基于FPGA的QPSK调制器的设计与实现
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第８ 卷第 ４期
２０ ０ ８年 ｌ ２月
湖南 冶金 职 业技 术 学院 学 报
Ｊｕ ａ ｆＨｕ ａ ｔｌ ｒｉａ ｒｆｓｉｎ ｌ ｅ ｈ ｏｏ ｙＣ Ｕ ｇ ｏ ｒ ｌｏ ｎ ｎＭｅａｌ ｇｃ ｌ ｏｅ ｓ ａ ｃ ｎ ｌｇ ｏ ｅｅ ｎ ｕ Ｐ ｏ Ｔ
Ｖ０． Ｎｏ４ １ ８ ．
率 、 强 的抗干 扰性 、 电路 上 实现也 较 为简单 ， 较 在 本 文研 究 了基 于 Ｆ Ｇ Ｐ Ａ的 Ｑ Ｓ Ｐ Ｋ调制 电路 的实现
【ａ）＾万 ｉ相 系统 ｃ
图 １ＱＰ ＳＫ信 号Ｑ ａｔｓＩ 境 下 的仿 真 结 ｕｒ ｌ环 ｕ
内部 的 Ｐ Ｌ直 接产 生 Ｃｋ Ｌ ｌ０和 Ｃｋ ｌｌ两 路 频 率 相
ｌ Ｆ Ｇ ０ ｌ ／ ： ＰＡ Ｉ －ｌ ２ ３ ｘｌ
一 ｜ ４ ＂／ ｒ４ ｒ
种 ： 幅 键 控 （Ｓ ） 频 移 键 控 （ｓ ）相 移 键 控 振 Ａ Ｋ、 ＦＫ、 （Ｓ ） Ｐ Ｋ 。根据 所处 理 的基 带信 号 的进 制不 同 ， 它们
可 分 为二进 制 和多进 制 调制（ 进制 ） Ｍ 。多进制 数
Ｏ
１
一ｒ １２ ／
中图 分 类号 ： Ｍ７ 文 献标 识 码 ： 文章 编号 ：６２ ７ １ （ ０）４ ０ ９ ０ Ｔ ６ Ａ １７ — ４２２ ８ — ９— ３ ０ ０
０ 引 言
于ａ ｂ通常是按格 雷码 的规 则排 列的 ， 它与 载波 故 相位的对应关 系如表 １ 示 ，相 应的 向量关 系如 所
种不 同相位的载波 。按串饼 变换 器的双 比特码元 的不 同 ， 逻辑选相 电路输 出相 应相位 的载波 ， 虚线
１１ 四相 绝对移 相键控 （ Ｐ Ｋ ． ＱＳ ）
四相 绝对移相 调制利用 载波 的四种不 同相位
来表征数 字信息 。 由于每一 种载波 相位 代表 两个 二 进制代 码元信息 ，故每个 四进制码 元又 被称为
价 比和竞争 力 ，大 大缩 短设计周 期 ，减 少设计 费
图 １ 示 。图 ｌ（ ） 所 ａ 表示 Ａ方 式 时 Ｑ Ｓ Ｐ Ｋ的 向量
图 ，ｂ表示 Ｂ方式 时 Ｑ Ｓ （） ＰＫ信号 的向量 图。
表 １ 双 比特 码 元载 波 相位 的关 系
双 比特 码 元 ａ
０
１ １
作者简介 ： 周维龙（９ ８ ） 湖南邵阳人， １７ －， 男， 湖南工业大学冶金校区电气工程 系助教。
１０ ０
湖南 冶 金职 业 技术 学 院学 报
第８ 卷
由图 ３ 知 ，四相载 波发生器 主要产 生 四种 可
输入
频率相 同、 位互差 竹２的载 波信号 。 相 ／ 实现 四相 载
波有很 多种 不同方法 。可先 由振荡 电路 产生一定
频率 的信号 ，再利用 Ｒ Ｃ移 相电路得 到不 同相 位
