以DSP处理器为核心,结合CPLD和上变频器的高阶调制信号发生器设计方案。设计了以DSP为核心的基带信号处理模块、以AD9857为核心的上变频模块、以CPLD为核心的控制模块,以此完成高阶调制信号发生器的硬件设计,并对各个模块电路以及模块间的接口电路进行了具体设计和分析。4)对高阶调制信号发生器进行了软件设计,对基带信号处理进行程序设计和仿真；分析了上变频芯片AD9857和DSP处理器的串口通信方式,并对串口程序进行了设计；研究了AD9857并口通信方式和DSP外部中断初始化方式,并对并口程序进行了设计；对DSP外部存储器接口及FLASH读写程序进行了设计。5)搭建了系统测试平台,对CCS3.3软件的测试结果和示波器实物测试结果进行了观测和对比分析。测试结果表明,本文设计的高阶调制信号发生器能够正确地产生64QAM信号、64ASK信号,并可以根据实际需求设计所需要的信号,达到了预期的设计目标。
【关键词】：DSP 高阶调制 软件无线电 信号发生器
【学位授予单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN911.3
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 研究目的及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.3 本文主要研究内容12-14
• 第2章 高阶调制信号发生器的理论基础14-28
• 2.1 软件无线电思想14-16
• 2.1.1 软件无线的主要特点14-15
• 2.1.2 软件无线电关键技术15-16
• 2.2 数字调制原理16-20
• 2.2.1 二进制数字调制原理16-18
• 2.2.2 正交振幅调制(QAM)原理18-19
• 2.2.3 IQ调制原理19-20
• 2.3 数字上变频系统20-23
• 2.3.1 数字上变频原理20-21
• 2.3.2 整数倍内插21-23
• 2.3.3 采样率分数倍变换23
• 2.4 高效数字滤波理论23-27
• 2.4.1 半带滤波器(HB)24-25
• 2.4.2 积分梳状滤波器(CIC)25-26
• 2.4.3 数字混频正交变换理论26-27
• 2.5 本章小结27-28
• 第3章 高阶调制信号发生器的硬件设计28-43
• 3.1 系统整体设计方案28-29
• 3.2 基带信号处理模块29-31
• 3.2.1 DSP处理器TM320VC5509A29
• 3.2.2 DSP外围电路设计29-31
• 3.3 上变频模块31-35
• 3.3.1 上变频器AD985731-33
• 3.3.2 串口通信接口设计33-34
• 3.3.3 并口通信接口设计34
• 3.3.4 AD9857外围电路设计34-35
• 3.4 CPLD控制模块35-39
• 3.4.1 CPLD和FLASH存储器35-36
• 3.4.2 按键和液晶显示器接口设计36-38
• 3.4.3 FLASH高位地址扩展接口设计38-39
• 3.5 电路的PCB设计39-42
• 3.6 本章小结42-43
• 第4章 高阶调制信号发生器的软件设计43-63
• 4.1 基带信号处理43-49
• 4.1.1 伪随机码序列程序设计43-45
• 4.1.2 IQ映射程序设计45-47
• 4.1.3 根升余弦滤波程序设计47-49
• 4.2 串口通信模块49-55
• 4.2.1 AD9857串口分析49-51
• 4.2.2 多通道缓冲串口(McBSP)初始化51-54
• 4.2.3 串口通信程序设计54-55
• 4.3 并口通信模块55-59
• 4.3.1 AD9857并口分析55-56
• 4.3.2 外部中断初始化56-57
• 4.3.3 并口通信程序设计57-59
• 4.4 FLASH存储模块59-62
• 4.4.1 异步存储器(EMIF)接口初始化59-60
• 4.4.2 数据烧写程序设计60-62
• 4.5 本章小结62-63
• 第5章 测试平台搭建及结果分析63-71
• 5.1 测试步骤及结果分析64-70
• 5.1.1 SPI通信时序测试64-65
• 5.1.2 液晶屏菜单显示65-66
• 5.1.3 单频正弦信号测试66-68
• 5.1.4 64ASK信号测试68-69
• 5.1.5 64QAM信号测试69-70
• 5.2 本章小结70-71
• 第6章 总结与展望71-73
• 参考文献73-77
• 致谢77-78
• 攻读硕士学位期间的科研成果78-79
• 附录A 电源模块原理图79-80
• 附录B 时钟复位JTAG原理图80-81
• 附录C DSP模块原理图81-82
• 附录D FLASH和CPLD模块原理图82-84
• 附录E 上变频模块原理图84-85
• 附录F 高阶调制信号发生器实物图85

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 聂伟;苏伟;刘星;;基于DSP的数字调制器实验模块设计[J];北京化工大学学报(自然科学版);2008年01期

2 崔丽珍;闵超;;基于DSP的音频TLC320AD50C硬件连接与实现[J];电子与封装;2009年01期

3 赵菁;文时祥;;FSK/PSK调制的FPGA实现[J];电子科技;2011年04期

4 齐刚;杨燕翔;;基于DSP的QPSK调制的设计与实现[J];电子设计工程;2009年01期

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7 郭一博;;卫星通信中32APSK调制方式的研究[J];科技信息;2010年36期

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9 郝建卫;;基于FPGA的脉冲宽度调制信号发生器[J];计算机工程;2013年02期

10 韩红霞;耿爱辉;;DSP外部FLASH烧写的两种方法[J];微计算机信息;2007年08期

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本文编号：391801