基于FPGA的多功能信號源生成系統設計與實(shí)現

信號采樣數據生成模塊可將生成在這種模式下的一個(gè)或多個(gè)信號組合，而且可以根據需要．通過(guò)輸入控制參數，實(shí)時(shí)改變組合的模式。圖3中只表示了一種模塊的組合關(guān)系，如果在這種組合下還不能滿(mǎn)足實(shí)驗和科研需要，系統可以通過(guò)重新進(jìn)行軟件編程，下載到FPGA中，從而得到所需信號采樣。

4 AD9736簡(jiǎn)介
AD9736是由AD公司．生產(chǎn)的一種14 b高速DAC，其采樣時(shí)鐘速率突破了1 GSPS，達到1．2 GSPS，且功耗極低。AD9736的輸出電流在10～30 mA范圍內可編程，并且很容易配置單端或差分輸出電路結構。AD9736采用LVDS數據接口，可以有效保證高速數據的傳輸。AD9736內部支持兩倍插值，且內嵌了一個(gè)55階的對稱(chēng)FIR插值濾波器，該濾波器通帶內平整度為O．001 dB，阻帶衰減達到90 dB，過(guò)渡帶為20％～30％，從而大大降低采樣數據速度。文獻[2]列出了AD9736在800 MSPS，1 GSPS和1．2 GSPS采樣率下無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍(SFDR)和互調失真(IMD)情況，如圖5，圖6所示。該器件在1．2 GSPS采樣速率下，255 MHz輸出頻率時(shí)互調失真(IMD)為74 dBc，并且在600 MHz輸出頻率時(shí)IMD優(yōu)于60 dBc，sFDR在300 MHz輸出頻率時(shí)為62 dBc。

5 系統性能
該信號生成系統能夠實(shí)時(shí)產(chǎn)生單個(gè)或多個(gè)中心頻率在30～130 MHz的各種信號，如單音、調幅、調相、調頻、ASK、FSK、BPSK、QPSK、跳頻、直擴、白噪聲等，還可以模擬各種雷達發(fā)射脈沖和回波信號。另外，還可以通過(guò)ISE編程和重新下載程序到FPGA中實(shí)現更復雜的信號。
該系統產(chǎn)生的信號在頻率、幅度和其他各種參數均實(shí)現可調，頻率分辨率達到0．35 Hz，輸出電平為-60～O dBm，步進(jìn)值為0．06 dB時(shí)，SFDR優(yōu)于60 dB。由于該系統能同時(shí)發(fā)射多路信號，并且有多個(gè)天線(xiàn)，因而可用于模擬從不同方向上發(fā)射多路信號復雜的模擬電磁環(huán)境。同樣，該系統還可以作為干擾源和信號源用于各種干擾與抗干擾的試驗研究。圖7和圖8分別為系統產(chǎn)生的FSK信號波形和頻譜圖；圖9和圖10分別為系統模擬FSK信號經(jīng)過(guò)多路徑傳輸的波形和頻譜圖。

6 結 語(yǔ)
利用FPGA和高速D／A相結合實(shí)現的信號源，結構簡(jiǎn)單，控制靈活，性能優(yōu)越，還可以根據需要在這個(gè)平臺上，重新下載程序到FPGA中，更改其內部電路，而不用另外制板，這樣既節省時(shí)間，也減少開(kāi)銷(xiāo)，還有利于信號源的改進(jìn)。另外，系統還可以作為基帶信號單元，結合混頻電路在任意要求的頻段上實(shí)現多種樣式的信號。