的波形 ； 可 以利用 Ｎ Ｏ 的 Ｉ ｌ ｅ ｔ ｉｎ项 目 也 Ｃ ｍｐ ｍ ｎ ｔ ｅ ａｏ
图 ２调 相 法的 组成 方 框 图
设 置启 用相位调制功 能 ，通过设 置相 位调制精 度 输 出 四种 不 同的相位［ ２ 】 系统利 用 Ｑ ａ ｕｌ ． 。该 ｕ ｒ ｓＩ ２ ｔ ５
ＦＧ Ｐ Ａ器件 （ｉｌ ｐｏｒｍ ａ ｌ Ｇ ｔ Ａ ｒ ） Ｆｅｄ ｒｇａ ｍ ｂｅ ａ ｒ ｙ ｅ ａ
是八 十 年代 中期 出现 的一种新 概念 。利用 Ｆ Ｇ ＰＡ 技 术设 计 的产 品具有 重 量轻 、 积小 、 体 速度 快 、 保 密 程度高 、 功耗低 等特点 ， 能较 大地提 高产 品的性
果。
１ ＱＰＳＫ调 制 原 理【 １
１ Ｐ Ｋ 的调制方 法 ．Ｑ Ｓ ２ ＱＳ Ｐ Ｋ的产生 方法 可采 用调 相法 和相 位选 择 法 。图 ２所示 为调相法 产 生 Ｑ Ｓ Ｐ Ｋ信 号的原 理框 图。 ３为相位选择 法产生 Ｑ Ｓ 图 Ｐ Ｋ的原理框 图 。 在 图 ３中 ，四相载波发 生器分别 送 出调 相所 需的 四
Ｄｅ ． ２ ｏ８ ｃ ｏ
基于 Ｆ Ｇ Ｐ Ａ的 ＱＰ Ｋ调 制器 的设计 与 实现 Ｓ
周维龙 姚 晓玲 。
（ ． 南工业 大学 ， 南 株 洲 ， １０ ８ ； １湖 湖 ４２ ０ ２
２信 阳职 业技 术 学院，河 南 信 阳， ６ ００ ． ４４０）
摘 要 ：介 绍 了 ＱＰ Ｋ 信 号 的 实现原 理 ，提 出一种 ＱＰ Ｋ 高性 能教 字调 制 器 的 Ｆ Ｇ 实现 方 案， 给 出 了其 在 Ｓ Ｓ Ｐ Ａ 并 ｑ￣ ｔｓ 环 境 下 的仿 真 结果 。 结 果表 明 ， 于 Ｐ Ｌ的 ＱＰ Ｋ调 制 器 ， 计 简单 ， 于修 改和 调 试 ， 能稳 定 。 ｕｌ ｌ 基 Ｌ Ｓ 设 便 性 关键词： Ｓ 数位调制器； Ｐ Ａ ＱＰ Ｋ； ＦＧ
载 波 相位 Ａ方 式
０
， ２ 竹
用， 降低设计 风险 。 数字 调制信号 又称为键控 信号 ，调 制过 程可 用 键 控的方 法 由基 带信 号对 载 频信号 的振 幅 、 频
率 及相位 进行 调制 。这种 调制 的最基 本方法 有 ３
ｂ
Ｏ
０ １
Ｂ方式
— 盯／ ３ ４
３ａ ４ ＂ ＇ ／
字 调制 与二进制相 比，其 频谱利用 率更 高 。其 中 Ｑ Ｓ （ｐ Ｐ Ｋ 是 ＭＰ Ｋ 多进制 相移 键控） Ｐ Ｋ Ｉ Ｓ ） ￣４ Ｓ（ 中应 用
较 广泛 的一种调制 方式 。它具 有较高 的频谱 利用
（１ ２ Ｏ）
（ Ｏ ０）
一
（０ ０
ｔ ｂ）Ｂ方 式相 穆莱 绕
双 比特码 元 。设组 成双 比特码元 的前 一位码 元为 ａ 后一位 为 ｂ 可 以将 该双 比特码元表示 为 ａ 。由 ， ， ｂ
内的信 号均为数字信 号 ，本设 计就 采用相 位选择 法， 利用 Ｆ Ｇ Ｐ Ａ来 实现 Ｑ Ｓ Ｐ Ｋ调 制。
