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线性调频信号源的实现技术研究2013届电子信息工程-信处毕业设计中期检查成员：xx导师：xx14线性调频信号源的实现技术研究答辩人：张雷目录content选题意义1原理分析2系统软件设计3FPGA的设计仿真4硬件调试5致谢6Page0407142226114线性调频信号源的实现技术研究答辩人：张雷非平稳信号在自然界和现实生活中广泛存在，载波调制信号调制对接收信号脉冲压缩增加发射信号带宽已调波LFM线性调频信号（LinearFrequencyModulation)一种典型的非平稳信号，在通信、军事、气象、地质勘测和生物医学等众多领域得到广泛应用和发展214线性调频信号源的实现技术研究答辩人：张雷五十至七十年代单脉冲雷达脉冲压缩雷达相控阵雷达…..等等历史发展概况研究背景上世纪30年代雷达技术产生随着我国现代无线通信事业的发展，雷达系统对线性调频信号源提出了更高的要求。3第二次世界大战期间大量应用于军事而广泛发展14线性调频信号源的实现技术研究答辩人：张雷目前，国内外对宽带线性调频信号的产生技术和信号源的适用化研究方兴未艾。主流研究方法国内：西安电子科技大学、国防科大、北京理工大学、南京理工大学、电子部10所、14所、29所等国内研究所机构正在从事宽带线性调频信号产生的研究。国外：在上世界九十年代已在宽带雷达中应用了很多种宽带线性调频信号源，国内也有不少单位在进行类似信号源的研制。直接数字合成频率法数字锁相频率合成法混合频率合成法设计难度大开发周期长精度不够波形存储直读法46线性调频信号(LinerFrequencyModulation，LFM）7线性调频信号的主要应用：常见的包括声纳、雷达、多普勒效应。为了能够测量长距离又保留时间的分辨率，雷达需要短时间的脉冲波但是又要持续的发射信号，线性调频可以同时保留连续信号和脉冲的特信，因此被应用在雷达和声纳探测上。线性调频(Chirp)信号是指频率随时间而线性改变(增加或减少)的信号。线性调频信号(LinerFrequencyModulation，LFM）89线性调频信号源设计方法仿真框图10线性调频信号取出信号实部快速傅里叶运算输出画出线性调频信号的频谱图画出线性调频信号的时域图MATLAB仿真波形及结果11f0=2MHz，T=10µs，B=3MHz的LFM信号f0=2MHz，T=10µs，B=30MHz的LFM信号1214线性调频信号源的实现技术研究答辩人：张雷基于FPGA的设计框图将Matlab编程产生的信号的A/D转换数据存放在ROM中。系统工作，即en=1时，ROM给系统提供相位数据。触发器模块DFF触发，fsin_out,fcos_out的值赋给DFF，将接收到的信号的数据进行频率调制13123输出DFF模块分频器模块频率调制模块CLK_outfsNCO模块系统使能模块与门enen计数器ROM_ADfsDFF模块fsfsin_outfcos_out整体设计框图14A/D转换数据存放模块1516bits512wordsBlocktype:AUTOaddress[8..0]clockq[15..0]sin_rominst2upcounterclockq[8..0]adderinst3端口名描述address[8..0]地址输入，宽度为9clock输入时钟，用于地址锁存q[15..0]输出数据，宽度为16功能介绍clk的上升沿触发时，ROM从MIF文件表格中读一个数据，当下一个clk的上升沿到来时，ROM又从MIF读下一个数据…依次循环，读入的数据移到输出的数据q[15..0]，通过输出端将事先准备好的相位信号数据传给后端设备。分频器模块16端口名描述clk输入型，待分频的时钟en输入型，使能控制端，高电平有效clk_out输出型，分频后的时钟将输入的时钟作为计数器的计数脉冲，计数结果的第N位是2的N次幂分频。将相应的位数取出就可得到所要分的频数。本设计采用3位二进制分频器，将外部时钟频率进行八分频。GENERIC(DWIDTH:INTEGER:=3);PORT(CLK:INSTD_LOGIC;EN:INSTD_LOGIC;CLK_OUT:OUTSTD_LOGIC);…PROCESS(CLK)BEGINIFEN='1'THENIFCLK'EVENTANDCLK='1'THENTEMP=TEMP+'1';……CLK_OUT=TEMP(DWIDTH-1);NCO模块17设计步骤：1)启动NCOIPcore产生工具，由菜单toolsMegaWizardPlug2InManagerSignalProcessingSignalGeneration,选择NCOv9.0即可。2)参数选择，比如选择基于查找表的NCO，累加器精度为32位，时钟频100MHz。3)利用该NCOIP核工具自动生成硬件描述语言Verilog程序；生成的Verilog语言程序是对NCO的硬件描述。4)对该NCO的电路进行前(功能)仿真,以便观察是否符合要求，避免下载后出现问题再回到前端调试造成的麻烦。phi_inc_i[15..0]clkreset_nclkenfsin_o[9..0]fcos_o[9..0]out_validmy_nco2inst1系统的功能及时序仿真1819调试方案20系统时钟CycloneEP1C6Q240C8PIN_28QUARTUSII内嵌的仪SignalTapIILogicAnalyzer1)用系统时钟产生频率为48MHz的方波信号，将所产生的信号接入到实验箱上FPGA芯片的PIN_28处。2)用QUARTUSII内嵌的SignalTapIILogicAnalyzer观察产生的线性调频信号。3)用ROM存储Matlab产生的线性调频信号相位数据，并用逻辑分析仪观察结果，进行观察与分析。调试过程211.根据实验箱的说明分配输入输出管脚，将没有用到的管脚设置为“Asinputtri-stated”，并仔细检查是否分配正确。2.分配完管脚、配置好元器件后进行综合编译，产生.sof文件。3.检查试验箱上各个元器件的链接是否正确，若连接正确，就接通电源，打开试验箱的开关。4.调信号源，使其产生fs=48MHz，并用示波器验证输出信号是否正确。5.将.sof文件下载到实验箱上。在此过程中，先需要加载.sof文件，正确安装硬件，然后进行下载。6.将信号接入实验箱上分配的输入管脚。逐个的检查测试点进行调试。若每个测试点的输出正确，就调试后面的测试点，若输出不正确，分析原因加以改正。7.采用QUARTUSII中的逻辑分析仪SignalTapIILogicAnalyzer观察运行结果，记录结果。时序仿真结果2214线性调频信号源的实现技术研究答辩人：张雷结果分析设计合理23用QUARTUSII仿真的结果与用Matlab仿真的结果一致。硬件的调试结果与QUARTUSII的时序仿真结果也一致。所以本设计用ROM查表法设计的基于FPGA的线性调频信号源可以产生数字信号。123恳请各位老师指正。谢谢！完2014届电子信息工程毕业设计答辩24