fpga0002 数字电视QAM调制器

摘  要： 随着数字时代的到来，数字电视逐渐代替了彩色和黑白电视，而正交幅度调制器（QAM Modulator）作为一种高频谱利用率的数字调制方式，在数字电视中得到了广泛的应用。再加上集成电路和数字通信技术飞速发展，FPGA 作为集成度高、使用方便、代码可移植性等优点的通用逻辑开发芯片，在电子设计行业深受欢迎，市场占用率不断攀升。本文就介绍了基于FPGA平台的16QAM技术，首先对QAM的调制解调原理进行了分析，然后通过MATLAB对QAM调制技术进行了仿真实现，证明其算法的可行性，将算法改写成Verilog HDL语言移植到FPGA中，设计出了基于FPGA硬件平台的16QAM调制器。

关键词：数字电视；正交幅度调制器；16QAM；MATLAB；FPGA

目    录
1绪论    3
2 QAM原理概述    5
2.1 QAM的定义    5
2.2 MQAM星座图    5
2.3 QAM调制原理    8
2.4 QAM解调原理    9
2.5 QAM设计方案    10
3 16QAM调制MATLAB仿真    11
3.1 MATLAB简介    11
3.2 16QAM算法分析    12
3.3 MATLAB仿真    12
4 16QAM调制器的硬件设计    16
4.1 系统硬件平台的制作    16
4.2 基本电路原理图设计    16
4.3主芯片的选型    17
4.4 时钟电路    17
4.6 复位电路    18
4.7 配置电路    19
4.8 A/D和D/A电路    20
4.9 按键和数码管显示电路    20
5 16QAM调制器的FPGA仿真    22
5.1 开发工具简介    22
5.2 硬件描述语言    22
5.3 模块化设计    22
5.3.1 PLL倍频模块    23
5.3.2 基带产生模块    23
5.3.3 16QAM调制模块    24
5.4 QuartusII仿真    25
6结论    26
7致谢    27
8参考文献    28
附录：    29

本文的工作内容和结构

本人在课题中完成的工作有:数字卫星电视16QAM调制的系统总体方案的论证,利用MATLAB软件对其算法进行仿真验证。设计FPGA硬件原理图，给出一个FPGA硬件平台的设计方案。最后在QuartusII9.0软件中实现FPGA的编程和仿真验证。

本文正是课题中本人所做工作的总结，文章结合开发的具体实践，按照系统信号处理流程为顺序，以系统结构单元为章节介绍了该系统的设计与实现。

全文共五章，文章的结构安排如下:

第一章为绪论，介绍了课题的背景、意义，使了解到数字电视的发展现状和与本系统设计相关的标准，最后给出了全文的主要内容和框架结构。

第二章为QAM原理概述，研究了 QAM 调制解调的基本原理，然后重点论证 QAM 调制器的系统方案设计，提出了以 FPGA 为核心的硬件解决方案并对其进行了主要功能模块的划分。

第三章至第五章介绍了构成系统各单元的实现方案与实现结果。

第三章为16QAM的算法分析和仿真，这一章对数字卫星电视调制器的16QAM算法进行分析，并用MATLAB进行仿真，为FPGA实现做准备。

第四章为FPGA的硬件设计，深入研究了基于 FPGA 的 电路设计，芯片介绍、FPGA 型号的选取及详细研究FPGA部分电路设计。

第五章为16QAM的FPGA实现，设计与实现了基于FPGA的16QAM调制技术，给出了系统软件流程，并在QuartusII软件中进行了功能仿真。

第六章为结论，客观总结了课题的成功和需完善之处。