收稿 日期 ：０ ８ ０ — ０ ２０—９２
２０ ０ ８年 ｌ ２月
湖南 冶金 职 业技 术 学院 学 报
Ｊｕ ａ ｆＨｕ ａ ｔｌ ｒｉａ ｒｆｓｉｎ ｌ ｅ ｈ ｏｏ ｙＣ Ｕ ｇ ｏ ｒ ｌｏ ｎ ｎＭｅａｌ ｇｃ ｌ ｏｅ ｓ ａ ｃ ｎ ｌｇ ｏ ｅｅ ｎ ｕ Ｐ ｏ Ｔ
Ｖ０． Ｎｏ４ １ ８ ．
率 、 强 的抗干 扰性 、 电路 上 实现也 较 为简单 ， 较 在 本 文研 究 了基 于 Ｆ Ｇ Ｐ Ａ的 Ｑ Ｓ Ｐ Ｋ调制 电路 的实现
【ａ）＾万 ｉ相 系统 ｃ
图 １ＱＰ ＳＫ信 号Ｑ ａｔｓＩ 境 下 的仿 真 结 ｕｒ ｌ环 ｕ
内部 的 Ｐ Ｌ直 接产 生 Ｃｋ Ｌ ｌ０和 Ｃｋ ｌｌ两 路 频 率 相
ｌ Ｆ Ｇ ０ ｌ ／ ： ＰＡ Ｉ －ｌ ２ ３ ｘｌ
一 ｜ ４ ＂／ ｒ４ ｒ
种 ： 幅 键 控 （Ｓ ） 频 移 键 控 （ｓ ）相 移 键 控 振 Ａ Ｋ、 ＦＫ、 （Ｓ ） Ｐ Ｋ 。根据 所处 理 的基 带信 号 的进 制不 同 ， 它们
可 分 为二进 制 和多进 制 调制（ 进制 ） Ｍ 。多进制 数
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一ｒ １２ ／
中图 分 类号 ： Ｍ７ 文 献标 识 码 ： 文章 编号 ：６２ ７ １ （ ０）４ ０ ９ ０ Ｔ ６ Ａ １７ — ４２２ ８ — ９— ３ ０ ０
０ 引 言
于ａ ｂ通常是按格 雷码 的规 则排 列的 ， 它与 载波 故 相位的对应关 系如表 １ 示 ，相 应的 向量关 系如 所
种不 同相位的载波 。按串饼 变换 器的双 比特码元 的不 同 ， 逻辑选相 电路输 出相 应相位 的载波 ， 虚线
１１ 四相 绝对移 相键控 （ Ｐ Ｋ ． ＱＳ ）
四相 绝对移相 调制利用 载波 的四种不 同相位
来表征数 字信息 。 由于每一 种载波 相位 代表 两个 二 进制代 码元信息 ，故每个 四进制码 元又 被称为
价 比和竞争 力 ，大 大缩 短设计周 期 ，减 少设计 费
图 １ 示 。图 ｌ（ ） 所 ａ 表示 Ａ方 式 时 Ｑ Ｓ Ｐ Ｋ的 向量
图 ，ｂ表示 Ｂ方式 时 Ｑ Ｓ （） ＰＫ信号 的向量 图。
表 １ 双 比特 码 元载 波 相位 的关 系
双 比特 码 元 ａ
０
１ １
作者简介 ： 周维龙（９ ８ ） 湖南邵阳人， １７ －， 男， 湖南工业大学冶金校区电气工程 系助教。
１０ ０
湖南 冶 金职 业 技术 学 院学 报
第８ 卷
由图 ３ 知 ，四相载 波发生器 主要产 生 四种 可
输入
频率相 同、 位互差 竹２的载 波信号 。 相 ／ 实现 四相 载
波有很 多种 不同方法 。可先 由振荡 电路 产生一定
频率 的信号 ，再利用 Ｒ Ｃ移 相电路得 到不 同相 位
