FSK／PSK調(diào)制的FPGA實(shí)現(xiàn)

摘要：基于DDS和VHDL硬件描述技術(shù)，采用大規(guī)?？删幊涕T陣列FPGA，實(shí)現(xiàn)了FSK和PSK數(shù)字調(diào)制。介紹了m偽隨機(jī)基帶碼元發(fā)生器、跳變檢測器和DDS信號發(fā)生等模塊。系統(tǒng)參數(shù)易修改、可移植性強(qiáng)、性能穩(wěn)定。
關(guān)鍵詞：FSK／PSK；DDS；m偽隨機(jī)序列；FPGA

在通信領(lǐng)域，經(jīng)常需要將基帶信號進(jìn)行某種調(diào)制，使其適合于信道傳輸。FSK、PSK即為常用的兩種數(shù)字調(diào)制方式。傳統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)中大量采用分立元件，體積較大，電路復(fù)雜。由于模擬元件自身參數(shù)的離散性和受環(huán)境溫度、濕度等因素影響，導(dǎo)致系統(tǒng)穩(wěn)定性較差。本文提出了一種基于DDS技術(shù)的FSK／PSK調(diào)制的數(shù)字實(shí)現(xiàn)方法，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，克服了模擬調(diào)制的弊端。

1 FSK／PSK調(diào)制原理
頻移鍵控(Frequency Shift Keying，F(xiàn)SK)，是利用載波的頻率參量來攜帶數(shù)字信息的調(diào)制方式。常用的是二進(jìn)制頻率鍵控信號，即2FSK，用載頻w1表示數(shù)字信息“1”，用載頻w2表示數(shù)字信息“0”，而w1和w2之間的變化是瞬間完成的。

相移鍵控(Phase Shift Keying，PSK)，它是受鍵控的載波相位按數(shù)字基帶脈沖的規(guī)律而改變的一種數(shù)字調(diào)制方式。這種以載波的不同相位直接表示相應(yīng)數(shù)字信息的相位鍵控，通常被稱為絕對移相方式。當(dāng)基帶信號為二進(jìn)制數(shù)字脈沖序列時，所得到的相位鍵控信號為二進(jìn)制相位鍵控，即2PSK，它的表達(dá)式為

式中，φ(t)由數(shù)字信息“0”“1”控制。在絕對移相中，因?yàn)?phi;(t)選用的參考相位基準(zhǔn)就是未調(diào)制的載波，所以φ(t)就是載波的絕對值。一般說來，數(shù)字信息為“1”時，φ(t)=0，數(shù)字信息為“0”時，φ(t)=π。即

FSK、PSK的調(diào)制示意圖如圖1所示。

2 FSK／PSK調(diào)制邏輯設(shè)計(jì)與仿真
FSK／PSK調(diào)制邏輯共分為3個部分：分頻器、m序列產(chǎn)生器和FSK／PSK調(diào)制器。分頻器用于產(chǎn)生FSK／PSK調(diào)制器和m序列的基準(zhǔn)時鐘信號f1，f2和f3，m偽隨機(jī)序列器產(chǎn)生基帶碼元。FSK／PSK調(diào)制器根據(jù)輸入的基帶碼元和基準(zhǔn)時鐘產(chǎn)生相應(yīng)的FSK或PSK信號，調(diào)制模式由mode模式選擇。當(dāng)mode為低電平時，表示選擇FSK調(diào)制，當(dāng)mode為高電平時，表示選擇PSK調(diào)制。FSK／PSK調(diào)制器輸出的數(shù)字調(diào)制信號經(jīng)DAC轉(zhuǎn)換成模擬信號輸出。邏輯模塊框圖，如圖2所示。