FSK／PSK调制的FPGA实现

摘要：基于DDS和VHDL硬件描述技术，采用大规模可编程门阵列FPGA，实现了FSK和PSK数字调制。介绍了m伪随机基带码元发生器、跳变检测器和DDS信号发生等模块。系统参数易修改、可移植性强、性能稳定。
关键词：FSK／PSK；DDS；m伪随机序列；FPGA

在通信领域，经常需要将基带信号进行某种调制，使其适合于信道传输。FSK、PSK即为常用的两种数字调制方式。传统模拟调制系统中大量采用分立元件，体积较大，电路复杂。由于模拟元件自身参数的离散性和受环境温度、湿度等因素影响，导致系统稳定性较差。本文提出了一种基于DDS技术的FSK／PSK调制的数字实现方法，提高了系统的稳定性，克服了模拟调制的弊端。

1 FSK／PSK调制原理
频移键控(Frequency Shift Keying，FSK)，是利用载波的频率参量来携带数字信息的调制方式。常用的是二进制频率键控信号，即2FSK，用载频w1表示数字信息“1”，用载频w2表示数字信息“0”，而w1和w2之间的变化是瞬间完成的。

相移键控(Phase Shift Keying，PSK)，它是受键控的载波相位按数字基带脉冲的规律而改变的一种数字调制方式。这种以载波的不同相位直接表示相应数字信息的相位键控，通常被称为绝对移相方式。当基带信号为二进制数字脉冲序列时，所得到的相位键控信号为二进制相位键控，即2PSK，它的表达式为

式中，φ(t)由数字信息“0”“1”控制。在绝对移相中，因为φ(t)选用的参考相位基准就是未调制的载波，所以φ(t)就是载波的绝对值。一般说来，数字信息为“1”时，φ(t)=0，数字信息为“0”时，φ(t)=π。即

FSK、PSK的调制示意图如图1所示。

2 FSK／PSK调制逻辑设计与仿真
FSK／PSK调制逻辑共分为3个部分：分频器、m序列产生器和FSK／PSK调制器。分频器用于产生FSK／PSK调制器和m序列的基准时钟信号f1，f2和f3，m伪随机序列器产生基带码元。FSK／PSK调制器根据输入的基带码元和基准时钟产生相应的FSK或PSK信号，调制模式由mode模式选择。当mode为低电平时，表示选择FSK调制，当mode为高电平时，表示选择PSK调制。FSK／PSK调制器输出的数字调制信号经DAC转换成模拟信号输出。逻辑模块框图，如图2所示。