基于VHDL的2FSK調(diào)制解調(diào)器設(shè)計(jì)

作者：時(shí)間：2011-01-11 來源：網(wǎng)絡(luò)

加入技術(shù)交流群
- 掃碼加入
  和技術(shù)大咖面對(duì)面交流
  海量資料庫查詢

針對(duì)FSK信號(hào)的特點(diǎn)，我們可以提出基于FPGA的FSK調(diào)制器的一種實(shí)現(xiàn)方法-分頻法，這種方法是利用數(shù)字信號(hào)去控制可變分頻器的分頻比來改變輸出載波頻率，產(chǎn)生一種相位連續(xù)的FSK信號(hào)，而且電路結(jié)構(gòu)簡單，容易實(shí)現(xiàn)。在2FSK信號(hào)中，載波頻率隨著二元數(shù)字基帶信號(hào)(調(diào)制信號(hào))的“1”或“O”而變化，“1”對(duì)應(yīng)于頻率為f1的載波，“O”對(duì)應(yīng)于頻率為f2的載波。2FSK的已調(diào)信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式為：

2FSK信號(hào)的常用解調(diào)方法是采用非相干解調(diào)和相干解調(diào)。其解調(diào)原理是將2FSK信號(hào)分解為上下兩路2ASK信號(hào)分別進(jìn)行解調(diào)，然后進(jìn)行判決。這里的抽樣判決是直接比較兩路信號(hào)抽樣值的大小，可以不專門設(shè)置門限。判決規(guī)則應(yīng)與調(diào)制規(guī)則相呼應(yīng)，調(diào)制時(shí)若規(guī)定“1”符號(hào)對(duì)應(yīng)載波頻率f1，則接收時(shí)上支路的樣值較大，應(yīng)判為“1”，反之則判為“0”。

2 2FSK調(diào)制器設(shè)計(jì)
2．1 分頻法實(shí)現(xiàn)2FSK調(diào)制器
鍵控法也常常利用數(shù)字基帶信號(hào)去控制可變分頻器的分頻比來改變輸出載波頻率，從而實(shí)現(xiàn)FSK的調(diào)制。實(shí)現(xiàn)2FSK調(diào)制的原理方框圖如圖1所示。

其中FSK調(diào)制的核心部分包括分頻器、二選一選通開關(guān)等，圖中的兩個(gè)分頻器分別產(chǎn)生兩路數(shù)字載波信號(hào)；二選一選通開關(guān)的作用是以基帶信號(hào)作為控制信號(hào)，當(dāng)基帶信號(hào)為“0”時(shí)，選通載波f1；當(dāng)基帶信號(hào)為“1”時(shí)，選通載波f2。從選通開關(guān)輸出的信號(hào)就是數(shù)字FSK信號(hào)。這里的調(diào)制信號(hào)為數(shù)字信號(hào)。
2．2 仿真結(jié)果
整個(gè)設(shè)計(jì)使用VHDL語言編寫，以EPM7032LC44-15為下載的目標(biāo)芯片，在MAX+PLUSⅡ軟件平臺(tái)上進(jìn)行布局布線后進(jìn)行波形仿真，其中clk為輸入主時(shí)鐘信號(hào)；start為起始信號(hào)，當(dāng)start為“1”的時(shí)候，開始解調(diào)；q1為載波信號(hào)f1的分頻計(jì)數(shù)器，q2為載波信號(hào) f2的分頻計(jì)數(shù)器：f1、f2為載波信號(hào)；x為基帶信號(hào)：y為經(jīng)過FSK調(diào)制器后的調(diào)制信號(hào)；當(dāng)輸入的基帶信號(hào)x='O'時(shí)，輸出的調(diào)制信號(hào)y為f1，當(dāng)輸入的基帶信號(hào)x='1'時(shí)，輸出的調(diào)制信號(hào)y為f2。仿真結(jié)果如圖2所示。

3 2FSK解調(diào)器設(shè)計(jì)
3．1 分頻法實(shí)現(xiàn)2FSK解調(diào)器
過零檢測法與其他方法比較，最明顯的優(yōu)點(diǎn)就是結(jié)構(gòu)簡單、易于實(shí)現(xiàn)，而且對(duì)增益起伏不敏感，特別適用于數(shù)字化實(shí)現(xiàn)。它是一種經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的最佳數(shù)字解調(diào)方法。其方框圖如圖3所示。

它利用信號(hào)波形在單位時(shí)間內(nèi)與零電平軸交叉的次數(shù)來測定信號(hào)頻率。輸入的已調(diào)信號(hào)經(jīng)限幅放大后成為矩形脈沖波，再經(jīng)微分電路得到雙向尖脈沖，然后整流得到單向尖脈沖，每個(gè)尖脈沖代表信號(hào)的一個(gè)過零點(diǎn)，尖脈沖重復(fù)的頻率是信號(hào)頻率的兩倍。將尖脈沖去觸發(fā)一單穩(wěn)態(tài)電路，產(chǎn)生一定寬度的矩形脈沖序列，該序列的平均分量與脈沖重復(fù)頻率，即輸入頻率信號(hào)成正比。所以經(jīng)過低通濾波器的輸出平均量的變化反映了輸入信號(hào)的變化，這樣就完成了頻率一幅度的變換，把碼元“1” 與“0”在幅度上區(qū)分開來，恢復(fù)出數(shù)字基帶信號(hào)。實(shí)現(xiàn)2FSK解調(diào)器的原理方框圖如圖4所示。