数字调制解调过程及用FPGA实现的思路 - 图文

目录

一、2FSK的调制解调过程及用FPGA实现的思路 1. 2FSK信号的产生 2.2FSK信号的解调

3.采用FPGA实现2FSK调制与解调的整体思路 二、BPSK的调制解调过程及用FPGA实现的思路 1.BPSK信号的产生 2.BPSK信号的解调

3.采用FPGA实现BPSK调制与解调的整体思路 三、DBPSK的调制解调过程及用FPGA实现的思路 1.DBPSK信号的产生 2.DBPSK信号的解调

3.采用FPGA实现BPSK调制与解调的整体思路 四、总结对比 五、遇到的问题 参考书目

一、2FSK的调制解调过程及用FPGA实现的思路

1.2FSK信号的产生

2FSK信号的产生方法主要有两种。第一种是用二进制基带矩形脉冲信号去调制一个调频器，如(a)图所示，使其能够输出两个不同频率的码元。第二种方法是用一个受基带脉冲控制的开关电路去选择两个独立频率源的振荡作为输出，如(b)图所示。

这两种调制方法相比较，存在以下差异：

①直接调频法易于实现，但由于在同一振荡器产生两个不同频率的信号，在频率的过渡点相位是连续的（如图c），其频率稳定度较差。而且这种方法产生的频移不能太大，否则振荡不稳，甚至停振，因而在实际应用方面不广，仅适于低速传输系统。

②键控法是用数字矩形脉冲控制开关，使电子开关在两个独立的振荡器之间进行转换，从而在输出端得到不同频率的已调信号。由于产生的f1和f2载频是由两个独立的载频实现，则输出的2FSK信号的相位是不连续的（如图d），而且这种方法的转换速度快，波形好，频率稳定度高且易于实现，电路不复杂，在实用中可以用一个频率合成器代替两个独立的振荡器再经分频链，进行不同的分频而得到。

(c)相位连续 (d)相位不连续

采用键控法产生2FSK信号的原理电路框图为：

2.2FSK信号的解调 (1) 非相干解调(如图e)

非相干解调即包络检波法，可视为由两路2ASK解调电路组成。这里，两个带通滤波器（带宽相同，皆为相应的2ASK信号带宽，中心频率不同，分别为f1、

f2）起分路作用，用以分开两路2ASK信号，上支路对应y1(t)?s(t)cos(?1t??n)，下支路对应y2(t)?s(t)cos(?2t??n)，经包络检波（整流-低通）后分别取出它们的包络s(t)及s(t)；抽样判决器起比较器的作用，把两路包络信号同时送到抽样判决器进行比较，从而判决出基带数字信号。若上、下支路是s(t)及s(t)的抽样值分别用v1和v2表示，则抽样判决器的判决准则为：若v1?v2，判为“1”；若v1?v2，判为“0”。

图e 2FSK非相干解调

(2) 相干解调（如图f）

相干解调的具体解调电路是同步检波器。图中；两个带通滤波器的作用同于

包络检波法，起分路作用。它们的输出分别与相应的同步相干载波相乘，再分别经低通滤波器滤掉二倍频信号，取出含基带数字信息的低频信号，抽样判决器在抽样脉冲到来时对两个低频信号的抽样值v1和v2进行比较判决（判决规则同于包络检波法），即可还原出基带数字信号。

图f 2FSK相干解调法

(3) 过零检测法（图g）

单位时间内信号经过零点的次数多少，可以用来衡量频率的高低。数字调频波的过零点数随不同载频而异，故检出过零点数可以得到关于频率的差异，这就是过零检测法的基本思想。2FSK输入信号经放大限幅后产生矩形脉冲序列，限幅器对输入信号进行限幅，以消除各种干扰和噪声，使输入信号变换成跳变陡峭的方波以取得过零信息；经过微分电路得到双向尖脉冲，然后整流得到单向尖脉冲，单向尖脉冲的个数代表FSK信号过零点的次数，它的频率等于信号频率的两倍；经宽脉冲发生器得到一定高度和一定脉宽的方波，方波的占空比由RC电路可调，信号的平均直流分量与脉冲重复频率成正比，也就是与输入信号的载频成正比；经过低通滤波器输出其平均直流分量，再经判决整形后，即得到解调原始数字基带信号。

在过零检测中两个载频频差越大，平均值流分量则越大，抗干扰性能也越好，但所占的频带也就越宽。

低通滤波器的截止频率fc的选择原则为：f1?fc?f2

图g 2FSK过零检测法

3.采用FPGA实现2FSK调制与解调的整体思路

对2FSK信号的产生采用键控法，对2FSK信号的解调方式，由于采用相干解调和非相干解调方式来用FPGA实现比较复杂，在这里选取零点检测法。 (1) 调制部分

2FSK调制解调系统框图如图h，输入时钟通过分频器1得到载波f1的时钟，通过分频器2得到载波f2的时钟，电路中设计两个载波映射表，根据时钟输入频率的不同，将A/D正弦转化表映射成频率不同的载波f1和f2；设计伪随机模块用于产生基带信号；然后二选一数据选择器模块检测伪随机模块输出的跳变，来选择f1或f2频率的载波输出，生成调制信号。然后已调制信号经外部D/A转换芯片（例如DAC0832、DAC0809）转换为模拟信号，经信道传输，在接受端采用A/D转换芯片（例如MX7821）采样，得到已调数字信号序列。 (2) 解调部分

系统解调电路采用过零检测法，根据过零检测原理，解调模块包括正弦波限幅整形模块、微分整流模块、脉冲展宽模块、低通滤波模块以及抽样判决模块等子模块，为使解调部分的时钟信号与调制部分同步，还需加入位同步模块，以控制解调部分的抽样判决时钟。其中这个位同步模块的设计可用超前-滞后数字锁相环DPLL。

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