基于fpga的2fsk调制与解调电路的设计与实现

基于fpga的2fsk调制与解调电路的设计与实现

0常用数字通信增强技术在数字带通信系统中，调幅电路是一个重要的组成部分。根据源信号对波形参数的控制，可以分为振幅触发控制（ask）、频率位移控制（fsk）和相位位移控制（psk）。FSK在数字通信中应用广泛,它基本上不受信道特性变化的影响,特别适合用于信道特性变化较大的数字通信系统。目前,无线电通信得到了充分的发展,进一步推动了频带通信的进步,它扩展到了通信的各个领域。频移键控仍然是目前使用得最多的一种调制方法,虽然当今很多通信系统使用的是复合调制技术。二进制频移键控作为一种最简单的频移方法,由于它的调制解调原理简单,也很有代表性,因此对其进行研究是很有意义的。1多路频移键控制数字信号FSK是数字通信不可或缺的一种调制方式,其优点是抗干扰能力较强,不受信道参数变化的影响,因此特别适合应用于衰落信道。FSK是用不同频率的载波来传送数字信号,并用数字基带信号来控制载波信号的频率变化。二进制频移键控(2FSK)调制是指发送“0”时,发送一频率的正弦波;发送“1”时,发送另一个频率的正弦波,接收端收到不同的载波信号通过逆变换成为数字信号,完成信息传输的过程。由于2FSK传号及空号时采用两种频率的信号,不需要固定的比较电压。因此即使在空号时也有足够的信号幅度,也不至于因噪声产生误码,另外就是其自身是一个调频系统,有较好的抗干扰能力,抗衰落性能强。22fsk调解电路vwdl的设计和仿真2.12fsk调制电路频移键控是利用载波的频率变化来传递数字信息,在2FSK中,载波的频率随二进制基带信号在f1和f2两个频率点间变化。2FSK调制的方法有直接调频法和频率键控法。根据频率键控法建模的2FSK调制电路总体方框图如图1所示。根据FSK调制原理,用硬件描述语言VHDL进行设计,生成的FSK调制电路的VHDL元件符号如图2所示。2.22系统的fpsd分析在电子设计自动化(EDA)仿真软件QuartusⅡ环境下,对利用VHDL编程的FSK调制电路进行编译和仿真,其仿真波形如图3所示。当start信号为高电平“1”时,FSK调制开始,输入的基带信号为x,输出的调制信号为y。系统时钟clk周期为10ns,载波f1和载波f2的周期分别为60ns和20ns,基带码元x的码元宽度为12个时钟(clk)周期,即Ts=120ns。从图3可以看出,当x即输入的基带信号为低电平(代表数字信号0)时,输出y(即2FSK调制信号的频率)与f1的频率相一致;当x为高电平(代表数字信号1)时,输出信号y的频率与f2的频率相同,得到的信号y即2FSK调制信号波形。32fsk解调器vwdl的设计和仿真3.12判决时,2fsk解调电路的设计2FSK常用的解调方法包括非相干解调和相干解调。其解调原理是将2FSK信号信号分解为上下两路2ASK信号分别进行解调,然后进行判决。2FSK解调电路的总体方框图如图4所示,其中分频器对时钟信号进行分频,得到与发送端相同的数字载波信号。调制信号由f1和f2的组成,其中基带信号电平“1”对应f1,基带信号电平“0”对应载波f2。计数器根据两种不同的计数情况,对应输出“1”和“0”。判决器对计数器输出信号进行抽样判决,并输出基带信号。FSK解调电路的VHDL元件符号如图5所示。3.22自适应的lk信号计数2FSK解调电路仿真波形如图6所示。其中clk为输入时钟信号,start为高电平有效的使能信号,x是基带调制信号,经FSK解调后得到解调后的波形y。在解调电路中,分频器计数时钟信号clk的上升沿,当时钟的上升沿到来时,FSK信号存入寄存器。计数器对寄存器中调制信号的脉冲个数进行计数,当分频器计数到11时清零,若分频器的计数等于10时,通过对计数器计数的大小,来判决输出基带信号y的电平。若计数小于等于3则判为“0”,否则判为“1”。从图6中还可以看出输出基带信号y有延迟,即当start高电平有效时,基带信号并没有随着调制信号的解调立即输出,而是滞后调制信号大约10个时钟信号clk。42调制解调电路2FSK调制解调电路的整体设计电路如图7所示,其实现将输入基带信号x进行调制,再将调制信号进行解调输出y的完整的调制解调过程。调制解调电路的仿真结果如图8所示。其输出信号y与输入信号x波形相互对应,从仿真结果说明电路设计是正确的,最后将设计配置文件下载到可编程器件FPGA芯片EP1K30QC208-2,实现了2FSK调制解调电路。5设计时的修改在通信系统的设计中,传统的方法是采用纯硬件电路进行实现的,其设计周期长、不容易进行设计修改等。而采用