01408239 蒯乐 通信技术应用课程设计报告

通信技术应用课程设计报告院系：电子工程系班级：08电信班姓名：蒯乐学号：01408239同组：张庭坚东南大学成贤学院2011.808电信通信技术应用课程设计报告I目录第一章课题介绍................................................................................................................................11.1课题内容...............................................................................................................................11.2课题背景...............................................................................................................................11.3课程目的...............................................................................................................................2第二章调制原理................................................................................................................................32.1DDS频率合成原理................................................................................................................32.2ASK调制原理........................................................................................................................42.3PSK调制原理........................................................................................................................42.4FSK调制原理........................................................................................................................5第三章平台介绍................................................................................................................................63.1ESD-7设计实验箱结构组成...............................................................................................63.3发射接收模块........................................................................................................................63.4软件平台................................................................................................................................7第四章软件设计................................................................................................................................84.1用DDS实现方波信号的合成..............................................................................................84.2用DDS实现ASK调制信号的合成....................................................................................94.3用DDS实现PSK调制信号的合成..................................................................................134.4用DDS实现FSK调制信号的合成..................................................................................17第五章总结......................................................................................................................................21参考文献2308电信通信技术应用课程设计报告1第一章课题介绍1.1课题内容1.用AT89S52单片机实现在LED数码管上显示数字和字符。2.用Max+PlusII，通过ROM查表法实现对方波信号的DDS合成。3.用Max+PlusII，通过ROM查表法实现对ASK调制信号的DDS合成。4.用Max+PlusII，通过ROM查表法实现对PSK调制信号的DDS合成。5.用Max+PlusII，通过ROM查表法实现对FSK调制信号的DDS合成。1.2课题背景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（DirectDigitalSynthesizer）的英文缩写。DDS是一种全数字化的频率合成器，由相位累加器、波形ROM、D/A转换器和低通滤波器构成。时钟频率给定后，输出信号的频率取决于频率控制字，频率分辨率取决于累加器位数，相位分辨率取决于ROM的地址线位数，幅度量化噪声取决于ROM的数据位字长和D/A转换器位数。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。直接数字频率合成(DDS─DigitalDirectFrequencySynthesis)技术是一种新的频率合成方法，是频率合成技术的一次革命，JOSEPHTIERNEY等3人于1971年提出了直接数字频率合成的思想，但由于受当时微电子技术和数字信号处理技术的限制，DDS技术没有受到足够重视，随着电子工程领域的实际需要以及数字集成电路和微电子技术的发展，DDS技术日益显露出它的优越性。DDS有如下优点：(1)频率分辨率高，输出频点多，可达个频点(N为相位累加器位数)；(2)频率切换速度快，可达us量级；(3)频率切换时相位连续；(4)可以输出宽带正交信号；(5)输出相位噪声低，对参考频率源的相位噪声有改善作用；⑹可以产生任意波形；⑺全数字化实现，便于集成，体积小，重量轻。在各行各业的测试应用中，信号源扮演着极为重要的作用。但信号源具有许多不同的类型，不同类型的信号源在功能和特性上各不相同，分别适用于许多不同的应用。目前，最常见的信号源类型包括任意波形发生器，函数发生器，RF信号源，以及基本的模拟输出模块。08电信通信技术应用课程设计报告2信号源中采用DDS技术在当前的测试测量行业已经逐渐称为一种主流的做法。1.3课程目的通过实验巩固AT89S51/AT89S52单片机程序设计、VHDL语言以及EDA技术。能够使用单片机实现数码管的显示，并熟练掌握用VHDL语言对FPGA编程实现方波信号和ASK、PSK、FSK等调制信号的DDS频率合成。提高对以前学过的单片机、通信原理、EDA技术等科目的理论知识的综合工程应用能力。08电信通信技术应用课程设计报告3第二章调制原理2.1DDS频率合成原理DDS（DirectDigitalSynthesizer）即直接数字合成器，是一种新型的频率合成技术，具有较高的频率分辨率，可以实现快速的频率切换，并且在改变频率的同时能够保持相位的连续，很容易实现频率、相位和幅值的数控调制。因此，在现代电子系统及设备的频率源设计中，尤其在通信领域，DDS应用越来越广泛。对于正弦信号发生器。首先对DDS基本原理作一简单介绍。对于正弦信号发生器，它的输出可表示为tfAtASoutout2sinsin其中，outS指该信号发生器的输出信号波形，outf指输出信号对应的频率。outS对于时间t是连续的。为了用数字逻辑实现该表达式，必须进行离散化处理。用基准时钟CLK进行抽样，令正弦信号的相位为tfout2在一个CLK周期CLKT，相位的变化量为CLKoutCLKoutffTf/22其中，CLKf指CLK的频率，对于2可以理解成“满”相位。为了对进行数字量化，把2切割成N2份，由此每个CLK周期的相位增量用量化值B来表述，即NB22/且B为整数。由此可得CLKoutNffB/2/即CLKoutNffB/2显然，信号发生器的输出可描述为)sin()](2/2sin[)sin(111BBABBAASkkNkout08电信通信技术应用课程设计报告4其中，1k指前一个CLK周期的相位值，同样也可得出NkkB22/11通过推导可以看出，只要对相位的量化值进行简单的累加运算，就可以得到正弦信号的当前相位值；而用于累加的相位增量量化值，B决定了信号的输出频率outf，并呈现简单的线性关系。直接数字合成器DDS就是根据上述原理而设计的数字控制频率合成器。2.2ASK调制原理振幅键控是利用载波的幅度变化来传递数字信息，而其频率和初始相位保持不变。在2ASK中，载波的幅度只有两种变化状态，分别对应二进制信息的“0”或“1”。一种常用的、也是最简单的二进制振幅键控方式称为通-断键控（OnOffKeying,OOK），其表达式为0cos)(tAtecOOK在OOK中，某一种符号（“0”或“1”）用没有电压来表示。2ASK信号的一般表达式为ttstecASKcos)()(2其中nsnnTtgats)()(式中：sT为马原持续的时间；)(tg为持续时间为sT的基带脉冲波形。2ASK/OOK信号的产生方法通常有两种：模拟调制法（相乘器法）和键控法。2.3PSK调制原理相移键控是利用载波的相位变化来传递数字信息，而振幅和频率保持不变。在2PSK中，通常用初始相位0和分别表示二进制“1”和“0”。因此，2PSK信号的时域表达式为)cos()(2ncPSKtAte其中，n表示第n个符号的绝对相位：0n发送“1”时发送“0”时发送“0”时发送“1”时08电信通信技术应用课程设计报告5因此tAtAteccPSKcoscos)(2由于表示信号的两种码元的波形相同，极性相反，故2