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基于FPGA的MSK调制器设计与实现

发布时间:2020-06-30 17:13:29 阅读: 来源:检测台厂家

摘要:介绍了MSK信号的优点,并分析了其实现原理,提出一种MSK高性能数字调制器的FPGA实现方案;采用自顶向下的设计思想,将系统分成串/并变换器、差分编码器、数控振荡器、移相器、乘法电路和加法电路等6大模块,重点论述了串/并变换、差分编码、数控振荡器的实现,用原理图输入、VHDL语言设计相结合的多种设计方法,分别实现了各模块的具体设计,并给出了其在QuartusII环境下的仿真结果。结果表明,基于FPGA的MSK调制器,设计简单,便于修改和调试,性能稳定。关键词:MSK;FPGA;差分编码器;数控振荡器 在QPSK调制技术中,假定每个符号的包络都是矩形,已调信号的包络是恒定的,此时无论基带信号还是已调信号其频谱都是无限的。但是实际的信道总是有一定的带宽的,因此在发送QIXSK信号时通常要通过带通滤波器进行限带。限带后的信号已经不能再保持包络恒定,相邻符号间发生相移时,限带后包络会明显变小,甚至出现包络为0的现象。这种现象在非线性信道中是不希望出现的,虽然经过非线性放大器能够减弱包络起伏,但是这样却使信号的频谱扩展,其旁瓣会干扰邻近频道的信号,造成限带时的带通滤波器失去作用。 正是为了解决这个问题,我们引入了在非线性限带信道中使用的恒包络调制方法——最小移频键控(MSK)调制技术。1 实现原理 MSK就是一种能产生恒定包络、连续相位信号的调制方式。它是二进制连续相位移频键控(CPFSK)的一种特殊情况,即调制指数(移频系数)h=0.5,相位在码元转换时刻是连续的。MSK信号可表示为: 式中,φk(t)为附加相位函数,假设初始相位为φk(0);ωc为载波角频率;Ts为码元间隔;为频偏;φk为第k个码元中的相位常数;ak为第k个码元数据;ak取值为±1。这表明,MSK信号的相位是分段线性变化的,同时在码元转换时刻相位仍是连续的,所以有: 由式(5)和MSK相位网格图可看出,φk为截矩,其值为π的整数倍,利用三角等式并注意到sinφk=0,有: 根据以上分析,可以得出MSK调制器的框图如图1所示。

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