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图 ２调 相 法的 组成 方 框 图
设 置启 用相位调制功 能 ，通过设 置相 位调制精 度 输 出 四种 不 同的相位［ ２ 】 系统利 用 Ｑ ａ ｕｌ ． 。该 ｕ ｒ ｓＩ ２ ｔ ５
ＦＧ Ｐ Ａ器件 （ｉｌ ｐｏｒｍ ａ ｌ Ｇ ｔ Ａ ｒ ） Ｆｅｄ ｒｇａ ｍ ｂｅ ａ ｒ ｙ ｅ ａ
是八 十 年代 中期 出现 的一种新 概念 。利用 Ｆ Ｇ ＰＡ 技 术设 计 的产 品具有 重 量轻 、 积小 、 体 速度 快 、 保 密 程度高 、 功耗低 等特点 ， 能较 大地提 高产 品的性
果。
１ ＱＰＳＫ调 制 原 理【 １
１ Ｐ Ｋ 的调制方 法 ．Ｑ Ｓ ２ ＱＳ Ｐ Ｋ的产生 方法 可采 用调 相法 和相 位选 择 法 。图 ２所示 为调相法 产 生 Ｑ Ｓ Ｐ Ｋ信 号的原 理框 图。 ３为相位选择 法产生 Ｑ Ｓ 图 Ｐ Ｋ的原理框 图 。 在 图 ３中 ，四相载波发 生器分别 送 出调 相所 需的 四
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基于 Ｆ Ｇ Ｐ Ａ的 ＱＰ Ｋ调 制器 的设计 与 实现 Ｓ
周维龙 姚 晓玲 。
（ ． 南工业 大学 ， 南 株 洲 ， １０ ８ ； １湖 湖 ４２ ０ ２
２信 阳职 业技 术 学院，河 南 信 阳， ６ ００ ． ４４０）
摘 要 ：介 绍 了 ＱＰ Ｋ 信 号 的 实现原 理 ，提 出一种 ＱＰ Ｋ 高性 能教 字调 制 器 的 Ｆ Ｇ 实现 方 案， 给 出 了其 在 Ｓ Ｓ Ｐ Ａ 并 ｑ￣ ｔｓ 环 境 下 的仿 真 结果 。 结 果表 明 ， 于 Ｐ Ｌ的 ＱＰ Ｋ调 制 器 ， 计 简单 ， 于修 改和 调 试 ， 能稳 定 。 ｕｌ ｌ 基 Ｌ Ｓ 设 便 性 关键词： Ｓ 数位调制器； Ｐ Ａ ＱＰ Ｋ； ＦＧ
载 波 相位 Ａ方 式
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字 调制 与二进制相 比，其 频谱利用 率更 高 。其 中 Ｑ Ｓ （ｐ Ｐ Ｋ 是 ＭＰ Ｋ 多进制 相移 键控） Ｐ Ｋ Ｉ Ｓ ） ￣４ Ｓ（ 中应 用
较 广泛 的一种调制 方式 。它具 有较高 的频谱 利用
（１ ２ Ｏ）
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一
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内的信 号均为数字信 号 ，本设 计就 采用相 位选择 法， 利用 Ｆ Ｇ Ｐ Ａ来 实现 Ｑ Ｓ Ｐ Ｋ调 制。
收稿 日期 ：０ ８ ０ — ０ ２０—９２