一种基于ZYNQ器件产生多种调制信号的电路的制作方法

一种基于zynq器件产生多种调制信号的电路
技术领域
1.本实用新型涉及数字信号调制技术领域，具体涉及一种基于zynq器件产生多种调制信号的电路。


背景技术：

2.传统的数字调制信号生成电路中，需要用到大量的射频变频电路、混频电路以及滤波器等，电路复杂，调试困难，可靠性低，对于1ghz以下多种调制信号产生与实现，需要一种更为简单、可靠和调试高效的宽带数字调试电路。
3.zynq全称为zynq-7000 all programmable soc(这里的7000是与7系列的fpga保持一致性)，它是赛灵思公司(xilinx)推出的新一代全可编程片上系统，它将处理器的软件可编程性与fpga的硬件可编程性进行完美整合，以提供良好的系统性能、灵活性与可扩展性。这款基于arm处理器的soc可满足复杂嵌入式系统的高性能、低功耗和多核处理能力等要求。通常zynq的应用场合是视频监控、汽车驾驶员辅助、工厂自动化等高端嵌入式应用，为其提供所需的处理能力与计算性能。
4.zynq-7000 all programmable soc的优势为：软硬件均可编程，与板上系统(sob，system on board)相比，片上系统(soc，system on chip)的解决方案成本更低，能在不同的系统单元之间实现更快、更安全的数据传输，具有更高的整体系统速度、更低的功耗、更小的物理尺寸和更好的可靠性。
5.但是并没有现有技术将现有zynq器件从视频监控、汽车驾驶员辅助、工厂自动化等应用场景下进行转用，用于产生1ghz以下的多种调制信号。


