FPGA实现QPSK数字调制系统设计与M序列生成

"该资源是一份关于FPGA实现QPSK数字调制系统的详细设计报告。报告涵盖了系统设计、方案论证、方案设计等方面，重点讨论了如何生成m序列以及数模转换(DAC)过程，涉及的关键技术包括m序列生成、DA转换器(DAC0832)和集成运放(LM324)的应用。" 在数字通信领域，QPSK（Quadrature Phase Shift Keying，四相相移键控）是一种常见的数字调制技术，它可以同时传输两个相互正交的信号，从而提高频谱效率。在FPGA（Field-Programmable Gate Array）平台上设计QPSK系统，能够实现硬件级别的实时信号处理。 设计中，信息速率设定为8kbps，并使用m序列作为信息源，m序列是一种伪随机二进制序列，具有良好的统计特性。在这种情况下，每两个比特代表一个QPSK符号，对应四个可能的相位：0度、90度、180度和270度。为了产生4kHz的正弦波，系统需每两比特产生一个周期，即每个周期对应的正弦波频率为4kHz。 在方案论证阶段，设计者考虑了两种方法来生成m序列。方案一采用预存数据的ROM，但由于奇数位m序列的处理复杂性和不符合题目要求，被否决。方案二则是通过编程方式动态生成m序列，利用循环移位操作，这种方法更灵活且简单，因此被采纳。 在方案设计部分，生成的数字信号需要经过数模转换(DAC)才能变成模拟信号，以便于后续的信号处理和示波器显示。选择了DAC0832作为DA转换芯片，它能将数字信号转化为电流型数据。然而，实际应用中需要电压型输出，因此需要集成运放LM324将电流型转为电压型。在控制DA转换的过程中，设计者特别关注了WR信号的时序控制，确保数据正确传输并满足转换时间要求。 这个FPGA数字调制QPSK系统设计涉及到的关键知识点包括： 1. **m序列生成**：使用编程方式动态生成m序列，通过循环移位实现伪随机序列。 2. **相位映射**：将二进制信息映射到四个不同的相位上，实现QPSK调制。 3. **频率设置**：通过设定每两比特对应一个正弦波周期，确定4kHz的载波频率。 4. **数模转换(DAC)**：使用DAC0832进行数字信号到模拟信号的转换，控制WR信号确保转换的正确性。 5. **信号调理**：通过集成运放LM324将电流型输出转换为电压型，适应示波器检测。 这样的设计展示了FPGA在数字通信系统中的灵活性和实用性，同时也揭示了数字调制系统设计的基本步骤和关键组件。