基于FPGA的混合扩频发射机设计与实现

摘要：以Alter公司的FPGA为硬件平台，以QuartusⅡ为设计工具，来实现该直扩／跳频混合发射系统。顶层采用图形设计方式，各个模块均采用Verilog语言进行设计。编码模块采用了RS(255，223)码与卷积码(2，1，7)相结合，扩频模块采用GOLD码序列进行扩频，调制模块采用MSK调制。仿真结果表明：各个仿真模块均满足设计的要求，整个系统输出稳定无毛刺，达到了预期的效果。
关键词：直扩／跳频；发射机；Verilog HDL；MSK

0 引言
扩频通信是将待传输的信息数据用伪随机序列进行调制，实现频谱扩展后再发射出去进行传输。在接收端，使用与发射端相同的伪随机码对接收到的信号进行相关处理，恢复出原来的信息。直扩／跳频(DS／FH)混合模式是一种有效的方法，它结合了直扩扩频与跳频扩频的优点，消除了直扩扩频与跳频扩频的局限性，可广泛应用于军事通信中，达到更好的抗干扰效果。
该设计以FPGA为硬件平台，以QuartusⅡ为设计工具来实现直扩／跳频(DS／FH)发射机的。顶层采用图形设计方式，各个模块均采用Veri log语言进行设计，编码模块采用了RS(255，223)码与卷积码(2，1，7)相结合，扩频模块采用GOLD码序列进行扩频，调制模块采用MSK调制。

1 发射系统的总体框图
所设计的发射机系统主要包括：信道编码器、组帧电路、直扩部分、成形电路、调制器、数／模转换器、频率合成器、RS码产生器、混频器、功放、天线等。组成框图如图1所示。

射频部分主要采用跳频技术将中频信号进行频谱搬移，通过跳频调制和高频混频两步完成，用到频率合成技术和滤波等，这主要通过硬件实现。基带部分则完成FPGA的设计，下面将详细介绍。
主要可以划分为以下几个模块：编码模块、组帧模块、扩频模块、调制模块。编码模块完成信息的RS编码和卷积编码；组帧模块在经过编码的数据前面添加位同步和帧同步信息；直接序列扩频模块将信号频谱扩展到一个很宽的频段上；MSK调制模块利用扩频序列去调制载波，将扩频调制信号搬移到射频上去，然后经过功率放大，D／A变换发送出去。

2 各个发射模块的功能介绍及设计
2．1 编码模块设计
整个编码实现由4级组成，分别是RS编码、交织、并／串转换和卷积编码，如图2所示。