FSK／PSK調制的FPGA實現

摘要：基于DDS和VHDL硬件描述技術，采用大規模可編程門陣列FPGA，實現了FSK和PSK數字調制。介紹了m偽隨機基帶碼元發生器、跳變檢測器和DDS信號發生等模塊。系統參數易修改、可移植性強、性能穩定。
關鍵詞：FSK／PSK；DDS；m偽隨機序列；FPGA

在通信領域，經常需要將基帶信號進行某種調制，使其適合于信道傳輸。FSK、PSK即為常用的兩種數字調制方式。傳統模擬調制系統中大量采用分立元件，體積較大，電路復雜。由于模擬元件自身參數的離散性和受環境溫度、濕度等因素影響，導致系統穩定性較差。本文提出了一種基于DDS技術的FSK／PSK調制的數字實現方法，提高了系統的穩定性，克服了模擬調制的弊端。

1 FSK／PSK調制原理
頻移鍵控(Frequency Shift Keying，FSK)，是利用載波的頻率參量來攜帶數字信息的調制方式。常用的是二進制頻率鍵控信號，即2FSK，用載頻w1表示數字信息“1”，用載頻w2表示數字信息“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字基帶脈沖的規律而改變的一種數字調制方式。這種以載波的不同相位直接表示相應數字信息的相位鍵控，通常被稱為絕對移相方式。當基帶信號為二進制數字脈沖序列時，所得到的相位鍵控信號為二進制相位鍵控，即2PSK，它的表達式為

式中，φ(t)由數字信息“0”“1”控制。在絕對移相中，因為φ(t)選用的參考相位基準就是未調制的載波，所以φ(t)就是載波的絕對值。一般說來，數字信息為“1”時，φ(t)=0，數字信息為“0”時，φ(t)=π。即

FSK、PSK的調制示意圖如圖1所示。

2 FSK／PSK調制邏輯設計與仿真
FSK／PSK調制邏輯共分為3個部分：分頻器、m序列產生器和FSK／PSK調制器。分頻器用于產生FSK／PSK調制器和m序列的基準時鐘信號f1，f2和f3，m偽隨機序列器產生基帶碼元。FSK／PSK調制器根據輸入的基帶碼元和基準時鐘產生相應的FSK或PSK信號，調制模式由mode模式選擇。當mode為低電平時，表示選擇FSK調制，當mode為高電平時，表示選擇PSK調制。FSK／PSK調制器輸出的數字調制信號經DAC轉換成模擬信號輸出。邏輯模塊框圖，如圖2所示。