基于FPGA的混合擴(kuò)頻發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

圖3中：
clk：時(shí)鐘采樣信號(hào)，組幀器在其上升沿處數(shù)據(jù)采樣，并進(jìn)行組幀運(yùn)算。
reset_n：組幀器異步復(fù)位控制信號(hào)。定義為1表示不進(jìn)行復(fù)位操作，采樣數(shù)據(jù)有效，組幀器正常操作；定義為0表示進(jìn)行復(fù)位操作，采樣數(shù)據(jù)寄存器清零，組幀器清零。
data_in：信啟、數(shù)據(jù)的輸入端口，其位寬為1 b。
state_in：狀態(tài)標(biāo)識(shí)輸入比特。
valid：輸入數(shù)據(jù)的有效位。
data_out：組幀后碼字輸出端口，其位寬為1 b。
outvalid：輸出數(shù)據(jù)的有效位。
2．3 擴(kuò)頻模塊設(shè)計(jì)
GOLD碼序列產(chǎn)生器的設(shè)計(jì)結(jié)果如圖4所示。在整個(gè)模塊中分為2個(gè)進(jìn)程。一是在時(shí)鐘上升沿到來并且復(fù)位結(jié)束時(shí)，進(jìn)行m序列優(yōu)選對(duì)的算法，分別將兩個(gè)31位的m序列值存入寄存器中，初值都為“11111”。另一個(gè)進(jìn)程通過輸入位valid進(jìn)行判斷。通過valid=1，進(jìn)行對(duì)位異或運(yùn)算，計(jì)算GOLD碼，產(chǎn)生一組碼后，將其保存，然后在連續(xù)零處添加1個(gè)零，然后輸出，其余的碼組通過移位實(shí)現(xiàn)，這樣就生成了32 b×32 b的GOLD碼，串行輸出。

圖4中：
clk：時(shí)鐘采樣信號(hào)，GOLD碼編碼器在其上升沿處數(shù)據(jù)采樣，并進(jìn)行產(chǎn)生GOLD碼運(yùn)算。
reset_n：GOLD碼編碼器異步復(fù)位控制信號(hào)。定義為1表示不進(jìn)行復(fù)位操作，數(shù)據(jù)有效，GOLD碼編碼器正常操作；定義為0表示進(jìn)行復(fù)位操作，數(shù)據(jù)寄存器清零，并進(jìn)行初值賦值。
valid：開啟計(jì)算GOLD碼的開關(guān)。
out：GOLD碼輸出端口，其位寬為1 b。
outvalid：輸出數(shù)據(jù)的有效位。
2．4 調(diào)制模塊設(shè)計(jì)
根據(jù)MSK的基本原理，并且根據(jù)公式改變頻率控制字的值即可改變NCO的輸出頻率。其中FCW為用二進(jìn)制初碼表示的頻率控制字。fin為NCO的采樣頻率，n為頻率控制字的位數(shù)，相當(dāng)為輸入二進(jìn)制初碼的位數(shù)。即為輸出所要求的頻率。
MSK調(diào)制器的實(shí)現(xiàn)需要3個(gè)必要條件。一是在碼元轉(zhuǎn)換時(shí)刻，進(jìn)行FPGA中控制NCO的頻率輸出的切換。二是相位連續(xù)。由于NCO輸出信號(hào)的相位始終能保持連續(xù)，滿足了條件。三是在一個(gè)符號(hào)周期內(nèi)必須包含1／4載波周期的整數(shù)倍。根據(jù)必要條件三，可以得出下式：

因此，當(dāng)fs=4 MHz，即輸入MSK調(diào)制器的符號(hào)采樣率為4 MHz，當(dāng)n=20時(shí)，則fc為20 MHz，即載波頻率為20 MHz。因此，便完成了MSK調(diào)制器的FPGA實(shí)現(xiàn)。
根據(jù)上面的實(shí)現(xiàn)方式，需要一個(gè)開關(guān)，根據(jù)輸入碼字“1”或“0”來改變NCO輸入頻率字，分別輸出頻率24 MHz與16 MHz。于是設(shè)計(jì)的MSK調(diào)制器如圖5所示，前面部分是開關(guān)，后面部分是NCO。

圖5中clk：時(shí)鐘采樣信號(hào)，MSK調(diào)制器的開關(guān)在其上升沿處數(shù)據(jù)采樣。