在介绍“基于FPGA的主动声呐相控发射信号生成技术”的知识点之前，我们首先需要了解几个核心概念：FPGA（现场可编程门阵列）、主动声呐、相控发射技术、正弦脉宽调制（SPWM）以及数字振荡器（NCO）。
FPGA是一种可以通过编程来配置其逻辑功能和互连的半导体设备，它被广泛应用于数字信号处理、通信系统和嵌入式系统等领域。它之所以受到青睐，是因为其具有高度的灵活性和较快的处理速度。
主动声呐通过发射声波并在接收回波中获取目标信息，它是利用声波在水下环境中的传播特性来实现探测和定位的一种技术。与之相对的是被动声呐，后者只接收声波，不主动发射。
相控发射技术是一种利用多个信号源同时发射并利用相位控制合成特定波束方向的技术。通过控制每个信号源的发射相位，可以控制声波传播方向，达到定向发射的效果。
正弦脉宽调制（SPWM）是一种调制技术，它通过改变脉冲信号的占空比来控制输出信号的幅度，这种技术常用于控制电机和电源转换器，以达到减少电流谐波的目的。
数字振荡器（NCO）是一种用数字方法产生周期性波形输出的设备，它在数字系统中替代传统振荡器，通过改变频率字，NCO能够灵活地生成不同频率的正弦波信号。
根据这些基本概念，我们可以展开更深入的讨论。文章提到，为了提高主动声呐相控发射信号源的集成度和应用灵活性，设计者利用了大容量FPGA芯片，开发了一种新的SPWM信号生成方法。这种方法可以同时实现调制比、时延、频率的控制，适合生成多通道相控发射信号。
在硬件构成上，系统由上位机、网络接口模块以及多个信号生成模块组成。信号生成模块通过以太网接收控制指令，并利用FPGA内置资源如PLLs、RAM、逻辑单元来执行功能模块的任务，实现发射波束控制。每个模块能独立生成32通道的信号，联结起来可以同步产生多达256通道的信号，这显示出极高的集成度和灵活性。
在信号生成上，系统采用自然采样法，即通过数字或模拟方式产生三角波和正弦波，并用比较器比较它们生成SPWM信号。这里，NCO作为生成SPWM信号的关键技术，其优势在于能够灵活生成任意调制比和载波比的SPWM信号。FPGA的高密度和灵活的接口配置使得该设计能够同步产生多通道的SPWM信号。
此外，文章还提到了信号源生成软件系统，它包含了上电控制、时钟产生、网络接口配置等关键功能模块，并详细描述了单频脉冲信号和双曲调频信号（HFM）的数学表达式。这些信号的生成对于定向发射和波束的稳定控制至关重要。
在实现SPWM信号生成的具体过程中，利用NCO作为基础，通过设置频率字实时计算所需参数。以24位相位分辨率和10MHz采样时钟为基础，系统可以并行产生多通道SPWM信号。
整个系统的设计体现了FPGA技术在高速数字信号处理和灵活系统集成方面的强大能力。设计通过单片或多片FPGA级联的方式，不仅提高了信号处理能力，还增加了系统的可扩展性和灵活性。
文章中提到的信号生成模块的硬件框图和信号源生成软件系统框图，为实现这一技术提供了直观的参考。通过这些框图，我们可以清晰地理解信号处理过程中的每一个步骤和组件的作用。
基于FPGA的主动声呐相控发射信号生成技术是在现有技术基础上的一次创新，它将FPGA的强大性能和灵活性与声呐信号处理的具体需求相结合，为提高主动声呐系统的性能和应用范围开辟了新的道路。
