数字载波通信电路设计与仿真课程设计

1、目录 引言11mfsk简介12 mfsk调制电路的fpga实现22.1 基于fpga的mfsk调制电路方框图32.2mfsk调制电路vhdl程序52.3仿真结果53.总结5参考文献6引言数字信号传输系统分为基带传输系统和频带传输系统频带传输系统也叫数字调制系统。数字调制信号又称为键控信号，数字调制过程中处理的是数字信号，而载波有振幅、频率和相位3个变量，且二进制的信号只有高低电平两个逻辑量1和0，所以调制的过程可用键控的方法由基带信号对载频信号的振幅、频率及相位进行调制，最基本的方法有3种：正交幅度调制(qam)、频移键控(fsk)、相移键控(psk)根据所处理的基带信号的进制不同分为二进制和

2、多进制调制(m 进制)多进制数字调制与二进制相比，其频谱利用率更高。本文研究了基于fpga的mfsk(多频键控)调制电路的实现方法，并给出了max+plusii环境下的仿真结果。1 mfsk简介mfsk系统是2fsk(二频键控)系统的推广,该系统有m个不同的载波频率可供选择，每一个载波频率对应一个m进制码元信息，即用多个频率不同的正弦波分别代表不同的数字信号，在某一码元时间内只发送其中一个频率。mfsk信号可表示为：为载波角频率，通常采用相位不连续的振荡频率，这样便于利用合成器来提供稳定的信号频率。图1 为mfsk系统的原理框图。在发送端，输入的二进制码元经过逻辑电路和串/并变换电路转换为m进

3、制码元，每k位二进制码分为一组，用来选择不同的发送频率。在接收端，当某一载波频率到来时，只有相应频率的带通滤波器能收到信号，其它带通滤波器输出的都是噪声。抽样判决器的任务就是在某一时刻比较所有包络检波器的输出电压，通过选择最大值来进行判决。将最大值输出就得到一个m进制码元，然后，再经过逻辑电路转换成k位二进制并行码，再经过并/串变换电路转换成串行二进制码，从而完成解调过程。图1 mfsk系统原理框图2 mfsk调制电路的fpga实现2.1 基于fpga的mfsk调制电路方框图 调制电路方框图如图2所示。基带信号通过串/并转换得到2位并行信号；四选一开关根据两位并行信号选择相应的载波输出（例中m

4、取4）。图2 mfsk调制电路方框图2.2 mfsk调制电路vhdl程序调制电路vhdl关键代码如下：entity mfsk isport(clk :in std_logic; -系统时钟 start :in std_logic; -开始调制信号 x :in std_logic; -基带信号 y :out std_logic); -调制信号end mfsk;architecture behav of mfsk issignal q :integer range 0 to 15; -计数器signal f :std_logic_vector(3 downto 0); -分频器signal xx:

5、std_logic_vector(1 downto 0); -寄存输入信号x的2位寄存器signal yy:std_logic_vector(1 downto 0); -寄存xx信号的寄存器beginprocess(clk) -此进程过对clk进行分频，得到4种载波信号f3、f2、 f1、f0。beginif clkevent and clk=1 then if start=0 then f=0000; elsif f=1111 then f=0000; else f=f+1; end if;end if;end process;process(clk) -对输入的基带信号x进行串/并转换，得

6、到2位并行信号的yy beginif clkevent and clk=1 then if start=0 then q=0; elsif q=0 then q=1;xx(1)=x;yy=xx; elsif q=8 then q=9;xx(0)=x; else q=q+1; end if;end if;end process;process(clk,yy) -此进程完成对输入基带信号x的mfsk调制beginif clkevent and clk=1 then if start=0 then y=0; - if语句完成2位码并行码到4种载波的选通 elsif yy=00 then y=not

7、f(3); elsif yy=01 then y=not f(2); elsif yy=10 then y=not f(1); else y=not f(0); end if;end if;end process;end behav;2.3 仿真结果max+plusii环境下的仿真结果如图3所示。图3 mfsk调制程序仿真结果注：中间信号yy与输出调制信号y的对应关系：“00”=f3；“01”=f2；“10”=f1；“11”=f0。3 总结多进制数字调制技术与fpga的结合使得通信系统的性能得到了迅速的提高。本文基于fpga实现了mfsk调制电路部分，限于篇幅，没有对解调部分的电路进行讨论。在实际应用中，完全可以把调制部分和解调部分电路都集成到一片fpga芯片内，这样即提高了fpga内部结构的利用率，又可以降低系统的成本。参考文献：1 张学平，王应