一种扩频通信调制器的FPGA设计与仿真

1 PN码产生器的功能仿真

扩频调制器的两路PN码产生器，I路短码的初相是“10,1101,0100”，Q路长码的初相“00,0010,0000,1010,0100”（码初相指两路小M序列初相异或后的初值）。初始的设计见图3。对设计综合过后，进行功能仿真。仿真结果说明：两路PN码起始同步，PNI起始相位：10,1101,0100；PNQ起始相位：00,0010,0000,1010,0100。原始设计符合要求。仿真结果如图4所示。（PNMZ为码钟；RESET为复位信号；PNI、PNQ为I、Q两路PN码；QUANI、QIANQ为I、Q两路PN码全“1”信号。）



图4 两路PN码的功能仿真图            

2 PN码产生器的时序仿真

通过功能仿真之后，对设计进行布局布线编译，然后进行时序仿真。发现可能会在PN码序列中产生毛刺信号，并通过多次仿真发现复位信号也可能产生毛刺信号，导致I、Q两路信号起始不同步，如图5所示。



图5 两路PN码的时序仿真图

作者对电路进行改进，将复位信号、PN码信号、全“1”信号上加上D触发器，用码钟打一次，消除电路毛刺。改进后的电路如图6所示。



图6 改进后的两路PN码设计图

再次进行时序仿真，发现毛刺消除，PN码产生正常，说明两路PN码电路设计正确，可以作为经验证的基本单元加入扩频调制器的FPGA设计。



图7 改进后的PN码时序仿真图

结束语

本文介绍了一种扩频通信调制器的FPGA设计实现方法，着重说明了PN码产生器的设计仿真过程，形象地阐述了FPGA自顶向下的设计思想及详尽的设计流程。FPGA在无线通信工程领域的应用已非常普遍，掌握一种好的设计方法对电子设计师们很重要，希望本文对读者有所帮助。