技术实现要素：

6.本实用新型采用zynq soc器件作为控制器，基于直接数字频率合成dds技术，提出了一种基于zynq器件产生多种调制信号的电路，用于产生1ghz以下多种类型的调制信号。
7.为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
8.一种基于zynq器件产生多种调制信号的电路，包括zynq 芯片、模数转换模块、电调衰减器电路、放大调理电路和衰减调理电路，
9.所述zynq 芯片输入端与上位机连接，用于接收输入参数，所述zynq 芯片输出端与模数转换模块连接，用于输出第一输出参数到模数转换模块；
10.所述模数转换模块的输入端与所述zynq 芯片的输出端连接，并且所述模数转换模块的输出端与电调衰减器电路的输入端连接，用于生成初始调制数字信号；
11.所述电调衰减器电路的输出端连接放大调理电路，用于将所述初始调制数字信号进行幅度调理，输出幅度调理信号到所述放大调理电路；
12.所述放大调理电路的输出端连接所述衰减调理电路，用于将幅度调理信号进行功率放大，生成放大后的调理信号；
13.所述衰减调理电路用于将放大后的调理信号进行两级可控数字衰减，输出调制信
号。
14.作为本实用新型的优选方案，所述电调衰减器电路主要包括电调输入部分、电调部分和电调输出部分；
15.所述电调输入部分包括电阻r14、r15、r16、r149和电容c278，电阻r14的一端和电容c278的一端串联，电阻r14的另一端作为所述电调输入部分的输入，电容c278的另一端作为所述电调输入部分的输出，电阻r15和r16分别并联于电阻r14两端和地之间，电容c278的另一端和地之间并联了电阻r149；
16.所述电调部分包括第一支路、第二支路、第三支路和第四支路，
17.其中，第一支路和第二支路并联，第一支路包括串联的二极管v2、电阻r145、电阻r146和二极管v5，二极管v2的阴极朝向所述电调部分的输入端，二极管v5的阴极朝向所述电调部分的输出端，另外，二极管v2和电阻r145之间的连接点与地之间并联了电容c276，二极管v5和电阻r146之间的连接点与地之间并联了电容c277；
18.第二支路包括串联的二极管v1和二极管v4，二极管v1的阴极朝向所述电调部分的输入端，二极管v4的阴极朝向所述电调部分的输出端；
19.第三支路的一端连接于电阻r145和电阻r146之间，第三支路的另一端连接2.5v电源，第三支路上包括电阻r144和并联于2.5v电源和地之间的电容c274、c275；
20.第四支路的一端连接于二极管v1和二极管v4之间，另一端连接于cal amp端口，第四支路上包括电阻r156和并联于cal amp端口和地之间的电容c1103、c285，所述cal amp端口用于对输出幅度进行小幅度调节。
21.作为本实用新型的优选方案，所述第一支路和第二支路中的二极管型号为hsmp-3814。
22.作为本实用新型的优选方案，所述放大调理电路主要由宽带射频放大器era-4sm芯片完成，所述era-4sm芯片第一端口是输入端，第三端口是输出端，并且输出端串联了电容c214，所述era-4sm芯片第二端口和第四端口接地，所述电容c214和所述era-4sm芯片第三端口和电容c214连接点与5v电源之间并联了第五支路，所述第五支路包括依次串联的电感l26、电阻r185和电感l25，电感l26和电阻r185连接点与地之间并联了电容c210，电感l25和电阻r185连接点与地之间并联了电容c207。
23.作为本实用新型的优选方案，磁珠l25标称阻抗是600ω/100mhz，额定电流为300ma，电感l26的电感值为1uh，电容c207的电容值为0.1uf，电容c210的电容值为100pf，电容c214的电容值为0.1uf，电阻r185的取值为7.5ω。
24.作为本实用新型的优选方案，所述模数转换模块的型号为ad9914。
25.作为本实用新型的优选方案，ad9914与zynq芯片共用时钟信号，所述时钟信号的频率为100mhz。
26.作为本实用新型的优选方案，所述zynq 芯片输入端与上位机之间通过以太网接口电路和rs232接口电路连接。
27.作为本实用新型的优选方案，所述zynq 芯片输出端与模数转换模块之间通过spi总线和并行data总线连接。
28.与现有技术相比，本发明的有益效果：
29.本实用新型中给出了一种基于zynq器件产生多种调制信号的电路，用于产生1ghz
以下调制信号，基于该电路，可以产生am、fm调制信号、cw连续波、跳频信号、线性跳频信号等多种调制信号，与传统调制电路相比，减少了复杂的射频变频电路、混频电路以及滤波器等，电路简洁，大幅度降低了调试难度，提高了设计可靠性。
30.附图说明：
31.图1为实施例1中一种基于zynq器件产生多种调制信号的电路的硬件设计框图；
32.图2为实施例1中以太网接口电路；
33.图3为实施例1中rs232接口电路；
34.图4为实施例1中输出电调衰减器电路；
35.图5为实施例1中放大调理电路；
36.图6为实施例1中的衰减调理电路；
37.图6a为实施例1中的一级可控数字衰减调理电路；
38.图6b为实施例1中的二级可控数字衰减调理电路；
39.图7为实施例1中的zynq软件框图；
40.图8 为实施例1中的ad9914外围电路图；
41.图8a为实施例1中的ad9914外围电路放大图；
42.图8b为实施例1中的ad9914的引脚41和42和外围电路连接图；
43.图9为实施例1中基于zynq器件产生多种调制信号的电路实现600mhz连续波的测试结果图；
44.图10为实施例1中基于zynq器件产生多种调制信号的电路实现am调幅信号的测试结果图。
具体实施方式
45.下面结合试验例及具体实施方式对本实用新型作进一步的详细描述。但不应将此理解为本实用新型上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本

