基于AD9957和XC4VSX55在線動態可配QPSK調制器設計與實現

孫義卓++隋紹勇++段濤

摘 要：文中采用在線動態配置的方法，實現了QPSK調制器的通用、靈活設置，解決了在實際應用中適應性較差的難題，實現了設計目標。

關鍵詞：調制；QPSK；AD9957；XC4VSX55

中圖分類號：TN961 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2016）11-0-01

0 引 言

在實際應用中，為了達到某些試驗目的，經常需要對QPSK調制器進行在線動態配置，而目前大部分調制器都是固定寫死的，若需要改變參數設置則必須重新燒寫程序，這樣給試驗帶來了不便。本文提出了一種基于XC4VSX55、AD9957的在線動態可適時配置參數的QPSK調制器的設計方法，解決了試驗難題。

1 芯片簡介

1.1 AD9957簡介

AD9957可以在成本、尺寸、功耗和動態性能等均非常關鍵的通信系統中作為通用I/Q調制器和捷變上變頻器。AD9957將一個高速直接數字頻率合成器（DDS）與一個具有高性能、高速率的14位數模轉換器（DAC）、時鐘乘法器電路、數字濾波器和其它DSP功能集成在一個芯片上。該器件可以在有線或無線通信系統中為數據傳輸提供基帶上變頻。AD9957是正交數字上變頻器（QDUC）系列中的第三款產品，該系列還包括AD9857和AD9856。該器件可以在工作速度、功耗和頻譜性能方面提供更好的性能。同其前款產品不同，該器件針對I/Q基帶數據支持16位串行輸入模式。此外，該器件可通過編程設置為單頻正弦波信號源或插值DAC。AD9957支持三種基本工作模式，分別為正交調制（QDUC）模式（默認）、DAC插值模式與單頻調制模式。工作模式通過控制功能寄存器中的工作模式位來進行選擇。

1.2 XC4VSX55簡介

XC4VSX55是Xilinx公司V4系列大門數FPGA，支持多種單端和差分I/O標準。例如LVTTL、LVCMOS及連接至板上其他器件。與單端I/O標準相比，差分信號可提供更好的噪音容限，產生更低的電磁干擾（EMI），且降低功耗。支持的差分標準有LVDS、LVPECL等。

2 實現原理

2.1 頂層實現原理

頂層實現原理框圖如圖1所示。可通過PC機進行在線配置，通過MAX3232進行電平轉換后發送給XC4VSX55，在XC4VSX55內實現UART接口進行在線配置數據的收集并分析，在串并轉換后發送至AD9957進行QPSK調制。XQF32P用來給XC4VSX55加載程序。

系統工作時可通過PC機進行在線動態配置調試數據、調制速率及設置AD9957內部工作時鐘等。

2.2 XC4VSX55實現原理

XC4VSX55為了實現與PC機通信，采用VHDL語言編寫UART（異步串口）程序，接收到數據后就緩存，然后對接收的數據進行指令解析，經串并轉換后輸出給AD9957進行QPSK調制。XC4VSX55內實現框圖如圖2所示。

3 結 語

本文通過MAX3232、XC4VSX55、AD9957等芯片設置了在線動態可配的QPSK調制器，提高了使用的靈活性、通用性，滿足了用戶對調制數據、調制數據速率等多樣化要求，符合設計要求。

參考文獻

[1]崔葛瑾.基于FPGA的數字電路系統設計[M].西安：西安電子科技大學出版社，2008.

[2]樊昌信，張甫翊，徐炳祥，等.通信原理（第5版）[M].北京：國防工業出版社，2001：259-260.

[3]胡廣書.數字信號處理理論、算法與實現[M].北京：清華大學出版社，2006：409-417.

[4]蘇濤，何學輝，呂林夏.實時信號處理系統設計[M].西安：西安電子科技大學出版社，2006：45-50.

[5] AD9957數據手冊[Z].