基于VHDL的2FSK調(diào)制解調(diào)器設計

作者：時間：2011-01-11 來源：網(wǎng)絡

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針對FSK信號的特點，我們可以提出基于FPGA的FSK調(diào)制器的一種實現(xiàn)方法-分頻法，這種方法是利用數(shù)字信號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，而且電路結構簡單，容易實現(xiàn)。在2FSK信號中，載波頻率隨著二元數(shù)字基帶信號(調(diào)制信號)的“1”或“O”而變化，“1”對應于頻率為f1的載波，“O”對應于頻率為f2的載波。2FSK的已調(diào)信號的時域表達式為：

2FSK信號的常用解調(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信號分解為上下兩路2ASK信號分別進行解調(diào)，然后進行判決。這里的抽樣判決是直接比較兩路信號抽樣值的大小，可以不專門設置門限。判決規(guī)則應與調(diào)制規(guī)則相呼應，調(diào)制時若規(guī)定“1”符號對應載波頻率f1，則接收時上支路的樣值較大，應判為“1”，反之則判為“0”。

2 2FSK調(diào)制器設計
2．1 分頻法實現(xiàn)2FSK調(diào)制器
鍵控法也常常利用數(shù)字基帶信號去控制可變分頻器的分頻比來改變輸出載波頻率，從而實現(xiàn)FSK的調(diào)制。實現(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、二選一選通開關等，圖中的兩個分頻器分別產(chǎn)生兩路數(shù)字載波信號；二選一選通開關的作用是以基帶信號作為控制信號，當基帶信號為“0”時，選通載波f1；當基帶信號為“1”時，選通載波f2。從選通開關輸出的信號就是數(shù)字FSK信號。這里的調(diào)制信號為數(shù)字信號。
2．2 仿真結果
整個設計使用VHDL語言編寫，以EPM7032LC44-15為下載的目標芯片，在MAX+PLUSⅡ軟件平臺上進行布局布線后進行波形仿真，其中clk為輸入主時鐘信號；start為起始信號，當start為“1”的時候，開始解調(diào)；q1為載波信號f1的分頻計數(shù)器，q2為載波信號 f2的分頻計數(shù)器：f1、f2為載波信號；x為基帶信號：y為經(jīng)過FSK調(diào)制器后的調(diào)制信號；當輸入的基帶信號x='O'時，輸出的調(diào)制信號y為f1，當輸入的基帶信號x='1'時，輸出的調(diào)制信號y為f2。仿真結果如圖2所示。

3 2FSK解調(diào)器設計
3．1 分頻法實現(xiàn)2FSK解調(diào)器
過零檢測法與其他方法比較，最明顯的優(yōu)點就是結構簡單、易于實現(xiàn)，而且對增益起伏不敏感，特別適用于數(shù)字化實現(xiàn)。它是一種經(jīng)濟、實用的最佳數(shù)字解調(diào)方法。其方框圖如圖3所示。

它利用信號波形在單位時間內(nèi)與零電平軸交叉的次數(shù)來測定信號頻率。輸入的已調(diào)信號經(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，每個尖脈沖代表信號的一個過零點，尖脈沖重復的頻率是信號頻率的兩倍。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頻率，即輸入頻率信號成正比。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，恢復出數(shù)字基帶信號。實現(xiàn)2FSK解調(diào)器的原理方框圖如圖4所示。