技术实现要素：
所实现的技术均属于本实用新型的范围。
46.实施例1
47.一种基于zynq器件产生多种调制信号的电路整体硬件框图如图1所示， 该电路由以太网接口电路、rs232接口电路、zynq芯片及外围电路、ad9914电路、输出电调衰减器电路、输出放大带路和输出衰减电路组成。
48.1、以太网接口电路和rs232接口电路
49.以太网接口电路和rs232接口电路完成上位机（pc）与zynq ps端的以太网口和串口数据交互，如调制方式、载波频率、调幅am调幅度、调频fm频偏、线性调频等控制参数的下发与状态回读。以太网接口电路如图2所示，rs232串口电路如图3所示。
50.2、输出电调衰减器电路
51.由ad9914产生的am/fm/cw等始调制数字信号，经过由pin二极管和电阻电容组成的输出电调衰减器电路，对调制信号进行幅度调理，输出电调衰减器电路的电路原理图如图4所示。
52.所述电调衰减器电路主要包括电调输入部分、电调部分和电调输出部分；
53.所述电调输入部分包括电阻r14、r15、r16、r149和电容c278，电阻r14的一端和电
容c278的一端串联，电阻r14的另一端作为所述电调输入部分的输入，电容c278的另一端作为所述电调输入部分的输出，电阻r15和r16分别并联于电阻r14两端和地之间，电容c278的另一端和地之间并联了电阻r149；
54.所述电调部分包括第一支路、第二支路、第三支路和第四支路，
55.其中，第一支路和第二支路并联，第一支路包括串联的二极管v2、电阻r145、电阻r146和二极管v5，二极管v2的阴极朝向所述电调部分的输入端，二极管v5的阴极朝向所述电调部分的输出端，另外，二极管v2和电阻r145之间的连接点与地之间并联了电容c276，二极管v5和电阻r146之间的连接点与地之间并联了电容c277；
56.第二支路包括串联的二极管v1和二极管v4，二极管v1的阴极朝向所述电调部分的输入端，二极管v4的阴极朝向所述电调部分的输出端；
57.第三支路的一端连接于电阻r145和电阻r146之间，第三支路的另一端连接2.5v电源，第三支路上包括电阻r144和并联于2.5v电源和地之间的电容c274、c275；
58.第四支路的一端连接于二极管v1和二极管v4之间，另一端连接于cal amp端口，第四支路上包括电阻r156和并联于cal amp端口和地之间的电容c1103、c285。所述第一支路和第二支路中的二极管型号为hsmp-3814。
59.3、放大调理电路
60.放大调理电路用于将所述输出电调衰减器电路输出端输出的幅度调理信号进行功率放大，生成放大后的调理信号，用于扩大输出信号功率范围，由高动态范围的宽带射频放大器era-4sm芯片完成。放大调理电路的电路图如图5所示。
61.4、衰减调理电路
62.放大后的调理信号经过衰减调理电路的衰减，得到需要的调制信号，衰减调理电路的电路图如图6所示。衰减调理电路放大器将接收到的放大后的调理信号最后经过两级可控数字衰减器调理输出，一级可控数字衰减调理电路图如图6a所示，二级可控数字衰减调理电路图如图6b所示。
63.5、zynq部分
64.该部分包含硬件电路，zynq芯片以及硬件电路图如图7所示。
65.zynq芯片包括zynq ps端和zynq pl端，zynq ps端通过串口和网口接收pc端发送的控制指令后通过axi接口发送至zynq pl端，zynq pl端再将数据分别传输至ad9914配置模块和dds模块，ad9914配置模块将数据按照寄存器配置要求发送至spi控制器，通过spi总线输出到ad9914，实现ad9914信号参数和工作模式配置，dds模块输出的信号通过调制信号产生模块输出并行总线数据，控制ad9914实现信号调制。
66.6、ad9914电路
67.ad9914用于产生的am、fm、cw等初始调制数字信号，并将初始调制数字信号输出到输出电调衰减器电路。ad9914外围电路图如图8所示， ad9914外围电路放大图如图8a所示，ad9914的引脚41和42和外围电路连接图如图8b所示。
68.ad9914产生am/fm/cw信号过程：采用ad9914并行端口配置模式（配置速率快，方便各种参数调制），通过切换f[3:0]管脚配置频率、幅度和相位信息。首先f[3:0]为0001完成串行寄存器配置，后将f[3:0]切换至0010既可通过32位并口配置频率信息，这样载波cw频率就配置完成了，然后将f[3:0]切换至0101，利用fpga dds模块调制信号输出幅度去配置
ad9914的幅度（相位不变，默认为0），或者输出幅度去配置ad9914的频率，就完成了am、fm、cw的信号产生。
[0069]
基于本实用新型的一种基于zynq器件产生多种调制信号的电路，可以产生am、fm调制信号、cw连续波、跳频信号、线性跳频信号等多种调制信号，与传统调制电路相比，减少了复杂的射频变频电路、混频电路以及滤波器等，电路简洁，大幅度降低了调试难度，提高了设计可靠性，
[0070]
基于zynq器件产生多种调制信号的电路实现600mhz连续波的测试结果图如图9所示；基于zynq器件产生多种调制信号的电路实现am调幅信号的测试结果图如图10所示。
[0071]
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。